1. Introducción. 2. Objetivos Objetivo General.

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1. Introducción

Con el objetivo de definir los dos peores escenarios por eventos tecnológicos que puedan presentarse en la unidad de crudo, como consecuencia de una desviación en el proceso, y con base en los mismos diseñar los Procedimientos Operativos Normalizados – PON, en los cuales se identifican los recursos y estrategias necesarias para mitigar los efectos provocados por dichos eventos, se procedió con la elaboración de un Análisis de Peligro por Fuego (Fire Hazard Analysis – FHA) para la unidad de destilación combinada U-100 por medio del cual se identifican los equipos con mayor potencial de afectación y los posibles eventos que puede generar una liberación del material contenido en los mismos. Luego de identificarlos, se procede con el modelamiento de las consecuencias para determinar el área de afectación e identificar los equipos que requieren ser refrigerados para mitigar los efectos de la radiación sobre los mismos, evitando la ocurrencia de un evento en cadena. Para el caso de materiales tóxicos, el modelamiento permite identificar las áreas que verían afectadas por la nube y de esta forma establecer el perímetro de evacuación.

El objetivo de identificar los peores eventos creíbles que puedan ocurrir en la U-100, es establecer los recursos necesarios para atender la atención del mismo y de esta forma garantizar que se cuente con los recursos necesarios para la atención de cualquier evento de menor magnitud.

2. Objetivos

2.1. Objetivo General.

Definir los posibles escenarios por incendio, explosión y fuga de gases tóxicos que puedan presentarse en las diferentes unidades de proceso de la Refinería Ampliada a partir de la realización del análisis de peligros por fuego de la Unidad (FHA).

2.2. Objetivos Específicos.

a. Realizar el análisis de peligro por fuego (FHA) para identificar los equipos con mayor potencial de daño empleando la metodología propuesta por el CCPS y la API 2218.

b. Realizar el análisis de consecuencias asociado a la pérdida de integridad en cada uno de los equipos anteriormente identificados, empleando la herramienta PHAST.

c. Elaborar los procedimientos operativos normalizados para cada uno de los escenarios propuestos con las estrategias requeridas por el área de Operaciones, Seguridad Física, CAPA, Tratamientos Ambientales y Prevención y Control de Emergencias.

3. Alcance

El alcance del presente análisis de consecuencias aplica exclusivamente para los sistemas y equipos de la unidad de destilación combinada U-100 del proyecto de ampliación de la Refinería de Cartagena y tiene como propósito servir de documento de referencia para la elaboración de los procedimientos operativos normalizados – PON de la U-100.

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4. Justificación

El presente análisis fue elaborado como respuesta a la necesidad de información base para la elaboración el plan de respuesta a emergencias de la refinería y las estrategias para la atención de los posibles eventos asociados a la pérdida de contención de los materiales procesados en cada una de las nuevas unidades de proceso de la Refinería de Cartagena, dada la falta de información relacionada con el análisis de consecuencias, que sirvió como base para la definición de la ingeniería contra incendios del proyecto de ampliación.

5. Descripción de la metodología

Para la identificación de los equipos con mayor potencial de afectación, se tomó como base los resultados obtenidos en los talleres de criticidad de cada unidad de proceso, en el cual se realizó la identificación de los equipos críticos de la U-100 en materia de fuego y explosión (índice FEI) y por toxicidad (CEI), cuyos informes fueron elaborados por el Departamento de Gestión del Riesgo Operacional – GIRO de GRC y se encuentran consignados en el repositorio L (L:\Dpto Giro\RECIBO DE NUEVA REFINERÍA\ENTREGABLES\ENTREGABLES 2014\1. Taxonomía y Taller de criticidad).

Para la realización del Análisis de Peligros por Fuego, se procedió inicialmente con la identificación de los equipos críticos con mayor potencial para generar eventos por fuego, explosión y nubes tóxicas, empleando la metodología propuesta por la American Petroleum Institute - API en el documento “API 2213 - Fireproofing practices in Petroleum and Petrochemical process plans, Ed. 2012”. Posteriormente, se siguieron los lineamientos definidos en la guía “Fire Protection in Chemical, Petrochemical, and Hydrocarbon Processing Facilities Ed. 2012”, del Center for Chemical Process Safety – CCPS, para la realización del análisis de peligro por fuego de la Unidad U-100.

Para la determinación de los equipos con mayor potencial de afectación, se emplearon los criterios definidos en la API 2213 Numeral 4.2.1.2, en el cual define las características que cumplen los equipos con alto potencial de incendio, dentro de las cuales se destacan:

a. Calentadores que procesan hidrocarburos líquidos o de fase mixta, bajo las siguientes condiciones:

1. Funcionar a temperaturas y velocidades de flujo que son capaces de causar coque dentro de los tubos.

2. Trabajar a presiones y caudales que son lo suficientemente altos como para causar grandes derrames antes de que el calentador puede ser aislado.

3. Con fluidos potencialmente corrosivos.

b. Las bombas con una capacidad nominal de más de 200 US gpm (45m3/ h) que manejan líquidos encima o dentro de 8°C (15°F) de su punto de inflamación.

c. Las bombas con antecedentes de insuficiencia de apoyo o fuga del sello (donde las revisiones de ingeniería no han tenido éxito en la eliminación de estas fuentes de energía potenciales significativos

d. Los reactores que operan a alta presión o con el potencial para experimentar reacciones exotérmicas incontrolables (RUNAWAY) que no estén equipados con otras medidas de seguridad, tales como sistemas de despresurizar, sistemas inhibidores de reacción, etc.

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f. Los tanques a presión, intercambiadores de calor y otros equipos que contengan líquidos inflamables o líquidos combustibles a 600 ° F o próximos a su temperatura de ignición, lo que sea menor.

Una vez aplicadas las consideraciones anteriores al listado de equipos críticos de la unidad U-100, se procedió con la realización del Análisis de Peligros por Fuego de acuerdo con lo descrito en el Capítulo 5, de la guía Fire Protection in Chemical, Petrochemical, and Hydrocarbon Processing Facilities Ed. 2012, así:

1. Identificar cuál es el objetivo del análisis. Plantear las estrategias para la mitigación de los peligros, elaboración de los Procedimientos Operativos Normalizados PON de la U-100.

2. Identificar los inventarios de los equipos críticos. Almacenamiento de líquidos y gases en la unidad.

3. Definir los posibles escenarios por fuego y explosión. Calcular la cantidad de combustible almacenado, composiciones de los materiales almacenados, fuentes probables de ignición, identificar los posibles eventos que puede generar el compuesto al quemarse (chorro de fuego, piscina de fuego, dispersión, explosión, deflagración, BLEVE).

4. Determinar el área de impacto. A partir del empleo del software PHAST calcular el área de impacto producto de la liberación y/o quema de los materiales liberados. Para el cálculo del área de impacto debe suministrarse variables de proceso tales como: cantidad del material, composición, flujo, temperatura, presión, altura del punto de liberación, altura de la medición, distancia del punto de ignición, tipo de terreno, grado de congestión de la unidad. De igual forma, debe suministrarse información de las condiciones climáticas del área tales como: temperatura, humedad relativa, velocidad y dirección predominante del viento, entre otras. Esta metodología sugiere que las consecuencias producidas por la falla en los equipos de proceso, guardan una relación directa con el volumen de combustible que se almacena o fluye a través de los equipos de proceso (carga de combustible) en lo referente a los niveles de radiación y explosión. Para los escenarios de toxicidad, el volumen de materiales peligrosos que almacenan o transportan, guardan una relación directa con la magnitud de la nube que puedan generar.

Otras variables que afectan la magnitud de las áreas afectadas son: la temperatura y presión de operación, la composición de los materiales (combustibles y tóxicos), la altura del punto de liberación, la distancia a la que se encuentra la fuente de ignición más cercana y las condiciones ambientales, principalmente la temperatura y la humedad.

Los modelamientos de consecuencias fueron desarrollados a partir del empleo de la herramienta Process Hazard Analysis Software Tool - PHAST desarrollada por Derk Norst Veritas – DNV. Para determinar el potencial de daño en cada uno de los equipos seleccionados para los modelamientos, se definieron algunos criterios generales para estandarizar los mismos, definiendo previamente lo siguiente:

1. Tamaño de fuga: de acuerdo con la norma API 580, las fugas más probables están asociadas a los siguientes tamaños de orificio:

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Mediana: 2 (in) Grande: 4 (in)

De las anteriores, la que se presenta con una mayor frecuencia es la de menor magnitud, es decir, de 0,5 pulgadas de diámetro de orificio. Todos los modelamientos fueron realizados asumiendo un tamaño de orificio de 0,5 pulgadas en los puntos de fuga.

2. Selección de las condiciones climáticas: se tuvieron en cuenta las condiciones climáticas predominantes para la ciudad de Cartagena y fueron seleccionadas dos categorías tipo, una para la noche y otra para el día (Dirección y velocidad del viento, temperatura, Humedad relativa, Estabilidad atmosférica, Congestión) debido a la gran diferencia en cuanto a las direcciones del viento, humedad relativa y temperatura entre estos dos momentos del día.

Con el propósito de estandarizar las variables de entrada requeridas para la realización de los modelamientos y poder obtener resultados comparables entre las unidades analizadas, se definieron los siguientes criterios:

1. Se supuso que 10 minutos (600 segundos), es el tiempo máximo que tomaría cerrar las válvulas manualmente para aislar los equipos en caso de presentarse una fuga. De la misma forma se supuso que es el tiempo necesario para que la nube haya alcanzado el estado estacionario (peor escenario).

2. Se tomó como base que todo el piso de la unidad es en concreto con una inclinación adecuada hacia su sistema de drenaje.

3. Se asumió un grado de congestión alto como el más representativo para la U-100.

4. Para la determinación de efectos tóxicos se tomó una elevación de un (1) metro ubicar el punto de fuga. Esta es una consideración conservadora ya que si la fuga está más cerca al piso el riesgo incrementa. Para los escenarios de fuego y explosión se consideró la altura definida en los P&ID’s.

5. Para definir las composiciones de cada corriente se tomaron como base los compuestos más representativos de acuerdo a su participación molar en el balance de materiales.

6. Para el caso particular de las bombas se empleó el flujo de operación para calcular la liberación de material y no el volumen.

7. En los casos en que aplicó se asumió que el volumen contenido en las líneas asociadas al equipo corresponde al 10% de su volumen.

8. Se consideró que los equipos tienen baja probabilidad de falla, por tanto las fallas más probables tienen lugar en las líneas asociadas a los mismos.

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6. Selección de escenarios

A continuación se presenta la lista de escenarios modelados empleando la herramienta PHAST. Tabla 1. Listado de equipos a modelar en el software PHAST.

EQUIPO SECCIÓN DESCRIPCIÓN DEL

ESCENARIO MATERIAL* FASE

FLUJO MÁSICO (lb/h) TEMP (°F) PRESIÓN (psig) D-001 Inyección de Agua y Desaladores Entrada del Tambor D-001(#012) C30 Liquido 2.070.585 299 255 P-001 Carga y primer tren de calentamiento Línea de descarga de la Bomba P-001 (#02) C9-C18-C12-C-20 Liquido 1.330.351 100 340 P-004 Bomba circulante de Jet Línea de descarga de la P-004 (#52) C9-C12-C18 Líquido 10.440,00 179 354,8 D-004 Separación en Tambor Flash

Fondo del Tambor flash (#20) C9-C18-C12-C-20 Liquido 1.998.056 332 40 P-007 Recuperación de Azufre Línea de descarga de la Bomba P-007 (#82) C18-C20 Liquido 67.297 627 87 P-006 Circuito de Diésel Pesado Torre Atmosférica T 001 Línea de descarga de la bomba P-006 (#72) C18 Liquido 238.707 537 135 P-009 Circuito de Jet Torre Atmosférica T 001 Línea de descarga de la bomba P-009 (#59) C9-C12-C18 Liquido 120.277 320 135 P-010 Circuito de Diésel Liviano Torre Atmosférica T 001 Línea de descarga de la bomba P-010 (#69) C12-C18 Liquido 189.110 435 124 T-007 Estabilización de Nafta Cima de la columna estabilizadora T-007 (#134) C1-C2-C3-C4 Vapor 24.290 149 125 P-016 Circuito de Extracción Gasóleo Pesado Torre de Vacío T 006 Línea de descarga de la bomba P-016 (#116) C20 Liquido 294.216 658 146 D-005 Circuito de Cima Torre Atmosférica T 001 Tambor de reflujo D-005 (#34) C20 Liquido 211.260 327 20

*Las composiciones fueron tomadas del balance de materia y energía. Se tomaron los componentes más representativos para cada corriente, suministrado por el área de Ingeniería de Procesos.

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Figura 1. Plot Plan de la unidad de la unidad de destilación combinada U-100. En rojo los escenarios simulados.

7. Propiedades de los materiales Presentes en los escenarios establecidos.

A continuación se presentan las propiedades de los compuestos asociados a los equipos objeto de los modelamientos en la herramienta PHAST

Tabla No. 2. Propiedades de los materiales.

Tabla de propiedades de los materiales

Material Main Hazard Límites de inflamabilidad (En aire por Volumen, %)

Autoignition Temperature (°F)

LEL UEL

Hidrógeno_H2 Inflamable/Reactividad alta 4% 75% 1060

Etano_C2 Inflamable/Reactividad alta 3,0% 12,5% 882

Propano_C3 Inflamable/Reactividad media 2.1% 9,6% 940

Butano_C4 Inflamable/Reactividad media 1,6% 9,3% 761

Pentano_C5 Inflamable/Reactividad media 1,5% 7,8% 500

Nonano_C9 Inflamable/Reactividad media 1,05% 6,7% 433

Octadecano_C18 Reactividad media -- -- --

Eicosane_C20 Reactividad media -- -- --

D -00 2 P -0 0 1 A /C D-004 P-012 P-006 P-010 D -005 P-004 T-007

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8. Análisis de Resultados.

Basado en los resultados de los modelamientos realizados en el software PHAST para cada uno de los equipos críticos seleccionados, se escogieron los escenarios que presentaron mayores consecuencias. Teniendo en cuenta que el objetivo principal de este análisis, es el desarrollo de los Procedimientos Operativos Normalizados - PON de la unidad de destilación combinada, se estableció como criterio de selección para los eventos más críticos, aquellos que generaran las mayores consecuencias entre los eventos: Chorro de Fuego (Jet Fire), Piscina de Fuego (Pool Fire) y Explosión (Explosion).

Los eventos que registraron las mayores consecuencias fueron los chorros y las piscinas de fuego, con contornos de afectación por radiación, lo cual exige una mayor demanda de agua para la refrigeración de equipos y un despliegue de apoyo para la activación de los mismos y el control de la emergencia por parte del personal de operaciones.

Los resultados obtenidos en los modelamientos asociados al tema de explosión pueden ser utilizados para evaluar la afectación de equipos cercanos y la posibilidad de ocurrencia de eventos en cadena. Es importante tener en cuenta las siguientes premisas para el análisis de resultados:

Bombas P-007 & P-012, estas bombas manejan fluidos del primer corte de la torre atmosférica, según el balance de materia y energía de la unidad, los componentes más representativos son: Diesel liviano y diesel pesado, que se asume como un solo compuesto llamado diésel y se representa por un hidrocarburo de 18 carbonos (C18 - Octadecano).

el otro compuesto representativo es gasóleo medio (MVGO) representado por un hidrocarburo de 20 carbonos (C20 - Eicosano).

Se escogieron estos compuestos (C18 y C20) por sus temperaturas de corte, sin embargo, éstos no contienen la información completa respecto a las propiedades necesarias para la realización de las simulaciones, las cuales se listan a continuación:

 Emissive Power length Scale (m)  Heat of Solution (KJ/Kg)

 Laminar Burning velocity (m/s)  Liquid water surface tension (N/m)  Maximum burn rate (Kg/m2S)  Pool fire burn rate length  Water heat transfer coefficient

Para la realización de los modelamientos con estos compuestos se tomó la información de la base de datos complementaria de DNV, la cual fue suministrada por la empresa ABS Consulting, dentro del marco del contrato para la validación del análisis de consecuencias contratado con la firma en mención.

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0,00 0,02 km

0,000 0,030 km

8.1. Escenario D-001: Entrada del Tambor D-001(#012), Diámetro 0,5 (in) El tambor D-002 maneja altos inventarios de mezcla carga (Crudo).

Figura 2. Late explosion worst case Radii.

Figura 3. Intensity Radii for Pool fire

Eventos Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 4,17 LFL (Frac) 1500ppm 38,79 LFL 38,38 LFL 3000 ppm 38,38 LFL (Frac) 38,79 Eventos

Jet Fire (m) Explosion (m) 4 Kw/m2 -- 0,02 Bar 30,49 12,5 Kw/m2 -- 0,1 Bar 30,09 37,5 Kw/m2 -- 0,2 Bar 30,06 Información General

Información Jet Fire /Pool fire Release Rate (Kg/s) 4,6 Flame Length (m) -- Release Time (seg) 600 Max_Radio _ Pool 36,33 Eleavation (m) -- Liquid rainout 1 Eventos

Pool Fire “Early” (m) Pool Fire “Late” (m)

4 Kw/m2 65,74 4 Kw/m2 75,99

12,5 Kw/m2 53,75 12,5 Kw/m2 55,56

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0,00 0,02 0,04

km

0,00 0,02 0,04

km

El contorno azul (37,5 Kw/m2) dibujado en la figura 4, señala los equipos que podrían afectarse por la trasferencia de calor, de tal forma que podrían generar eventos en cadena dependiendo el tiempo de exposición.

Figura 4. Intensity Radii for Pool fire (Equipos)

Para este escenario la piscina tiene un radio máximo de (36,33) con un espesor bajo. Es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones para el análisis de este resultado:

 No se especificó un dique en la simulación, sin embargo se supone que el piso debe estar

inclinado hacia sistema de alcantarillado. Por otra parte los equipos tienen pequeñas barreras de contención.

 La piscina tendrá un espesor mínimo por tal razón es posible que se presente un radio tan grande, sin embargo con la consideración anterior este diámetro se hace más pequeño 8.2. Escenario P001: Línea de descarga de la Bomba P-001 (#02), Diámetro 0,4 (in)

La bomba incremental la presión al fluido, una fuga en la descarga de la bomba podría ocasionar un Jet fire. Sin embargo la falla más común en una bomba es la ruptura de los sellos esta fuga también podría ocasionar un Jet fire, comúnmente los sellos de las bombas no son mayores de 0,4 (in). La temperatura de operación de la mezcla combustible que pasa a través de la bomba es menor que la temperatura de auto ignición de la mezcla, por tal razón para que el evento se materialice necesita un punto de ignición. A continuación se presentan los eventos posibles en caso de una fuga por los sellos de la bomba P-001:

Eventos

Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 3,78 LFL (Frac)

1500ppm

27,66 LFL 27,5 LFL 3000ppm 27,58 LFL (Frac) 27,6

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0,000 0,030 km

0,000 0,012 0,024 km

Figura 5. Intensity Radii for Pool fire

Figura 6. Intensity Radii for Pool fire

Figura 7. Intensity Radii for Pool fire (Equipos). Información General

Dispersión Pool fire

Release Rate (Kg/s) 3,57 Liquid Rainout fraction 1

Release Time (seg) 600 Maximum Pool Radius 3,9

Eleavation (m) 1

Eventos

Pool Fire “Early” (m) Pool Fire “Late” (m)

4 Kw/m2 53,15 4 Kw/m2 62,34

12,5 Kw/m2 42,20 12,5 Kw/m2 55,56

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8.3 Escenario P004: Línea de descarga de la Bomba P-004 (#52), Diámetro 0,4 (in)

La bomba incrementa la presión al fluido, una fuga en la descarga de la bomba podría ocasionar un Jet fire. Sin embargo la falla más común en una bomba es la ruptura de los sellos esta fuga también podría ocasionar un Jet fire, comúnmente los sellos de las bombas no son mayores de 0,4 (in). La temperatura de operación de la mezcla combustible que pasa a través de la bomba es menor que la temperatura de auto ignición de la mezcla, por tal razón para que el evento se materialice necesita un punto de ignición. A continuación se presentan los eventos posibles en caso de una fuga por los sellos de la bomba P-004:

Fig. 8 Jet fire worst case radii.

Eventos

Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 3,7 LFL (Frac) 2000ppm 18,6 LFL 18,08 LFL 4000 ppm 18,08 LFL (Frac) 18,6 Eventos

Jet Fire (m) Explosion (Bar)

4 Kw/m2 30,65 0,02 Bar 44,92

12,5 Kw/m2 23,56 0,1 Bar 19,04

37,5 Kw/m2 19,3 0,2 Bar 16,99

Información General

Dispersión Jet Fire/Explosion

Release Rate (Kg/s) 1,32 Flame Length (m) 0,56

Release Time (seg) 600 Flammable Mass

(kg)

0,01

Eleavation (m) 1 Ignition Point (m) 10

0,00 0,02 0,04

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8.4 Escenario P-007: Línea de descarga de la Bomba P-007 (#82). Diámetro 0,4 (in)

La bomba P-007 maneja una mezcla de diésel (C18) y Gasóleo Medio de vacío (C20) esta se encuentra sometida a temperaturas por encima de la temperatura de auto ignición de la mezcla, lo cual se clasifica como equipo crítico que puede presentar un jet fire o pool fire instantáneo produciendo fuego sin necesidad de un punto de ignición. Las condiciones de temperatura para la Bomba P-012 y composición de la mezcla son similares, aunque las consecuencias sean similares dan

mayor para la P-007.

Figura 9. Late explosion worst case Radii.

Figura 10. Intensity Radii for Jet Fire

En la Figura 10. Se muestran los contornos de transferencias de calor, donde se observan los equipos que pueden ser afectados por la transferencia de calor debido al evento de Pool fire. Para este escenario phast muestra contornos de calor para valores de 37,5 Kw/m2 valor para el cual se espera afectación a equipos. 0,00 0,02 0,04 km 0,00 0,02 0,04 km Eventos

Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 3,07 LFL (Frac) 2000ppm 21 LFL 21 LFL 4000 ppm 23 LFL (Frac) 23 Eventos

Jet Fire (m) Explosion (Bar) 4 Kw/m2 -- 0,02 Bar 41,11 12,5 Kw/m2 -- 0,1 Bar 24,11 37,5 Kw/m2 -- 0,2 Bar 22,90 Información General

Dispersión Jet Fire/Explosion Release Rate (Kg/s) 1,6 Flame Length (m) 0,56 Release Time (seg) 600 Flammable Mass within the cloud (kg)

0,01

Eleavation (m) 1 Ignition Point (m) 20

Eventos

Pool Fire “Early” (m) Pool Fire “Late” (m)

4 Kw/m2 44,92 4 Kw/m2 55,15

12,5 Kw/m2 36,37 12,5 Kw/m2 38,95

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Figura 11. Intensity Radii for Jet Fire (Equipos).

Basado en las premisas sobre las bombas P-007 & P-012, se encontró la temperatura a la cual el sistema da resultados coherentes. En el caso de la bomba P-007 el valor de temperatura es 338 °F, a esta condición da como resultado contornos de radiación por pool fire en rangos aceptables. Sin embargo para este valor de temperatura PHAST calcula un valor de longitud de flama por Jet Fire muy pequeñas, además no reporta valores de radiación para los límites establecidos. Es importante tener en cuenta que a 630 °F (Temperatura real de operación de la bomba) se podría presentar un flama por Jet fire con una longitud más larga y así mismo tener valores de radiación significativos por este evento.

8.5 Escenario P-009: Línea de descarga de la bomba P-009 (#59).Diámetro 0,4 (in)

La bomba P-009 maneja una mezcla de Diésel (C18), Jet (C12) y Nafta (C-9). A continuación se muestran los eventos que podrían presentarse en caso de que el evento se materialice, fuga en la línea de descarga de la P-009. En la figura 11. Se muestran los contornos de sobre presión del sistema:

0,00 0,02 km

Eventos

Jet Fire (m) Explosion (Bar)

4 Kw/m2 29,68 0,02 Bar 177,68

12,5 Kw/m2 22,81 0,1 Bar 50,73

37,5 Kw/m2 18,71 0,2 Bar 41,66

Eventos

Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 3,97 LFL (Frac)

2641ppm

23,68 LFL 22,10 LFL 5283ppm 22,10 LFL (Frac) 23,68

(14)

0,000 0,008 0,016

km

0,000 0,012 0,024

km

Figura 12. Late explosion worst case Radio.

Figura 13. Intensity Radii for Jet Fire

En la Figura 13. Se muestran los contornos de transferencias de calor por el evento de Jet fire, donde se observan los equipos que pueden ser afectados por la transferencia de calor, contorno azul (37,5 Kw/m2). La afectación sale del limite de bateria de la Unidad 110.

0,00 0,06

km

0,000 0,012 0,024

km

Información General

Dispersión Jet Fire/Explosion Release Rate (Kg/s) 1,9 Flame Length (m) 15,13 Release Time (seg) 600 Flammable Mass within the cloud (kg)

2,63

(15)

0,00 0,02 0,04 km

0,000 0,010 0,020 km

Figura 14. Intensity Radii for Jet Fire (Equipos) Figura 15. Intensity Radii for Pool fire (Equipos)

En el numeral cinco (4) del presente informe se listan en detalle cada uno de los equipos que podrían ser afectados por una radiación de 37,5 Kw/m2. Para el escenario en el que exista radiación por Jet Fire y radiación por Pool fire, se tomara como referencia para listar los equipos el contorno más conservador es decir el de mayor afectación. Para el presente escenario P-009, se presentan los contornos de ambos eventos, como se puede observar la radiación es mayor para el evento de Pool fire.

8.6 Escenario P-016: Línea de descarga de la bomba P-016 (#116). Diámetro 0,4 (in)

La bomba P-016 maneja fluido combustible y se encuentra sometido a temperaturas por encima de la temperatura de auto ignición del mismo.

A continuación se muestran los eventos que podrían presentarse en caso de que el evento se materialice, fuga en la línea de descarga de la P-016:

Eventos

Dispersión (m) Flash Fire (m) UFL 3,69 LFL (Frac) 2000ppm 35,1 LFL 32,2 LFL 4000 ppm 32,2 LFL (Frac) 35,18 Eventos

Jet Fire (m) Explosion (Bar)

4 Kw/m2 -- 0,02 Bar 44,6

12,5 Kw/m2 -- 0,1 Bar 32,8

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Figura 16. Late explosion worst case Radii.

Figura 17. Intensity Radii for Pool Fire.

En la Figura 16. Se muestran los contornos de transferencias de calor debida al evento de Pool fire, donde se observan los equipos que pueden ser afectados por la transferencia de calor. Para este escenario phast muestra contornos de calor para valores de 37,5 Kw/m2 valor para el cual se espera afectación a equipos. 0,00 0,02 0,04 km 0,00 0,02 0,04 km Información General

Dispersión Jet Fire/Explosion Release Rate (Kg/s) 2,09 Flame Length (m) 0,32 Release Time (seg) 600 Flammable Mass within the cloud (kg)

--

Eleavation (m) 1 Ignition Point (m) 30

Eventos

Pool Fire “Early” (m) Pool Fire “Late” (m)

4 Kw/m2 59 4 Kw/m2 69

12,5 Kw/m2 49 12,5 Kw/m2 51

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Figura 18. Intensity Radii for Jet Fire (Equipos)

Nomenclatura para los contornos: Esta nomenclatura fue utilizado para los anteriores escenarios Explosion (Sobrepresión): Rojo (0,02 Bar) Verde (0,1 Bar) Azul (0,2 Bar) Jet fire (Transferencia de calor): Rojo (4 Kw/m2) Verde (12,5 Kw/m2) Azul (37,5 Kw/m2) Pool Fire (Transferencia de calor): Rojo (4 Kw/m2) Verde (12,5 Kw/m2) Azul (37,5 Kw/m2) Flash Fire (Dispersion): Rojo (LFL) Verde (LFL Frac)

9 Equipos alternos afectados por la radiación de calor proveniente de los escenarios presentados: Para este estudio se ha definido que la afectación a los equipos se da por radiación de calor (37,5 Kw/m2), o cuando un equipo se expone de forma directa a un chorro de fuego (Jet fire) durante al menos cinco minutos (Heurística). En la unidad de destilación combinada y para los tiempos he inventarios establecidos alcanzan valores de transferencia de calor de 37,5 Kw/m2 para dos eventos: Chorro de fuego (Jet Fire), piscina de fuego (Pool Fire).

Considerando las anteriores premisas se presentan a continuación los equipos que posiblemente pueden afectarse por radiación energética (se considera el radio de afectación mayor para los escenarios que presenten los dos eventos pool fire and Jet fire):

9.3 Escenario D-001: Entrada del Tambor D-001(#012), Diámetro 0,5 (in)

0,00 0,02

(18)

Este escenario bajo las condiciones y supuestos simulados no presenta chorro de fuego (Jet Fire), pero si se presenta una piscina de fuego (Pool Fire) la cual irradia 37,5 Kw/m2 a una distancia de 47 m.

 E-001/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 E-004/ Intercambiador (Gasóleo pesado)

 E-005 A-B/ Intercambiador (Gasóleo pesado)

 E-006 A-B/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 E-007 A-B/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 E-022 A-B/ Intercambiador (Agua)

 E-023 A-B/ Intercambiador (Agua)

 D-003/Tambor (Agua)

 D-002/ Tambor (Crudo y Agua)

 D-017/ No se encuentra en la taxonomía

 D-012/ No se encuentra en la taxonomía

 P-031 A-B/ Bomba (Agua)

 P-026 A-B/ Bomba (Agua)

 P-001 A-B/ Bomba (Crudo)

 P-024 A-B/ Bomba (Agua agria)

 P-030 A-B/ Bomba (Gas de refinería)

 P-029 A-B/ Bomba (Gas de refinería)

 D-007/ Tambor (Gas combustible/Gas de refinería)

 C-001/ Compresor (Gas de refinería)

 P-28 A / Bombas (Aguas aceitosas)

 AC-003/ Enfriador (Diésel)

 AC-006 A-B/ Enfriador (Gasóleo Medio)

 AC-004/ Enfriador (Diésel Pesado)

 AC-005 A-B-C/ Enfriador (Diésel de vacío)

 AC-002 A-B /Enfriador (Jet)

9.4 Escenario P001: Línea de descarga de la Bomba P-001 (#02), Diámetro 0,4 (in)

Este escenario bajo las condiciones y supuestos simulados no presenta chorro de fuego (Jet Fire), pero si se presenta una piscina de fuego (Pool Fire) la cual irradia 37,5 Kw/m2 a una distancia de 35,14:

 D-001/ Tambor (Crudo y Agua)

 D-002/ Tambor (Crudo y Agua)

 E-001/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 E-004/ Intercambiador (Gasóleo pesado)

 E-005 A-B/ Intercambiador (Gasóleo pesado)

(19)

 E-007 A-B/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 AC-003/ Enfriador (Diésel)

 AC-006 A-B/ Enfriador (Gasóleo Medio)

 AC-004/ Enfriador (Diésel Pesado)

 AC-005 A-B-C/ Enfriador (Diésel de vacío)

 D-017/ No se encuentra en la taxonomía

 P-033 A-B/ No se encuentra en la taxonomía

 P-024 A-B/ Bomba (Agua agria)

9.5 Escenario P004: Bomba circulante de Jet P-004 (#52), Diámetro 0,5 (in)

Este escenario bajo las condiciones y premisas defininadas presenta chorro de fuego (Jet Fire), piscina de fuego (Pool fire) y explosión, de los cuales se tomó el chorro de fuego para la

representación del peor escenario. El contorno de afectación a equipos por exposición a niveles de radiación superiores o iguales a 37,5 Kw/m2, genera un contorno de 19,3m y los equipos afectados son:

 P-003 A/B Bombas de reflujo

 P-004 A/B Bomba circulante de Jet

 P-005 A/B Bomba circulante de diesel liviano

 P-008 A/B Bomba de Nafta, circuito de cima T-001

 E-009 A/B Intercambiador de calor, sección de inyección de agua y desaladores

 E-014C/D/E/F Intercambiador segundo tren de calentamiento

 E-015 A/B/C/D Intercambiador segundo tren de calentamiento 9.6 Escenario P-007: Línea de descarga de la Bomba P-007 (#82). Diámetro 0,4 (in)

La longitud de la flama calculada para este equipo es de 0,56 (m). Sin embargo esto se debe a la suposición de reducción en la temperatura de operación de este escenario. Nota: La longitud podría ser mayor. Por otra parte podría presentar una piscina de fuego (Pool fire), y se estima que esta generaría una radiación energética de 37,5 Kw/m2 del cetro de la piscina hasta una distancia de 28,46 metros.

 P-013 A-B/ Bomba (Crudo de residuo)

 P-006 A-B/ Bomba (Diésel pesado)

 P-005 A-B/ Bomba (Diésel liviano)

 P-011 A-B/ Bomba (Diésel Pesado)

 P-012 A-B/ Bomba (GOA)

 P-015 A-B/ Bomba (Gasóleo Medio)

 P-016 A-B/ Bomba (Gasóleo Pesado)

 P-014 A-B/ Bomba (Diésel de vacío)

(20)

 T-006 / Torre (Crudo reducido, Gasóleo)

 T-001 / Torre (Crudo reducido, Diésel, Jet, Nafta)

 T-005 / Torre (GOA)

 T-004 / Torre (Diésel pesado)

 E-010 A-D / Intercambiador (Gasóleo Medio)

 E-015 A-B, E-H / Intercambiador (Crudo y residuo de vacío) 9.7 Escenario P-009: Línea de descarga de la bomba P-009 (#59).Diámetro 0,4 (in)

La longitud de la flama calculada para este equipo es de 15,13 (m). Por otra parte podría presentar una piscina de fuego (Pool fire), y se estima que esta generaría una radiación energética de 37,5 Kw/m2 del cetro de la piscina hasta una distancia de 18,71 metros.

 P-010 A-B/ Bomba (Diésel liviano)

 P-011 A-B/ Bomba (Diésel Pesado)

 P-012 A-B/ Bomba (GOA)

 T-001 / Torre (Crudo reducido, Diésel, Jet, Nafta)

 T-002 / Torre (Jet)

 T-003 / Torre (Diésel liviano)

 T-004 / Torre (Diésel pesado)

 T-005 / Torre (GOA)

 E-010 A-D/ Intercambiador (Gasóleo Medio)

 X-002/ No se encuentra dentro de la taxonomía del proceso.

 X-003/ No se encuentra dentro de la taxonomía del proceso.

9.8 Escenario P-016: Línea de descarga de la bomba P-016 (#116). Diámetro 0,4 (in)

La longitud de la flama calculada para este equipo es de 0,32 (m). Sin embargo esto se debe a la suposición de reducción en la temperatura de operación de este escenario. Nota: La longitud podría ser mayor. Por otra parte podría presentar una piscina de fuego (Pool fire), y se estima que esta generaría una radiación energética de 37,5 Kw/m2 del cetro de la piscina hasta una distancia de 41 metros.

 P-015/ Bomba (Gasóleo medio)

 P-018/ Bomba (Residuo de vacío)

 P-016/ Bomba (Gasóleo pesado)

 P-019/ Bomba (Slop, Aguas agrias)

 P-014/ Bomba (Diésel de vacío)

 P-032 A-B / Bomba (Agua de enfriamiento)

 P-025 A-B/

 T-006/ Torre (Diésel pesado, Crudo, Residuo de vacío)

 E-020 A-B/ Intercambiador (Nafta)

(21)

 P-021 A-B/ Bomba (GLP)

 E-016 A-B/ Intercambiador (Nafta,GOA)

 AC-001 A-H/ Enfriador (Nafta)

 T-007/ Torre (Nafta, GLP, Gas de refinería)

 P-004 A-B/ Bomba (Jet)

 P-006 A-B/ Bomba (Diésel pesado)

 P-005 A-B/ Bomba (Diésel liviano)

 P-007 A-B/ Bomba (GOA)

 P-013 A-C/ Bomba (Crudo reducido)

 P-010 A-B/ Bomba (Diésel liviano)

 P-012 A-B/ Bomba (GOA)

 T-001 / Torre (Crudo reducido, Diésel, Jet, Nafta)

 T-004 / Torre (Diésel pesado)

 T-005 / Torre (GOA)

 E-001 A-D/ Intercambiador (Diésel y crudo)

 E-015 A-D & E-H/ Intercambiador (Residuo de vacío)

 E-014 C-D/ Intercambiador (Gasóleo pesado)

10 Detalle de las mezclas utilizadas para cada escenario presentado anteriormente:

A continuación se muestra el detalle de las mezclas creadas para cada uno de los escenarios, los valores de composición están dados en fracción molar.

Escenario D-001: Entrada del Tambor D-001(#012), Diámetro 0,5 (in): La composición que se utilizó para la simulación de este escenario es de 100% n-Triacotane (C30).

Escenario P001: Línea de descarga de la Bomba P-001 (#02), Diámetro 0,4 (in): La composición que se utilizó para la simulación de este escenario es de 100% n-Triacotane (C30).

Escenario P-007: Línea de descarga de la Bomba P-007 (#82). Diámetro 0,4 (in): La mezcla que se utilizó para la simulación de este escenario se obtuvo a partir del balance de masa y energía

Mezcla P-007 (#82) Nonadecano_C18 0,37 Eicosano_C20 0,63

Escenario P-009: Línea de descarga de la bomba P-009 (#59).Diámetro 0,4 (in): La mezcla que se utilizó para la simulación de este escenario se obtuvo a partir del balance de masa y energía

Mezcla P-009 (#59) Nonadecano_C18 0,10 Nonadecano_C18 0,60 Eicosano_C20 0,30

(22)

Escenario P-016: Línea de descarga de la bomba P-016 (#116). Diámetro 0,4 (in): La composición que se utilizó para la simulación de este escenario es de 100% Eicosano (C20).

11. Conclusiones

De acuerdo con los resultados obtenidos en los modelamientos realizados, fueron seleccionados como los dos peores escenarios para la U-100, los siguientes:

- Chorro de fuego en la P-004 A/B - Incendio tipo piscina en el D-001 A/B

(23)

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Versión Fecha Antiguo Código y Título Cambios

00 02.04.2014 Entregable N1_U-100_Rev_01

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Versión Fecha Cambios

01 13.06.2015 Título, Inclusión de la introducción, objetivos, alcance, justificación, conclusiones

Para mayor información sobre este documento dirigirse a quien lo elaboró, en nombre de la dependencia responsable:

Elaboró: Carlos Andrés Pérez Angulo

Teléfono: 6682806 Buzón: carlos.perezan@ecopetrol.com.co

Dependencia: Coordinación de Gestión del Riesgo Operacional CRO - GIRO

Revisó Aprobó

Helen Rocio Gutiérrez López

Coordinadora de Gestión Integral de Riesgo Operacional

Jaime López García

Jefe de Departamento de Gestión Integral de Riesgo Operacional

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