Análisis de Riesgo Final 1

Analisis de riesgos

[Analisis de riesgos] 14 de Octubre 2013

14 de Octubre 2013Universidad Privada BolivianaArbe, Victoria InsIriarte Weinberg, ClaudiaPrez Hurtado, Gabriela

[seguridad industrial]ANALISIS DE RIESGO

ANLISIS DE RIESGOIntroduccin El Anlisis de Peligros y de Operabilidad (Hazard and Operability Studies-HAZOP) o anlisis funcional de operatividad (AFO), es un mtodo diseado por la ICI con la finalidad de detectar las situaciones de inseguridad.Pueden dividirse las causas de accidentes e instalaciones de procesos en los siguientes grupos: Fallos de componentes. Desviaciones en las condiciones normales de operacin. Errores humanos y de organizacin.Todo proceso de anlisis de riesgo de daos especficos requiere determinar la probabilidad de que estos ltimos se materialicen, y las consecuencias de los mismos, tanto en lo relativo a las lesiones fsicas como a prdidas de materiales.En realidad un anlisis de riesgos como tal, debera ser cuantitativo, asignando los valores numricos de la probabilidad del dao esperado y de la magnitud de las consecuencias. El producto de tales factores determinantes es el riesgo cuantificado.Esta metodologa por s misma no representa un completo anlisis de seguridad, siendo conveniente recurrir complementariamente a otras metodologas de apoyo que faciliten una valoracin ms precisa cuando sea necesario, por lo que se recurre al siguiente mtodo de varios existentes:rbol de fallas: Representacin esquemtica de combinaciones de causas o fallos primarios que llevan a un acontecimiento final indeseado, pudiendo determinarse la probabilidad del mismo a partir de la probabilidad de tales fallos bsicos.

Descripcin del problema:El sector analizado dispone de corrientes de cido concentrado y de un gas (txico, aproximando su densidad a la del GLP) almacenados en sus correspondientes tanques de almacenamiento, fluyen a un reactor agitado continuo a travs de vlvulas de control de flujo. El flujo de gas se produce por diferencia de presin entre el tanque de almacenamiento y el reactor. El cronograma de reposicin en los tanques puede considerarse como alimentacin constante. A continuacin se enumeran las vlvulas que se incluyen en el proceso: FA100: manual. FA101: comandada por un lazo automtico FIC101 (flujo). FA102: manual. FA104: comandada por un lazo automtico LIC200 (nivel).Los tanques de almacenamiento se encuentran en las siguientes condiciones: Tanque de gas: 30 kg/cm2, presin de equilibrio. Alivio calibrado a 40 kg/cm2. Tanque de cido: Tanque atmosfrico. Alivio calibrado a 1,3 kg/cm2. Reactor: 15 kg/cm2, presin de equilibrio. Alivio calibrado a 20 kg/cm2.El producto no es peligroso y puede almacenarse en un tanque abierto atmsfera. Si se alimenta mucho cido al reactor en relacin con el del gas se genera un producto fuera de especificacin siendo la reaccin segura. Si se incrementan los flujos de cido y gas, puesto que la reaccin es exotrmica, puede no llegar a controlarse la presin y temperatura del reactor, convirtindose en el caso analizado a continuacin en el informe. En el caso de alimentar exceso de gas al reactor, el problema se ve recin en la Estacin de Carga, causando exposicin al personal por liberacin de gas en la atmosfera de trabajo.Los nodos considerados para el Anlisis de Riesgos pueden verse en la Figura N 1 a continuacin:

9731

82

13104

6

161511125

1714

2418

2522212019

23

26

27

Figura 1: Diagrama de flujo de la plantaEn el presente trabajo se realiza el correspondiente Anlisis de Riesgos para el caso de un escape de gas en el Reactor del proceso, con posterior generacin de una BLEVE. Se lleva a cabo tambin el Anlisis de Consecuencias, considerando la intensidad de la radiacin, la onda de sobrepresin y los fragmentos proyectados.Desarrollo1.1. Anlisis de Riesgos1.1.1. Anlisis de Peligro y Operabilidad HAZOPPasoParmetroPalabra ClaveUbicacin (Nodos)CausaFrecuencia

1FlujoNO1Falla Vlvula8,00E-06

2FlujoNO1Falla Brida Entrada9,60E-06

3FlujoNO1Falla Brida Salida9,60E-06

4PresinMENOS2Fuga de Gas2,70E-01

5PresinMAS3Falla Venteo8,00E-06

6NivelMAS4Falla Medidor de Nivel2,20E-01

7NivelMENOS4Falla Medidor de Nivel2,20E-01

8FlujoNO5Rotura caera3,74E-05

9FlujoNO52 codos 901,30E-05







16PresinMENOS8Fuga de cido7,20E-3









25FlujoMAS13Lectura Flujmetro incorrecta9,55E-01

26FlujoMENOS13Lectura Flujmetro incorrecta9,55E-01

27PresinMENOS14Fuga en el reactor0,27

28VelocidadMENOS15Falla Agitador0,026


30PresinMAS17Falla Controlador de Presin0,8

31PresinMENOS17Falla Controlador de Presin0,8

32TemperaturaMAS18Falla Controladorde Temperatura0,85

33TemperaturaMENOS18Falla Controladorde Temperatura0,85

34TemperaturaMAS19Camisa Refrigerante0,27

35TemperaturaMENOS19Camisa Refrigerante2,70E-01



38Flujo NO21Falla Bomba2,60E-02










48NivelMENOS26Pinchadura Tanque de Almacenamiento7,20E-03




52FlujoSI28Falla de Detectores de Alta Concentracin de Gas

53FlujoSI28Falla de Alarma

1. rbol de fallas

1. Anlisis de Consecuencias:2. Datos: Volumen del Reactor: 890 m3. Densidad GLP: 560 kg/m3.Como primer paso se calcula la masa involucrada de la mezcla que puede contener el Reactor. Cabe aclarar que se considera la densidad del GLP como densidad promedio de ambos componentes (cido + gas).

Luego se calcula Dimetro de la bola de fuego:

y el Tiempo de duracin de la bola de fuego:

2. Intensidad de RadiacinEn primer lugar se calcula la masa de material involucrado, el cual se obtuvo en un punto anterior: M=498400 kg.La representacin esquemtica del clculo es la siguiente: Con el Dimetro de la bola de fuego, el tiempo de duracin y la masa de material involucrado se calcula:

Donde,D: dimetro de la bola de fuego (m)d: distancia desde el centro del recipiente hasta el punto en el que se desea calcular la sobrepresin (m) dn: distancia normalizada (m)Ep: Poder emisivo (kW m-2) F: Factor de vista (-) f: Fraccin de vaporizacin (-) H: Altura a la que se encuentra el centro de la bola de fuego (m)h: Altura a la que se encuentra la parte superior de la bola de fuego (m) Hc: Calor de combustin (kJ kg-1) I: Intensidad de radiacin (kW m-2) M: Masa de la sustancia (kg) P Presin de vapor (bar) Pa Presin atmosfrica (bar) Pc Presin crtica (atm) Po Presin relativa (bar) Pv Presin parcial del vapor de agua (Pa) r: Distancia entre el centro de la bola de fuego y el objetivo (m) t: Tiempo (s) V: Volumen de vapor en el depsito (m3) Vi: Volumen inicial de vapor en la bola de fuego (m3) Vr: Volumen del recipiente esfrico (m3) Vl: Volumen de lquido en el recipiente antes de la explosin (m3) x: Distancia de la superficie de la llama al objetivo (m) ngulo formado por el eje de abcisas y la tangente a la curva de saturacin en el punto crtico () : Fraccin de la energa liberada convertida en onda de sobrepresin (-) Relacin de calores especficos (-): Coeficiente de radiacin (-): Densidad (kg m-3) l: Densidad del lquido (kg m-3) v: Densidad del vapor (kg m-3)

2. Onda de SobrepresinPara el clculo de la sobrepresin se realiza lo siguiente:

Suponiendo que en el recipiente haban 20% de vapor antes de la explosin, el volumen que ocupaba el vapor era de: Vvapor: 0,2x890 m3=178 m3.Vlquido: 0,8x890 m3=712 m3.El recipiente contena lquido sobrecalentado, por lo que la energa liberada se puede estimar de forma aproximada teniendo en cuenta, en este supuesto, la masa de lquido que se vaporizar sbitamente al encontrarse a presin atmosfrica y calcular el volumen que ocupara este vapor a la presin existente en el recipiente un instante antes de la explosin; aadiendo este volumen ficticio al volumen de vapor real, la masa de TNT equivalente ser:

Suponiendo que el 40% de la energa liberada se transforma en onda de sobrepresin (rotura dctil del recipiente):

Entrando en el grfico de la Figura 5.3 del libro de texto, se halla un valor de sobrepresin de 0,28 bar. Donde,T: Temperatura (K) Tc: Temperatura crtica (K) Tb: Temperatura de ebullicin (K) To: Temperatura de la sustancia en el momento de la explosin (K) Ts: Temperatura de saturacin (K) Hv: Entalpa de vaporizacin (kJ kg-1)WTNT: Masa de TNT equivalente (kg)

2. Fragmentos Proyectados:En cuanto al nmero de fragmentos en recipientes cilndricos, lo ms corriente es que sean 2 o 3. Si se producen 2, suele tratarse del fondo y el resto del recipiente. Si se forman tres fragmentos, pueden proceder de dos tipos de rotura distintos. El depsito se puede dividir en dos: el fondo y la parte central o bien puede experimentar un primer fraccionamiento en dos partes y un nuevo fraccionamiento de una de ellas por la lnea imaginaria que separa los espacios de vapor y de lquido. El fondo suele romperse por la soldadura; si no hay soldadura, es de suponer que se romper a una distancia del extremo del 10% de la longitud total del recipiente.

2. Instalacin de un equipo automtico de control para el reactorCriterio de Costo-BeneficioDatos: Sin Equipo Prdidas: $ 1 366 000 Probabilidad de ocurrencia: Con Equipo Precio del equipo: $ 150 000 Probabilidad de ocurrencia: 5% Tasa interna de retorno: 12%Toma de decisionesa) Con compra de equipo:Pa= frecuencia x magnitud de riesgoPa = x 1 366 000 $us = 136.6 $us b) Sin compra de equipoPb= frecuencia x magnitud de riesgoPb= x 1 366 000 $us = 2 732 $us Por lo tanto, la diferencia es:-a = 2732 136.6 $us = 2 595.4 Costo de Oportunidad:Costo de Oportunidad = Precio del equipo x TIRCosto de Oportunidad = 150 000 $us x 0.12Costo de Oportunidad = 18 000 $usPunto de equilibrio:Punto de equilibrio = Punto de equilibrio = Punto de equilibrio = = 6.93

ConclusinEl Anlisis de Riesgo realizado con el mtodo HAZOP y su complementario rbol de Fallas permite determinar la probabilidad de ocurrencia de un escape de gas con posterior BLEVE en un ao en el proceso asignado por la ctedra. En l es necesario que un grupo de trabajo multidisciplinario aporte sus diferentes puntos de vista y logren un comn acuerdo a la hora de evaluar las causas y consecuencias potenciales, adems de la utilizacin de recursos estadsticos acerca de equipos e instrumentos. El Anlisis de Consecuencias aporta datos acerca de la magnitud de un accidente, el rea de incidencia, distancias, tiempos y valores de radiacin y sobrepresin Con esta informacin es posible disear o modificar lo existente para generar un rea de trabajo y sus mtodos lo ms seguros posible.Si se produce una emergencia que puede conducir a un accidente del tipo BLEVE, resulta muy difcil improvisar acciones adecuadas para controlar la situacin; cualquier actuacin que requiera la presencia humana ser muy arriesgada, porque no se puede prever en qu momento se producir la explosin. Las acciones deben ser preventivas y tienen que tomarse a priori, es por esto que el grupo de trabajo recomienda lo siguiente no solo para el caso de evitar la generacin de la BLEVE, sino tambin para cualquier tipo de contingencia, de seguridad y de proceso: Vlvula 2 de proceso: debera ser manual y automtica. Agregado de control automtico de presin y temperatura en los tanques (almacenamiento y reactor). Agregado de Bomba en paralelo a la existente de agua de enfriamiento (backup). Rediseo de caeras con sistema de by pass tiles por ejemplo en caso de falla de vlvulas. Control de Ms Alto Nivel que complemente el existente en el reactor. Alarmas visuales y audibles; adems deberan disponerse de detectores trmicos.

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