Propuesta de Funciones Instrumentadas de Seguridad para un tanque de almacenamiento Dimetilamina

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

Propuesta de Funciones Instrumentadas de Seguridad para

un tanque de almacenamiento Dimetilamina

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PRESENTAN:

Emmanuel Estrada Rodríguez

Javier Chávez Mendoza

Erick Germán Vázquez Pérez

ASESOR TÉCNICO:

M. en C. Erika Virginia De Lucio Rodríguez

ASESOR METODOLÓGICO:

Dr. Alberto Cornejo Lizarralde

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LÓPEZ MATEOS"

T E M A D E T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL DEBERA(N) DESARROLLAR _{C. EMMANUEL ESTRADA RODRÍGUEZ}

C. JAVIER CHA VEZ MENDOZA C. ERICK GERMÁN VÁZQUEZ PÉREZ

"PROPUESTA DE FUNCIONES INSTRUMENTADAS DE SEGURIDAD PARA UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE DIMETILAMINA"

ESTABELECER FUNCIONES INSTRUMENTADAS DE SEGURIDAD (FIS) CON SU RESPECTIVO NIVEL DE INTEGRIDAD DE SEGURIDAD (NIS) ASOCIADO PARA TODOS AQUELLOS ESCENARIOS QUE EN LA

JERARQUIZACIÓN DE RIESGO REQUIERAN DE SU IMPLEMENTACIÓN.

> MARCO CONCEPTUAL Y MARCO CONTEXTUAL. > ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL.

> MARCO METODOLÓGICO.

> CASO PRÁCTICO (TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE DIMETILAMINA).

MÉXICO D. F., A 23 DE NOVIEMBRE DE 2013.

DR. ALBERTO CORNEJO LIZARRALDE

A S E S O R E S

M. EN C. ERIKA VIRGINIA DE LUCIO RODRÍGUEZ

,. '• _{p*••- •}

<.--«*

28¿*^Ü»

^

DRA. BLANCA l^ARGARITA OCHOA CALVAN JEFA DEL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

INDICE

Índice de tablas y figuras i

Glosario de términos y abreviaturas iii

Resumen iv

Introducción v

Capítulo 1. Marco conceptual y Marco contextual. 1

1. Marco conceptual 3

1.1 Definiciones 3

1.2 Marco contextual 10

1.2.1 Antecedentes históricos (Desastres químicos) 10

1.2.2 Almacenamiento de las sustancias químicas peligrosas en México. 14

1.2.3 ¿Cuáles son las consideraciones generales para el almacenamiento de sustancias inflamables?

18

1.3 Los Sistemas instrumentados de seguridad como medidas industriales para la reducción de riesgo.

18

Capítulo 2 Análisis de la situación actual 22

2.1 Conocimiento del medio ambiente general 23

2.1.2 Planteamiento del problema 23

2.2 Evaluación y diagnóstico del sistema actual 23

2.3 Conocimiento del sistema 24

2.3.1 Características del entorno ambiental 24

2.3.2 Descripción del proceso 27

2.3.3 Condiciones de operación 32

2.4 Justificación 33

2.5 Objetivo general 33

Capítulo 3 Marco Metodológico 34

3.1 Ciclo de vida de Sistema Instrumentado de seguridad 36

3.2 Fase 1 Análisis y evaluación de riesgos del proceso 42

3.2.1 Proceso de análisis y evaluación de riesgos 43

3.2.2 Análisis de consecuencias 44

3.2.3 Estimación de la frecuencia 45

3.2.4 Caracterización y jerarquización de riesgos 46

3.3 Fase 2 Asignación de funciones de seguridad para capas de protección

50

3.3.1 Requisitos del proceso de asignación 50

Capítulo 4 Caso práctico (Tanque de almacenamiento de Dimetilamina) 53

4.1 Fase 1 Análisis y evaluación de riesgos del proceso 55

4.1.1 Identificación de peligros y condiciones peligrosas 55

4.1.2 Análisis HAZOP para tanque de Dimetilamina T-1 55

4.1.3 Estimación de la frecuencia 59

4.1.4 Caracterización y jerarquización de riesgos 63

4.2 Fase 2 Asignación de funciones de seguridad para capas de protección

63

4.2.1 Requisitos del proceso de asignación 64

4.2.2 Establecimiento del Nivel de integridad de seguridad NIS 65

4.3 Valoración de objetivos 68

4.4 Conclusiones 69

Anexo 1 Hoja de seguridad Dimetilamina 70

Anexo 2 Planta general de formulación de líquidos 75

Anexo 3 DTI Tanque T-1 instalación actual 77

Anexo 4 DTI funciones instrumentadas de seguridad 79

i

Índice de tablas y figuras

Figura 1.1 Pirámide de conceptos básicos de Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) y su relación con el almacenamiento de Sustancias Químicas Peligros (SQP).

3

Figura 1.2 Viviendas afectadas por el incendio del San Juan Ixhuatepec en 1984

11

Figura 1.3 Planta Bhopal (UCIL) 12

Figura 1.4 Modelo de rombo para identificación de Sustancias peligrosas 14

Figura 2.1 Colindancias de la planta en un radio de 500 m.Fuente: Google Earth 2012.

24

Figura 2.2 Diagrama a bloques del proceso 27

Figura 2.3 Diagrama de flujo para Tanque T-1 32

Figura 3.1 Métodos típicos de reducción de riesgo encontrados en plantas de proceso.

37

Figura 3.2 Relación entre las funciones de seguridad y otras funciones. 38

Figura 3.3 Fases del ciclo de vida de seguridad y etapas de evaluación de la seguridad funcional del SIS.

41

Figura 3.4 Proceso de análisis y evaluación de riesgos 43

Figura 4.1 Árbol de fallas por sobrepresión en el tanque de Dimetilamina. 59

Figura 4.2 Eventos peligrosos con los sistemas de seguridad existentes. 60

Figura 4.3 Árbol de fallas por alto nivel en el tanque de Dimetilamina. 61

Figura 4.4 Eventos peligrosos con los sistemas de seguridad existentes. ₆₂

Figura. 4.5 Eventos peligrosos con NIS 1 para la función instrumentada de seguridad de alto nivel

66

Figura. 4.6 Eventos peligrosos con NIS 1 para la función instrumentada de seguridad de sobrepresión

ii Tabla 1.1 Muestra las características de los diferentes tanques para el

almacenamiento de SQP.

16

Tabla 1.2 Evaluación e identificación de ventajas y desventajas de los tipos de

instalación de tanques. 17

Tabla 1.3 Características de los niveles de integridad e seguridad. 20

Tabla 1.4 Fallas máximas aceptado del SIS. 21

Tabla 1.5 Factor de reducción de riesgo. 21

Tabla 2.1 Temperatura Promedio del Edo. De Puebla 25

Tabla 2.2 Sitios de interés cercanos a la planta productora de insumos agrícolas

26

Tabla 2.3 Sustancias utilizadas en la planta de líquidos. 29

Tabla 2.4 Clasificación de sustancias ubicadas en el área de tanques. 30

Tabla 2.5 Características de Tanque T-1 31

Tabla 3.1 Cuadro Metodológico 42

Tabla 3.2 Matriz de riesgos. 46

Tabla 3.3 Define el tipo de evento y el grado de consecuencia

48

Tabla 3.4 Para estimar la frecuencia de ocurrencia de los eventos 49

Tabla 3.5 Niveles de seguridad: probabilidad de fallo bajo demanda 51

Tabla 3.6 Niveles de seguridad: frecuencia de fallas peligrosas de la FIS (SIF) 51

Tabla 4.1 Nodo 1 línea de succión (manguera) 56

Tabla 4.2 Nodo Bomba de Suministro de Dimetilamina. 56

Tabla 4.3 Línea de descarga de bomba de suministro a tanque de Dimetilamina.

57

Tabla 4.4 Nodo 4 Tanque T-1 que contiene Dimetilamina. ₅₇

Tabla 4.5 Jerarquización de escenarios de riesgos identificados 63

Tabla 4.6 Niveles NIS para modo bajo demanda. 65

iii

Glosario de términos y abreviaturas.

En este apartado se presentan términos y el desarrollo de las abreviaturas que permitirán tener un mejor entendimiento acerca del tema tratado en el presente proyecto.

ACP Análisis de Capas de Protección

ANSI American NationalStandardsInstitute (Instituto de Estándares Nacionales Americanos)

BPCS Basic Process Control System (SCBP Sistema de Control Básico de Proceso)

CNPMOS Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

FRR Factor de Reducción de Riesgo

IEC International Electrotechnical Commission (Comisión Electrotécnica Internacional)

I/O Input/Output [E/S Entrada(s)/Salida(s)]

ISA International Society of Automation (Sociedad Internacional de Automatización)

MTTF Mean Time ToFailure (Tiempo Medio de Falla)

MTTFs Mean Time to Failure Spurious (Tiempo Medio entre Disparos en Falso)

MTTR Mean Time To Repair (Tiempo Medio de Reparación)

OREDA Offshore Reliability Data (Datos de Confiabilidad Costa fuera)

PEMEX Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

PFDprom Probabilidad de falla bajo demanda objetivo promedio

SDMC Sistema Digital de Monitoreo y Control

SIF Safety InstrumentedFunction (FIS Función Instrumentada de Seguridad)

SILavgSafety IntegrityLevelaverage (NISprom Nivel de Integridad de Seguridad promedio)

SIS Safety InstrumentedSystem (Sistema Instrumentado de Seguridad)

SQP.- Sustancia Química Peligrosa

iv

Resumen

v

Introducción

1

Capítulo 1

Marco Conceptual y

Contextual

En el presente capítulo se definirán los conceptos básicos del almacenamiento de sustancias químicas peligrosas, sus bases normativas y legales, así como una

descripción general de los elementos físicos utilizados en los sistemas instrumentados de seguridad.

Referencias:

2

Presentación del capitulo

En esta sección del proyecto se desarrolla de manera clara y sencilla la definición de los conceptos necesarios para el entendimiento del tema abordado en este trabajo, se parte de las definiciones generales acerca de la seguridad industrial y en el avance del capitulo se particularizan las definiciones especificas para el almacenamiento de sustancias químicas peligrosas (SQP) y se explican las funciones de un sistema instrumentado de seguridad (SIS).

3

1. Marco conceptual

A continuación se presentan los conjuntos de conceptos y métodos que son indispensables para llevar a cabo el presente trabajo, este marco conceptual es parte del denominado marco teórico, el mismo que incluye la revisión de los antecedentes sobre los accidentes relacionados con sustancias químicas peligrosas.

1.1 Definiciones [1,2]

A continuación se presentan conceptos de los sistemas instrumentados de seguridad y su relación con el almacenamiento de sustancias químicas peligrosas para tener un mejor entendimiento de la importancia de este tipo de sistema de seguridad y la relevancia de su correcto funcionamiento con respecto a la aplicación en el almacenamiento de sustancias químicas peligrosas (Figura 1.1).

Figura 1.1 Pirámide de conceptos básicos de Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) y su relación con el almacenamiento de Sustancias Químicas Peligros (SQP).

Ingeniería de Seguridad.

4 El campo de esta rama de la ingeniería puede ser muy amplio, podría desarrollarse en muchas técnicas:

 Equipos: como el diseño de cerraduras, cámaras, sensores, etc.

 Procesos: políticas de control, procedimientos de acceso, etc.

 Informático: control de passwords, criptografía, etc.

Seguridad en el trabajo: Conjunto de acciones que permiten localizar y evaluar los riesgos, y establecer las medidas para prevenir los accidentes de trabajo.

Accidente: Evento no deseado e insuficientemente controlado que resulta en daños a las personas y/o a la propiedad y perdidas en los procesos.

Incidente: Evento que puede dar como resultado un accidente o tiene el potencial para ocasionar un accidente.

Peligro: Fuente o situación con potencial de daño en términos de lesión o daño a la salud, la propiedad, al ambiente de trabajo o la combinación de éstos.

Riesgos: Combinación de la probabilidad y consecuencias de un evento identificado como peligroso y su relación con los procesos de trabajo.

Evaluación del riesgo: Todo proceso para estimar la magnitud del riesgo y decidir si es tolerable o no.

Identificación de peligro: Proceso de reconocimiento de un peligro existente y la definición de sus características.

Actos inseguros: Son las causas que dependen de las acciones del trabajador y que pueden dar como resultado un accidente.

Condiciones inseguras: Son las causas que se derivan del medio en que los trabajadores realizan sus labores (ambiente de trabajo) y se refieren al grado de inseguridad que pueden tener los locales, la maquinaria, los equipos y los puntos de operación.

Actividad peligrosa: Conjunto de tareas derivadas de los procesos de trabajo, que generan condiciones inseguras y sobre exposición a los agentes químicos capaces de provocar daños a la salud de los trabajadores o al centro de trabajo.

5 también se consideran bajo esta definición los agentes biológicos causantes de enfermedades.

Sustancias inflamables: Son aquellas en estado sólido, liquido o gaseoso con un punto de inflamación menor o igual a 37.8oC, se prenden fácilmente y se queman rápidamente, generalmente de forma violenta.

Sustancias irritantes: Son aquellas en estado sólido, líquido o gaseoso que causan un efecto inflamatorio reversible en el tejido vivo por acción química en el sitio de contacto.

Sustancias Químicas Peligrosas: Son aquellas que por sus propiedades físicas y químicas al ser manejadas, almacenadas, transportadas o procesadas, presentan la posibilidad de inflamabilidad, explosividad, toxicidad, reactividad, radiactividad, corrosividad o acción biológica dañina, y afectan a la salud de las personas expuestas o causar daños a instalaciones o equipos.

Árbol de fallas: Representación gráfica lógica y organizada de las condiciones ó factores que causan o contribuyen a que ocurra un evento no deseado definido.

Hazop: Es una técnica de identificación de riesgos inductiva basada en la premisa de que los riesgos, los accidentes o los problemas de operabilidad, se producen como consecuencia de una desviación de las variables de proceso con respecto a los parámetros normales de operación en un sistema dado y en una etapa determinada.

Capas de protección: Cualquier mecanismo independiente que reduce el riesgo por control, prevención o mitigación y que pueden ser entre otros: equipo de proceso, sistema de control básico de proceso, procedimientos administrativos, y/o respuestas planeadas para protección contra un riesgo inminente.

Ciclo de vida de seguridad: Secuencia de actividades involucradas en la implantación de las funciones instrumentadas de seguridad desde el diseño conceptual hasta el desmantelamiento de todas las funciones instrumentadas de seguridad.

Confiabilidad: Probabilidad de que un sistema pueda desempeñar una función definida bajo condiciones especificadas para un periodo de tiempo dado.

6

Daño: Lesiones físicas o en la salud de las personas, ya sea directa o indirectamente, como consecuencia de los daños a la propiedad o el medio ambiente.

Disponibilidad: Probabilidad de que un SIS es capaz de desempeñar un servicio de seguridad bajo demanda (en operación). Un SIS no está disponible si se encuentra en un estado de falla (seguro o peligroso), o que se encuentre en mantenimiento.

Documento normativo “equivalente”: Es el documento normativo alterno al que se cita en una NRF, emitido por una entidad de normalización, y que se puede utilizar para la determinación de los valores y parámetros técnicos del bien o servicio que se esté especificando, siempre y cuando presente las evidencias documentales, que demuestren que cumple como mínimo, con las mismas características técnicas y de calidad que establezca el documento original de referencia.

Especificación de Requisitos de Seguridad (ERS): La que contiene los requisitos de seguridad (funcionales y de integridad) de las funciones instrumentadas de seguridad y como se deben diseñar e implementar en el sistema instrumentado de seguridad.

Estado seguro: Estado que debe tener el equipo o proceso bajo control después de la operación requerida del SIS.

Evaluación de la seguridad funcional: Investigación, basada en evidencias, para evaluar la seguridad funcional alcanzada por una o más capas de protección.

Falla: Terminación de la capacidad de una unidad funcional para desempeñar una función requerida.

Falla peligrosa: Falla que tiene el potencial de poner el sistema instrumentado de seguridad en un estado peligroso o de falla en su operación.

Falla segura: Es una falla la cual no tiene el potencial para poner el Sistema Instrumentado de Seguridad en un estado peligroso o de falla para funcionar.

7

Fase: Periodo dentro del ciclo de vida de seguridad donde las actividades descritas en esta norma se deben llevar a cabo.

Función Instrumentada de Seguridad-FIS (SIF): Función de seguridad con un NIS (SIL) específico para lograr la seguridad funcional y que puede ser una FIS (SIF) de protección o una FIS (SIF) de control.

Función instrumentada de seguridad de control: FIS (SIF) con un NIS (SIL) específico operando en modo continuo que es requerido para prevenir que surja una condición peligrosa y/o para mitigar sus consecuencias.

Función de seguridad: Función para ser implementada por un SIS, u otros sistemas relacionados con la tecnología de seguridad los cuales son destinados para lograr o mantener un estado seguro para el proceso, con respecto a un evento específico peligroso.

Función instrumentada de seguridad en modo bajo demanda: Acción

específica que debe tomar una función instrumentada de seguridad FIS (SIF) en respuesta a las condiciones de demanda del proceso. En presencia de falla peligrosa de la Función Instrumentada de Seguridad FIS (SIF) un peligro potencial solo ocurrirá si existe un evento de falla en el proceso o en el SCBP (BPCS) o SDMC (Ver definición modo de operación).

Función instrumentada de seguridad en modo continúo: Es aquélla en la cual en presencia de una falla peligrosa de la Función Instrumentada de Seguridad FIS (SIF) ocurrirá un peligro potencial sin que se presente una falla adicional a menos que se tome acción para prevenirlo. (Ver definición modo de operación).

Integridad de seguridad: Probabilidad promedio de que una FIS (SIF) se desempeñe satisfactoriamente bajo las condiciones y período de tiempo

Modo de operación: Existen dos modos de operación de un Sistema Instrumentado de Seguridad, dependiendo de la frecuencia de demanda los cuales son:

Modo de demanda baja (En demanda): Es el modo en el cual la frecuencia de demandas para la operación del SIS no es mayor de una por año y no es mayor que el doble de la frecuencia de pruebas.

8

Nivel de Integridad de Seguridad-NIS (SIL): Es un nivel discreto para la especificación de los requisitos de integridad de las funciones instrumentadas de seguridad a ser asignadas a sistemas instrumentados de seguridad. Cada nivel discreto se refiere a cierta probabilidad de que un sistema referido a seguridad realice satisfactoriamente las funciones de seguridad requeridas bajo todas las condiciones establecidas en un periodo de tiempo dado.

Probabilidad de Falla bajo Demanda (PFD): Un valor que indica la probabilidad de que un SIS falle para responder a una demanda.

Reducción de riesgo objetivo: Reducción requerida del riesgo a un nivel tolerable.

Redundancia: Uso de múltiples elementos o sistemas, para desempeñar la misma función. Puede ser implementada por elementos idénticos (redundancia idéntica) o por elementos diferentes (redundancia diversa).

Riesgo del proceso: Los riesgos derivados de las condiciones del proceso causados por eventos anormales [incluyendo mal funcionamiento del SCBP (BPCS) o SDMC].

Riesgo tolerable: Riesgo que es aceptado en un contexto determinado sobre la base de los valores actuales de la sociedad.

Seguridad: Libre de un riesgo inaceptable.

Seguridad funcional: Parte de la seguridad total relacionada con el proceso y el SCBP (BPCS) o SDMC que depende del correcto funcionamiento del SIS y otras capas de protección.

Sensor: Dispositivo o combinación de dispositivos que miden las condiciones del proceso (transmisores, interruptores de proceso, interruptores de posición, entre otros).

Elementos finales de control: En el control automático de los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en el bucle de la regulación. Realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el caudal de la variable medida comportándose como un orificio de área continuamente variable. Dentro del bucle de control tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador.

9

Sistema de control básico de proceso-SCBP (BPCS) o SDMC: Sistema que responde a señales de entrada del proceso, sus equipos asociados, a otros sistemas programables y/o un operador y genera señales de salida causando que el proceso y sus equipos asociados operen en el modo deseado, pero que no desempeña ninguna función instrumentada de seguridad.

Sistemas de seguridad: Es todo aquél sistema que implanta las funciones de seguridad requeridas para mantener un estado seguro en el equipo bajo control.

10

1.2 Marco contextual

A continuación se presenta el marco contextual referente a accidentes relacionados con el almacenamiento de sustancias químicas peligrosas así como el marco normativo referente al presente trabajo.

1.2.1 Antecedentes históricos (Desastres químicos) [3]

A continuación se presenta un resumen de dos antecedentes históricos acerca de los desastres químicos más sobresalientes.

San Juan Ixhuatepec 1984

La planta de PEMEX era una instalación de almacenamiento de GLP (Gases Licuados de Petróleo), propano y butano principalmente. Se usaba para la distribución de estos GLP que se recibían por gasoductos procedentes de tres diferentes refinerías y tenía la función de repartir el combustible almacenado a diversas empresas encargadas de distribuirlo.

El GLP es un producto compuesto por propano (C3H8), Butano (C4H10) o una

mezcla de ambos. Se obtiene del proceso de refinación del petróleo y de plantas recuperadoras de gas natural.

La capacidad total de almacenamiento de la planta era de alrededor de 16 mil m3 distribuidos en 6 esferas y 48 cilindros de diferentes capacidades.

El día Lunes 19 de Noviembre de 1984 alrededor de las 5:40 am, el sobrellenado de un deposito y la sobrepresión de la línea de retorno, sumado al mal funcionamiento de las válvulas de alivio, provoco la rotura de una tubería de 20 cm de diámetro que trasegaba GLP desde tres refinerías propicio la formación de una gran nube de vapor inflamable de 200 por 150 m.

5:45 am, entro en ignición alrededor de 100 m del punto de fuga, donde se puso en contacto con algún punto de ignición, como pudo ser una antorcha encendida al ras del suelo o una chispa producida por la electricidad estática, produciendo la primera BLEVE que fue registrada por los sismógrafos de la Ciudad de México.

Alas 5:46 am, una segunda BLEVE considerada una de las más violentas de unos 300 m de diámetro y 500 m de altura.

11 7:01 am, es registrada en los sismógrafos la última explosión mayor.

7:30 am, siguen las explosiones en quince cilindros durante hora y media aproximadamente, culminando en forma menos violenta alrededor de las 10 am. Sin embargo el incendio en una esfera (grande) fue controlado hasta las 11 pm.

Han pasado 27 años de la explosión de San Juan Ixhuatepec, uno de los accidentes que marcaron la historia del municipio de Tlalnepantla y del país, donde murieron según cifras oficiales 507 personas y resultaron heridas más de 900.

Numerosas viviendas quedaron arrasadas, familias enteras resultaron calcinadas mientras dormían, 350.000 personas de una población de 700.000, tuvieron que ser evacuadas un número indeterminado de desaparecidos

La explosión de toda la instalación de PEMEX incluyendo 80.000 barriles de gas, dejó un cráter equivalente a 4 estadios de futbol (Figura 1.2).

Figura 1.2 Viviendas afectadas por el incendio del San Juan Ixhuatepec en 1984

Bhopal 1984

Unión Carbide crea el SEVIN el 1957(Figura 1.3).

12 Este pesticida cumplía con todos los requisitos anteriores: económico, eficaz con las plagas mas comunes, completamente inocuo para el hombre y el medio natural. Sin embargo, el proceso de fabricación implicaba el empleo de sustancias altamente toxicas como la monometilamina (o metilamina anhidra) en incluso potencialmente letales como el gas fosgeno.

Figura 1.3 Planta Bhopal (UCIL)

El procedimiento de fabricación consistía en hacer reaccionar gas fosgeno con monometilamina, etapa 1. La reacción de esos dos gases originaba una nueva molécula Isocianato de metilo (MIC); en una segunda etapa se combinaba el MIC con alfa naftol lo que producía SEVIN.

Union Carbide construyó tres cisternas de almacenamiento con capacidad total de 120 Toneladas, para evitar una explosión, el MIC debía mantenerse permanentemente a una temperatura cercana a los cero grados Celsius.

Estudios realizados por Mellon Institute de la universidad de Carnegie Mellon de Pittsburgh en 1963-1970 para Union Carbide, arrojaban que el MIC bajo efecto del calor se descomponía en varias moléculas, a su vez potencialmente mortales.

Entre esas moléculas se encontraba el acido cianhídrico, un gas cuya inhalación en altas dosis provoca casi siempre la muerte inmediata. Por lo que los medidores de temperatura del MIC no debían subir por encima de cero grados, ya que se corría el riesgo de explosión.

13 se ve obligada a reducir costos de la fábrica de Bhopal y a diseñar un plan de viabilidad lo que provoca:

 Carencia de personal técnico especializado.

 Corrosión de los materiales y equipos.

 Desactivación e inutilización de las medidas de seguridad.

Fue el 3 de diciembre de 1984, solo había pasado media hora de la media noche. La fábrica de Bhopal estaba parada. Uno de los escasos movimientos era el de unos obreros que realizaban tareas de limpieza con agua a presión en el interior de unas tuberías de trasiego de Isocianato de metilo.

El agua inyectada en las tuberías de MIC circulaba con fuerza arrastrando impurezas adosadas a las paredes del tubo así como cristales de cloruro de sodio y restos metálicos. Pero los operarios habían ignorado las consecuencias de no emplear los discos especiales en las tuberías para evitar el flujo del agua en ciertos sectores.

El agua junto con los desechos se filtró al interior de la cisterna E-610 que contenía 42 toneladas de MIC. Conectadas a ella había otras dos cisternas de MIC, la E-611 y la E-619, que contenía respectivamente otras 20 y 1 toneladas. Al entrar en contacto con el MIC provocaron una violenta reacción exotérmica.

Debido al aumento de la temperatura y la violenta reacción del MIC, este comienza a descomponerse en varios gases muy tóxicos e incluso letales: Fosgeno, monometilamina y acido cianhídrico (cianuro) todos ellos mas densos que el aire.

En dos días ya habían sido hospitalizadas entre 2000 y 3000 victimas en situación critica y 12000, según fuentes medicas, habían resultado muertas, (solo en la primera semana entre 6000 y 8000 personas), 15000 a 16000 murieron de enfermedades subsiguientes y oros 200000 habitantes habían resultados afectados de consideración.

¿Cómo se clasifican las sustancias peligrosas para su almacenamiento? [5]

De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana 18 de la Secretaria del Trabajo y la Previsión Social NOM-018-STPS-2000 “Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los

centros de trabajo”, la cual establece la forma de identificación y clasificación de

14 Esta norma establece dos opciones de identificación, una en forma de rombo y otra de rectángulo, el modelo rombo coincide completamente con el sistema de identificación de materiales peligrosos establecido por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) en el estándar NFPA 704, mientras que el modelo rectángulo concuerda con el Sistema de Identificación de Materiales

Peligrosos “HMIS” por sus siglas en inglés (Hazardous Materials Identification System) desarrollado por la Asociación Nacional de Pinturas y Recubrimientos, ambos sistemas desarrollados en los Estados Unidos.

Los siguientes colores y criterios de clasificación se emplean para ambas formas (Figura 1.4)

Figura 1.4 Modelo de rombo y rectángulo para identificación de Sustancias peligrosas

1.2.2 Almacenamiento de las sustancias químicas peligrosas en México. [5]

El almacenamiento consiste en el conjunto de recintos y recipientes usados para contener productos químicos, incluyendo los recipientes propiamente dichos, los diques de contención, las calles o pasillos intermedios de circulación y separación, las tuberías de conexión, y las zonas e instalaciones de carga, descarga y trasiego anexas, y otras instalaciones necesarias para el almacenamiento, siempre que sean exclusivas del mismo.

15 almacenar. Las sustancias en estado sólido se almacenan en silos, sacos, tambores, bolsas y cajas.

Debido a la peligrosidad en el manejo con los productos químicos, se han adoptado una serie de precauciones básicas al diseñar el área de almacenamiento para que no se produzcan accidentes, como son las siguientes:

• El piso debe ser resistente a las sustancias que se van a almacenar.

• En el caso de que el almacenamiento sea considerable, es conveniente que

tenga un desnivel hacia una zona de drenaje, segura y accesible, para evitar la permanencia de cualquier sustancia dentro del mismo en caso de derrame.

• Todos los recipientes deberán estar perfectamente etiquetados, serán de

materiales adecuados y homologados mediante la realización en fábrica de las pruebas correspondientes. Las etiquetas aportan información básica (NOM-018 STPS-2000) cuando se organiza el almacén.

• La iluminación debe ser adecuada.

• Dentro de la zona de almacenamiento debe figurar una nota con normas básicas

de seguridad, teléfonos de emergencia, etc.

• Todos los lugares de almacenamiento deben estar correctamente señalizados con las correspondientes señales de advertencia (tóxico, corrosivo, inflamable,…),

de obligación (utilización de equipos de protección personal) y de prohibición

(acceso restringido, no fumar,…).

• Las zonas de almacenamiento de sustancias químicas deben estar en lugares

frescos, lejos de cualquier fuente de calor excesivo o ignición. Deben mantenerse limpias y secas, con ventilación adecuada que evite acumulación de vapores.

• Los productos especialmente peligrosos como sustancias tóxicas o muy tóxicas,

y dentro de esta clasificación las sustancias cancerígenas, mutagénicas o teratogénicas, por sus características particulares, deben almacenarse en lugares especialmente acondicionados con medidas de seguridad particulares y de acceso restringido.

• Es conveniente tener almacenadas las mínimas cantidades posibles de productos químicos.

16

Tabla 1.1 Muestra las características de los diferentes tanques para el almacenamiento de SQP. Fuente: Guía práctica sobre Riesgos Químicos y Almacenamiento 2008

TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Clasificación de acuerdo a la presión

Características Servicio

Tanques atmosféricos

Presión interna máxima: 1 atm (14.7 lb/pul2_).

Generalmente son cilíndricos de tipo vertical.

Diseñado para operar a presiones atmosféricas.

Abiertos No se emplean cúpulas o techos

Para materiales que no son dañados por el agua, el clima o la contaminación atmosférica.

Cerrados

Cerrados

Se utilizan cúpulas o se hacen del tipo escalonado. De techo fijo

Requieren de ventilas para evitar cambios de presión.

De techo flotante.

Se utilizan para materiales altamente volátiles que no deben entrar en

contacto con el agua. Utiliza drenes para la eliminación

dela acumulación de agua. Para sustancias peligrosas se debe contar con diques de contención de

por lo menos una vez la capacidad del tanque.

Tanques a presión

Presiones internas superiores a la presión atmosférica generalmente mayores a 1.05kg/cm2 _{manométricas.}

Dependiendo de la aplicación específica pueden ser de las siguientes formas:

Esferas Elipsoidales Estructuras toroidales

Cilindros circulares con cabezas torisféricas, elipsoidales o hemisféricas.

Se emplean para almacenar hidrocarburos muy ligeros, que a presión atmosférica se encuentran

en estado gaseoso, tales como: Propano Butano Propileno Amoníaco Esféricos Cilíndricos horizontales

Clasificación de acuerdo a la ubicación

Aéreos

Los que son del tipo aéreo elevado solo se encuentran a unos cuantos metros del nivel del suelo. Proporcionan un flujo grande cuando se le requiere sin

sobre pasar el flujo promedio. Proporciona un ahorro en bombas y tuberías. Las esferas, los esferoides y los toroides utilizan asientos de acero o concreto o se sostienen por medio

de columnas.

Son especialmente útiles en sistemas contra incendio

Subterráneos

Se ubican por debajo de la superficie del suelo.

Se instalan teniendo en cuenta las características del suelo así como el medio ambiente en el que se encuentra, también se toman en cuenta los trabajos a

los que va a ser sometida la superficie superior del tanque.

Todos los tanques enterrados se deben instalar con sistema de detección y contención de fugas, tales como diques de contención, depósitos con pozo de vigilancia, doble pared con detección de fugas, etc.

Para almacenar hidrocarburos ligeros, que a presión atmosférica se encuentran en estado gaseoso, tales

como: Propano

17

Tabla 1.2 Evaluación e identificación de ventajas y desventajas de los tipos de instalación de tanques. Fuente: Guía práctica sobre Riesgos Químicos y Almacenamiento 2008

INSTALACIÓN DE LOS TANQUES AL INTERIOR Y AL EXTERIOR DE EDIFICIOS

Tipo de

instalación Consideraciones para su empleo. Ventajas Desventajas

Interior

Se emplea, si la instalación de recipientes en el exterior no es

recomendable debido a exigencias locales o consideraciones tales como: temperatura, viscosidad, pureza,

estabilidad, higroscopicidad, lo cual debe justificarse en el

proyecto.

• Las válvulas y otros

elementos del equipo están protegidos de la lluvia, con

la condición de que el edificio se mantenga seco

para evitar riesgo de corrosión.

• Es posible una ventilación

controlada, limitando los efectos externos si el escape es muy pequeño.

• Existe una mayor

probabilidad de que un dispositivo de vigilancia detecte un escape; particularmente en plantas

automáticas.

• La instalación está

protegida contra daños mecánicos, explosiones o incendios accidentales de una planta adyacente o contra la intromisión de personas no autorizadas.

En caso de un escape mediano o importante de sustancias gaseosas provocará una alta

concentración local, y por tanto, habrá que contar con un acceso de emergencia a la atmósfera tóxica cerrada que

se forma.

• El punto de escape puede

ser difícil de descubrir debido a la falta de dispersión y

formación de neblina.

• Es probable que resulte más

difícil el acceso para el mantenimiento.

Exterior

Se emplea, si la instalación de recipientes en el interior no hay

consideraciones tales como: temperatura, viscosidad, pureza,

estabilidad, higroscopicidad, para la sustancia almacenada, lo

cual debe justificarse en el proyecto.

• Los escapes no se

confinan y, por tanto, la fuente del escape es más

accesible sin problemas desde el lado opuesto a la

dirección del viento.

• La identificación del

punto de liberación es más fácil, lo que facilita la adopción de medidas correctivas locales

inmediatas.

• El acceso a la instalación

para el mantenimiento principal es más fácil.

• Los costos de la

instalación son inferiores al no haber un edificio.

• Las liberaciones solo se

pueden detectar en una fase inicial desde situaciones a

favor del viento.

• Es posible que los trabajos

de mantenimiento y reparación deban efectuarse

18

1.2.3 ¿Cuáles son las consideraciones generales para el almacenamiento de sustancias inflamables? [5]

El almacenamiento de sustancias inflamables y sus instalaciones anexas, deben situarse alejados de las unidades de proceso y deservicios, de oficinas, de los límites de propiedad, de edificios muy concurridos y, en general, de zonas con riesgos de provocar un incendio. El lugar debe estar suficientemente ventilado de forma natural.

En el caso de construirse un edificio, debe carecer de paredes laterales.

Si el almacenamiento está próximo a instalaciones con riesgo de explosión, se deben estudiar las medidas necesarias para evitar que se pueda afectar por cualquier impacto.

Se tendrá en cuenta la proximidad a vías de comunicación pública, construyéndose en caso necesario barreras de protección adecuadas para caso de salida de vehículos de la calzada o de la vía.

El área del almacenamiento y alrededores deben estar libres de materiales combustibles, tales como residuos, grasas o vegetación.

En algunos casos es conveniente la construcción de un muro cortafuegos en los tanques aledaños a recipientes que contengan sustancias inflamables, con la finalidad de proteger los tanques de las radiaciones térmicas de un incendio cercano y garantizar una distancia de dispersión adecuada a los límites, los edificios y las fuentes de ignición de una fuga de la sustancia inflamable del recipiente que lo contiene o de sus accesorios. Estos muros son de mampostería sólida, cemento o materiales análogos.

1.3 Los Sistemas instrumentados de seguridad como medidas industriales para la reducción de riesgo. [6]

Las instalaciones industriales de proceso que almacenan y generan sustancias químicas peligrosas tienen asociado un determinado nivel de riesgo, debido a la posibilidad de inducir consecuencias adversas sobre receptores vulnerables (sociedad, bienes materiales y medio ambiente) como resultado de los efectos dañinos (térmicos, físicos y químicos) originados por sus procesos incontrolados en sus instalaciones.

19 constituyen la última capa preventiva, dentro del correcto diseño, instalación, pruebas y mantenimiento (ciclo de vida del SIS).

En el entendido de que la seguridad en el entorno industrial se define como la libertad de niveles inaceptables de riesgo, SIL es una medición funcional para mantener en activo la producción de las diferentes empresas, además es una garantía en seguridad, incluso un estándar internacional de mejores prácticas.

No podemos definir el nivel de integridad de seguridad NIS o SIL por sus siglas en ingles (safety intregity level) sin entender primero que éste siempre está asociado exclusivamente a una función instrumentada de seguridad (FIS). Entonces, si partimos de que un sistema instrumentado de seguridad (SIS) está compuesto por

diferentes FIS podemos comprender que en un SIS existirán tantos SIL’s como

FIS coexistan.

Para hacer referencia a la seguridad en sistemas instrumentados, primero es necesario aterrizar el riesgo que se tiene en las diferentes industrias y algunas de sus posibles soluciones y previsiones. Es así que las actividades son peligrosas por: la naturaleza misma del trabajo; usan o generan gases/vapores/polvos combustibles; en el área de aplicación se genera presión o temperatura; el tipo de proceso es inestable durante su operación o reacción, y porque se maneja maquinaria.

De esta forma, aunado a condiciones no previstas, un “mal” diseño, una

inadecuada ejecución del proyecto, una errónea selección de los componentes, el

riesgo se “incrementa”.

No obstante, lo relacionado a la calidad de los materiales, tipo y selección de estos, y otros aspectos en equipos, vuelven riesgosa la operación; el peligro se minimiza por medio de la implementación de prácticas correctas en la clasificación de controles de calidad estrictos, así como la aplicación de procedimientos de fabricación e instalación de acuerdo a recomendaciones reconocidas internacionalmente, NOMs.

En lo relacionado a condiciones originadas por la propia operación o por el proceso mismo, se desarrollan soluciones que involucran tanto hardware como software, para minimizar el riesgo inherente de la aplicación, tales como:

 Equipos: PLC’s e instrumentos de seguridad

 Técnicas: De protección en áreas clasificadas

 Métodos de ejecución: Montaje y localización de instrumentos

 Métodos de análisis: Análisis de riesgo

20 Respecto a la operación y/o maquinaria, para mantener un nivel de seguridad satisfactorio, se debe realizar: análisis, valoración y evaluación del riesgo. Asimismo, para determinar el nivel de seguridad a implementar, se requiere:

 Proceso: SIL

 Manufactura: PL o Categoría

¿Qué quiere decir SIL?

Literalmente, su traducción es nivel de integración de seguridad; sin embargo, en la aplicación es un valor o la probabilidad de que una función específica opere exitosamente si ocurre una demanda o acción.

Los valores de SIL (1 a 4) son derivados del análisis de riesgo; mientras este sea mayor, medidas confiables de reducción deben ser implementadas y en consecuencia la máxima confiabilidad de los componentes usados debe ser considerada. Tabla 1.3

En la tabla 1.4 se muestra un extracto de los 4 niveles SIL estipulados en la norma IEC-61511; cada nivel de la tabal esta determinado por la probabilidad de falla en demanda PFD; esto es, la probabilidad de fracaso de una FIS.

Tabla 1.3 Características de los niveles de integridad e seguridad. Fuente: FESTO

SAFETY INTEGRATED LEVEL (SIL)

MODO DE DEMANDA BAJA _{– “PFD” (La} probabilidad de fallas de operación es diseñada en función de la demanda)

MODO DE DEMANDA ALTA/CONTINUA _– “PFH” (Probabilidad de una falla peligrosa por hora)

1 >= 10-2 - < 10-1 >= 10-6 - < 10-5

2 >= 10-3 - < 10-2 >= 10-7 - < 10-6

3 >= 10-4 - < 10-3 >= 10-8 - < 10-7

21

Tabla 1.4 Fallas máximas aceptado del SIS.

SIL _“PFD” Fallas máximas aceptado

del SIS

1 >= 10-2 a < 10-1 Una falla peligrosa en 10 años

2 >= 10-3 a < 10-2 Una falla peligrosa en 100 años

3 >= 10-4 a < 10-3 Una falla peligrosa en 1,000 años

4 >= 10-5 a < 10-4 Una falla peligrosa en 10,000 años

Tabla1.5 Factor de reducción de riesgo.

NIVEL SIL Numero de fallas en

demanda Factor de reducción de riesgo

1 1 en 10 … 1 en 100 Se reduce hasta 100 veces el riesgo

2 1 en 100 … 1 en 1,000 Se reduce hasta 1,000 veces el

riesgo

3 1 en 1,000 … 1 en 10,000 Se reduce hasta 10,000 veces el

riesgo

4 1 en 10,000 … 1 en

100,000

Se reduce hasta 100,000 veces el riesgo

Reducción de riesgo necesaria

22

Capítulo 2.

Análisis de la Situación

Actual

En el presente capítulo se estudiara la situación actual del almacenamiento de las sustancias químicas peligrosas en México, se llevara acabo el diagnóstico de dicha situación, se definirá y justificara la oportunidad de mejora y se plantearan

los objetivos para una propuesta de solución.

Referencias:

23

2.1 Conocimiento del medio ambiente general

A continuación se define la situación actual del almacenamiento de sustancias químicas peligrosas en México, se plantea el punto de oportunidad en este rubro así como la justificación del diagnostico y se presentan los objetivos del presente trabajo de tesis.

2.1.2 Planteamiento del problema

Actualmente podemos encontrar sectores industriales en gran parte del territorio nacional y debido al crecimiento de este sector cada vez es más grande el volumen de almacenamiento y la variedad de las Sustancias Químicas Peligrosas (SQP) que se utilizan. Lo que representa un riesgo potencial para la sociedad y el medio ambiente.

2.2 Evaluación y diagnóstico del sistema actual [1]

A partir de la información que presentan las empresas en sus programas de prevención de accidentes y sus estudios de riesgo, ante la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, podemos conocer cuáles son las sustancias peligrosas almacenadas en el país y las cantidades en que se almacenan, mayor información sobre esto se encuentra en el documento “Identificación de peligros por almacenamiento de sustancias químicas en industrias de alto riesgo en

México”.

24

2.3 Conocimiento del sistema

A continuación se describen las principales características y detalles relevantes, con respecto a la instalación, proceso y medio ambiente del caso práctico.

2.3.1 Características del entorno ambiental [2]

Se describen las características climáticas, geográficas así como demográficas del sector donde se encuentra ubicada la empresa productora de insumos agrícolas.

Ubicación de la instalación (figura 2.1)

Las instalaciones de la empresa productora de insumos agrícolas se encuentran ubicadas en el km. 5 de la Carretera a Las Bocas s/n, Municipio de Izúcar de Matamoros, Estado de Puebla, C.P. 74400.

Las coordenadas geográficas en donde se la Empresa productora de insumos agrícolas son:

Latitud Norte: 18º 37´ 20” Latitud Oeste: 98º 25´ 39”

Altitud: 1260 m.s.n.m.

Figura 2.1 Colindancias de la planta en un radio de 500 m. Fuente: Google Earth 2012. 500 m.

25

Superficie total de la instalación y superficie requerida para el desarrollo de la actividad.

Superficie total: 84, 840.92 m2 Superficie requerida: 45,000 m2

Descripción detallada de las características climáticas entorno a la instalación de relevancia para la Dimetilamina

Izúcar de Matamoros pertenece a la región del trópico seco, cuyas características climáticas dominan a toda la Mixteca Baja Poblana, de la cual, Izúcar es la puerta. En las alturas de las montañas que rodean el valle de Matamoros, el clima es un poco menos caluroso y más húmedo que en el valle. La estación de lluvia se presenta en los meses de verano y otoño.

La tabla 2.1 muestra la temperatura promedio del estado de puebla, este dato se considera importante ya que dadas las características de la Dimetilamina (punto de ebullición a los 7°C) representan u n dato importante de considerar.

Tabla 2.1 Temperatura Promedio del Edo. De Puebla

Velocidad y dirección del viento.

Velocidad promedio del viento: 2.0 m/s

Dirección predominante: Norte a Sur. 15

17 19 21 23 25 27

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tem

p

e

ratu

ra

(°

C)

Mes

26

Susceptibilidad de la zona

 (SI) A terremotos (sismicidad)  (NO) A corrimientos de tierra

 (NO) A derrumbamientos o hundimientos

 (NO) A efectos meteorológicos adversos (inversión térmica, niebla, etc.)  (NO) A inundaciones (historial de 10 años)

 (NO) A pérdidas de suelo debido a la erosión

 (NO) A contaminación de las aguas superficiales debido a escurrimientos y erosión

 (NO) A riesgos radiológicos  (NO) A huracanes

Como se puede apreciar en la tabla 2.2 no hay población que resulte afectada por las actividades desarrolladas en la panta productora de insumos agrícolas con excepción de los mismos trabajadores presentes en las instalaciones.

Tabla 2.2 Sitios de interés cercanos a la planta productora de insumos agrícolas

Sitios. Distancia (m)

Hospital de Urgencias “Dr. Roberto Cordero” SSA. 4050

Unidad Médico Familiar 24 IMSS 5775

Cruz Roja Mexicana 5400

Centro de Educación más cercano en dirección al Centro de Izúcar de

Matamoros. 2570

Centro de Educación más cercano en dirección a San José las Bocas. 2150

Poblado de Izúcar de Matamoros. 2500

Poblado de San José las Bocas. 2000

27 2.3.2 Descripción del proceso [2]

Es una empresa dedicada a la producción de insumos agrícolas, dentro de los cuales destacan los insecticidas, herbicidas y polvos. Cuenta con dos áreas de proceso: polvos y líquidos.

Delimitación de alcances

Para el objetivo de este proyecto se selecciona solo el tanque que contiene Dimetilamina, ubicado en el área tanques de la planta de líquidos; a continuación se describe el proceso de esta sección. Figura 2.2.

Figura 2.2 Diagrama a bloques del proceso.

El proceso en el área de líquidos se lleva a cabo de la siguiente forma:

Preparación de las materias primas

28

Los solventes utilizados en el área de líquidos son agua, Xilol, Solvesso 150 ó

Dimetilamina, los cuales son manejados a través de tuberías desde sus respectivos tanques de almacenamiento hasta los reactores. Su adición al proceso es mediante medidores de flujo volumétrico.

Los surfactantes son usados en proporciones mucho menores que los anteriores y brindan características tenso activas al producto final. Su cuantificación se lleva a cabo a través de báscula.

Formulación del producto

Previo al inicio de la carga de los materiales son encendidas las bombas del scrubber, mismo que genera el vacío necesario para la captación de todos los posibles vapores que se puedan desprender a la hora de cargar los materiales en el reactor (tanque mezclador).

Una vez pesados los materiales se procede a bombear una parte de los solventes a través de bombas centrifugas, los cuales son conducidos a través de tuberías al reactor.

Teniendo ya el solvente se procede agregar el ingrediente activo mismo que se descarga con el uso de bombas de diafragma. En el momento en que comienza la adición del ingrediente activo, se encienden la bomba de recirculación del reactor y el agitador, garantizando de este modo un buen mezclado de los ingredientes. Posteriormente se adicionan los surfactantes, en la relación correcta y con el uso de la bomba de diafragma. Una vez agregados se deja mezclando y re circulando durante una hora.

Por último se toma una muestra del producto realizado, con el fin de analizarlo y determinar si cumple con las especificaciones requeridas, o bien, se tienen que realizar ajustes con el fin de aprobar el lote.

Envasado y empacado

Ya aprobada la mezcla, se hace pasar el producto a través de un filtro de canasta, para eliminar cualquier impureza presente, transfiriéndola al tanque de pre - envasado de donde se bombea el material hacia las maquinas llenadoras.

Las máquinas llenadoras se calibran a un volumen según la presentación que se requiere (250, 500 y 970 ml.), para posteriormente iniciar el llenado, taponeado, sellado, etiquetado y empacado de manera automática.

29

Insumos de la planta de líquidos

En este apartado se listan en la tabla 2.3 las sustancias utilizadas en el proceso de fabricación de insecticidas y herbicidas, en ella se detalla su estado Físico tipo de almacenamiento y cantidad anual utilizada.

Tabla 2.3 Sustancias utilizadas en la planta de líquidos.

Insumos involucrado

s en

Nombre Estado

Físico

Forma de Almacenamien

to

Cantidad kg anual

Comercial Químico

Proceso

AMETRINA 2etilamino4isopropilamina6metiltioStriaz

ina Solido TAM 34900 kg

CIPERMETRINA Alfa ciano 3fenoxifenil 3 2 2dicloroetenil

2 2dimetil ciclopropanocarboxilato Liquido TAM 19035.09 kg

CLORPIRIFOS 0 0dietil 0 3 5 6tricloro 2piridinil

fosforotioato Solido TAM 29195 kg

DIAZINON 0 0dietil 0 2isopropil 6 metil 4 primidimil Liquido TAM 13707.68 kg

PARAQUAT Sal dicloruro del ión 1 1 dimetil 4 4

bipiridilio Solido TAM 576557.64 kg

GLIFOSATO isopropilamina de Fosfonometil glicina Solido TAM 940685 kg

MALATHION 0 0Dimetil fosforoditioato de

dietilmercaptosuccinato Liquido TAM 110911.42 kg

METAMIDOFOS 0 SDimetil fosforo amidotioato Solido TAM 13500 kg

MONOCROTOFOS Dimetil E 1metil 2metil carbamoil vinil

fosfato Solido TAM 18170 kg PARATION

METILICO 0 0dimetil 0 4nitrofenil fosforotioato Solido TAM 190193

PERMETRINA

3 fenoxifenilmetilcistrans 2 2dicloroetenil 2 2dimetil ciclopropanocarboxilato

Solido TAM 4132 kg

ACIDO 2,4-D ACIDO

2,4-DICLOROFENOXIACETICO Solido TONSACK 129000 kg ESTER BUTIL 2,4 D ESTER BUTIL Liquido TAM 41081 kg

DIMETOATO 0 0dimetil S

Nmetilcarbamoilmetilfosforoditioato Solido TAM 55415 kg

DIURON 3-(3,4-diclorofenil)-1,1-dimetilurea Solido TAM 12205.5 kg

DICLORVOS 2,2 DiclorovinilDimetilfosfato Liquido TAM 2137 kg

XILOL Dimetil benceno Liquido TAN 414257.74 kg

DIMETIL AMINA Liquido TAN 42057.5 kg

MONOISOPROPILA

MINA Isopropilamina Liquido TAM 349432 kg

30

Las sustancias resaltadas en la tabla 2.3 se encuentran almacenadas en tanques atmosféricos ubicados en el área de tanques. Para estas sustancias su correspondiente clasificación de acuerdo a la norma oficial mexicana NOM-018.STPS.2010, se puede ver en la tabla 2.4

Tabla 2.4 Clasificación de sustancias ubicadas en el área de tanques.

Materias Primas de alto riesgo por clasificación y volumen de almacenamiento

Producto

Riesgos _Edo.

Físico Envases

Almacén Máximo Teórico

Almacén

Real

S I R

Xilol 2 3 0 Líquido Tanque

atmosférico 50,000 L 30,000 L

Dimetilami

na 3 4 0 Líquido

Tanque

atmosférico 20,000 L 16,000 L

Solvesso

150 1 3 0 Líquido

Tanque

atmosférico 50,000 L 40,000 L

31

Equipos del proceso

Las características del tanque T-1 que contiene al solvente Dimetilamina se describen en la tabla 2.5

Tabla 2.5 Características de Tanque T-1

Equipo

Nomenclatu ra del equipo

Características y

capacidad Especificaciones

Vida útil (indicada

por el fabricante)

Tiempo estimado

de uso

Localización dentro del

arreglo general de la

planta

Tanque de

almacenamiento T-1

Tanque atmosférico horizontal, de

acero inoxidable. Capacidad de

20,000 L.

Acero inoxidable

sa-285 gr. c

espesor ¼”

Diámetro 2 m. Altura 6 m.

25años. 12 años Área de tanques

Equipos auxiliares

El tanque de almacenamiento de Dimetilamina cuenta con una bomba de carga y una de descarga esta ultima responsable de impulsar al solvente a la etapa siguiente de proceso (formulación). Ambas bombas son de 5.5 Hp que bombean a razón de 1600 L/ min. Con una alimentación trifásica a 240 VCA. Las bombas al igual que la mayor parte de los equipos relacionados con el almacenamiento de la Dimetilamina tanque T-1 tienen un tiempo de uso de 12 años.

El tanque T-1 cuenta con un dique para contención de derrames, con capacidad superior a la capacidad máxima de almacenamiento, es decir, tiene una capacidad de captación de 22,000 L

32 2.3.3 Condiciones de operación [2]

Las condiciones de operación para el tanque de almacenamiento T-1 son descritas en el Diagrama de flujo de la figura 2.2

Figura 2.3 Diagrama de flujo para Tanque T-1

El DTI del tanque T-1 se aprecia en el anexo 3 éste contempla la instrumentación correspondiente de sistema de control básico de proceso (SCBP) para el control de nivel y presión.

Con respecto al lazo de control para nivel éste se conforma por un indicador transmisor de nivel de nivel (LIT) y una alarma de alto nivel (LAH) que se activa cuando el LIT detecta que la capacidad del tanque ha llegado al 80% lo que es igual a 16,000 L. Cuando esto sucede se envía la señal de paro a la bomba de carga de Dimetilamina.

33

2.4 Justificación

Actualmente la actividad industrial en muchas ocasiones implica el almacenamiento de grandes volúmenes de sustancias químicas peligrosas (SQP), tal como en el caso de la empresa productora de insumos agrícolas. Por ello surge la necesidad de implementar sistemas o herramientas que reduzcan el riesgo inminente que representa a la salud humana, el medio ambiente o la economía, esta actividad.

2.5 Objetivo general

Establecer funciones instrumentadas de seguridad (FIS) con su respectivo nivel de integridad de seguridad (NIS) asociada para todos aquellos escenarios que en la jerarquización de riesgo requieran de su implementación.

2.5.1 Objetivo específicos

 Determinar los peligros y eventos peligrosos del proceso y los equipos asociados, la secuencia de eventos que condujeron al evento peligroso, los riesgos asociados del proceso con el evento peligroso, los requisitos para la reducción de los riesgos y las funciones de seguridad requeridas para lograr la reducción de riesgo objetivo.

 Asignación de las funciones de seguridad para las capas de protección y para cada FIS, el NIS (SIL) asociado.

2.6 Planteamiento de la propuesta de solución

34

Capítulo 3.

Marco metodológico

En el presente capitulo se definirá la metodología a utilizar en el proyecto, se presentará el método seleccionado y se puntualizarán cada una de sus etapas.

Referencias:

35 Presentación y descripción del método para el desarrollo de la propuesta de solución

La norma NRF-045-PEMEX es un documento que contiene las especificaciones y los mínimos requerimientos para el desarrollo de un sistema instrumentado de seguridad (SIS), el cual se utiliza como guía para el desarrollo del presente proyecto.

En dicha norma, se encuentra definido el ciclo de vida para un sistema instrumentado de seguridad (Modelo de norma internacional IEC-61511) y establece que un sistema no puede ser considerado SIS si no se cumplió con todo el ciclo de vida ya que carecería de fundamentos técnicos para considerarlo como un sistema instrumentado de seguridad.

El presente trabajo requirió para la asignación de las funciones instrumentadas de seguridad, solo del desarrollo de la primeras dos fases definidas en el modelo ciclo de vida.

En el análisis y evaluación de riegos se identifican los peligros para llevar a cabo la valoración de consecuencias utilizando un análisis HAZOP y una valoración de frecuencia utilizando un análisis AAF para posteriormente caracterizarlos y jerarquizarlos de acuerdo a las tablas de la norma NRF-018-PEMEX que permite identificar cada riesgo en una categoría y de acuerdo a ella determinar si ese nivel de riesgo es tolerable; en caso contrario se establecen los requerimientos para alcanzar la reducción de riesgo objetivo.

36 3.1 Ciclo de vida de Sistema Instrumentado de seguridad [2,3]

En la mayoría de los procesos industriales, la mejor seguridad se logra por un diseño inherentemente seguro del proceso. Las capas de protección juegan un papel importante para la reducción de riesgo figura 3.1 En caso de ser requerido, esto se puede combinar con un sistema de protección para tratar cualquier riesgo residual identificado, tal es el caso de los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) de tecnología electrónica programable.

Los SIS son muy importantes en la administración de riesgos en los procesos industriales debido a que cumplen una función primordial disminuyendo su probabilidad de los eventos de riesgo o minimizando la severidad al personal, al medio ambiente y a las instalaciones. Los riesgos se deben prevenir como un objetivo inicial desde el inicio del ciclo de vida de seguridad funcional y deben ser reducidos a un nivel tolerable aceptable.

El presente proyecto tiene dos conceptos que son fundamentales para su aplicación; el Ciclo de Vida de Seguridad y los Niveles de Integridad de Seguridad; y describe todas las fases del Ciclo de Vida de Seguridad desde el inicio conceptual, diseño, implementación, operación y mantenimiento hasta el desmantelamiento de los SIS.

37

REPUESTAS DE EMERGENCIA DE LA COMUNIDAD

Radiodifusión de la emergencia

RESPUESTA DE EMERGENCIA DE LA PLANTA

Procedimientos de evacuación

MITIGACIÓN

Sistemas de mitigación mecánica Sistemas de control instrumentados de seguridad Sistemas de mitigación instrumentados de seguridad

Supervisión del operador

PREVENCIÓN

Sistemas de protección mecánica Alarmas del proceso con acción correctiva del

operador Sistemas instrumentados de seguridad de control

Sistemas instrumentados de seguridad de prevención

CONTROL Y “MONITOREO”

Sistemas de control básico de proceso Sistemas de “monitoreo” (alarmas del

proceso) Supervisión del operador

PROCESO

Figura 3.1 Métodos típicos de reducción de riesgo encontrados en plantas de proceso

38 MITIGACION

¿Es una función instrumentada?

Relacionada con seguridad

¿Función instrumentada de seguridad?

Control básico de proceso y/o función de protección de

los bienes

Modo

Función instrumentada de seguridad de protección

¿Tipo? Otros

medios de reducción

de riesgo Función Instrumenta da de seguridad de control

No relevante

Función Instrumentada de seguridad de prevención Sistema de Paro por Emergencia

Función Instrumentada de seguridad de mitigación

Esta figura especifica las actividades que se deben llevar a cabo, pero no detalla sus requisitos específicos según lo punteado

Figura 3.2 Relación entre las funciones de seguridad y otras funciones.

Fuente: NRF-045-PEMEX-2010

NO SI

NO NO

SI SI

PREVENCION

DEMANDA CONTINUO

39

Para lograr la implantación de la seguridad funcional de un SIS se deben contemplar los requisitos establecidos en el ciclo de vida de la Figura 3.2. Se debe determinar cuáles requisitos debe desarrollar el proveedor o contratista y cuales requisitos se proporcionan.

El personal responsable para llevar a cabo la evaluación de la seguridad funcional debe contar con procedimientos para asegurar que todos los requisitos y etapas a evaluar que se cumplan.

Se deben identificar durante la planeación de la seguridad las etapas del ciclo de vida de seguridad en las cuales se deben llevar a cabo las actividades de evaluación de la seguridad funcional.

Después de que se haya realizado alguna modificación durante la operación, se deben introducir los nuevos peligros identificados en las actividades adicionales de evaluación de la seguridad funcional.

Al término de cada una de las siguientes etapas, el proveedor o contratista debe realizar las actividades de evaluación de la seguridad funcional (ver Figura 3.2).

a) Etapa 1. Análisis y evaluación de riesgos, identificación de las capas de protección y la especificación de los requisitos de seguridad.

b) Etapa 2. Diseño del Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS).

c) Etapa 3. Instalación, “comisionamiento” y validación final del SIS y desarrollo de

procedimientos de operación y de mantenimiento.

d) Etapa 4. Adquisición experiencia en la operación y mantenimiento.

e) Etapa 5. Modificación y desmantelamiento de un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS).

40

Para determinar el número, el tamaño y el alcance de la evaluación de las actividades de la seguridad funcional se deben tomar en cuenta los siguientes factores:

a) Tamaño del proyecto.

b) Grado de complejidad.

c) Nivel de Integridad de Seguridad-NIS (SIL).

d) Duración del proyecto.

e) Consecuencia en un evento de falla.

f) Grado de normalización de las características de diseño.

g) Requisitos normativos de seguridad.