TESIS · NRF-045-PEMEX-2010 para lograr el correcto diseño y operación del SIS. Con este trabajo...
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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 MÉXICO, D.F. DICIEMBRE 2012
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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
MÉXICO, D.F. DICIEMBRE 2012
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA 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 RODRÍGUEZC. JAVIER CHA VEZ MENDOZAC. ERICK GERMÁN VÁZQUEZ PÉREZ
"PROPUESTA DE FUNCIONES INSTRUMENTADAS DE SEGURIDAD PARA UN TANQUE DEALMACENAMIENTO DE DIMETILAMINA"
ESTABELECER FUNCIONES INSTRUMENTADAS DE SEGURIDAD (FIS) CON SU RESPECTIVO NIVEL DEINTEGRIDAD 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*••- • <.--
«*128¿*^Ü»
^DRA. BLANCA l^ARGARITA OCHOA CALVANJEFA DEL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE
INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓNJEFATURA iC A
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
2.5.1 Objetivo específicos 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
Anexo 5 Análisis costo beneficio 81
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
67
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
Tabla 4.7 Representación de la reducción de riesgo. 68
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
SRS Safety RequirementSpecification (ERS Especificación de los Requisitos de
Seguridad.
iv
Resumen
A causa de la falta de mantenimiento y la irresponsabilidad en el manejo de
sustancias químicas peligrosas ha resultado en desastres provocando un gran
número de decesos y afectados así como daños al medio ambiente y a la
economía. Como respuesta a las necesidades industriales de mitigar los riesgos
que representa el almacenamiento de sustancias químicas peligrosas y de
implementar herramientas más eficaces y confiables; en este trabajo se presenta
una propuesta de un sistema instrumentado de Seguridad (SIS) que brinde la
seguridad necesaria como última etapa de prevención. Para esto se siguió la
metodología de trabajo establecida con base en el método que describe la norma
NRF-045-PEMEX-2010 para lograr el correcto diseño y operación del SIS. Con
este trabajo se busca identificar los escenarios más peligrosos del sistema para
poder implementar las funciones instrumentadas de seguridad (FIS) que logren
disminuir el riesgo de accidentes, brindando la seguridad necesaria para los
trabajadores y en general para el entorno de las actividades químico industriales.
v
Introducción
No es necesario mirar tan lejos para darse cuenta de los efectos devastadores
que han provocado los desastres químicos de la historia. Tal es el caso de lo
ocurrido en la ciudad de México en 1984 en la planta de almacenamiento de GLP
de San Juan Ixhuatepec, o aquel accidente ocurrido en el mismo año que tuvo
lugar en la Ciudad de Bhopal India. Miles de muertos, altos índices de
contaminación y daños de muy alto costo es lo único que han dejado estos
eventos. El creciente aumento de sectores industriales que cada vez se
encuentran más cercanos a zonas urbanas, y en muchos de los cuales se hayan
almacenadas grandes cantidades de sustancias químicas peligrosas, es necesario
implantar sistemas de seguridad más eficaces que minimicen en el mayor grado
posible el riesgo de que ocurra un accidente cubriendo las necesidades
particulares de cada proceso y contemplando los posibles detonadores de
sucesos no deseados. Actualmente existen herramientas y sistemas de control
que ayudan mantener los procesos dentro de parámetros óptimos de
comportamiento, pero que en muchas ocasiones no resultan suficientes para
evitar accidentes, como respuesta a ello existen los sistemas instrumentados de
seguridad (SIS) que permiten atender de manera independiente pero no aislada el
aspecto de seguridad de los procesos. En el presente trabajo se busca asignar
funciones instrumentadas de seguridad (FIS) con un nivel de integridad de
seguridad asociado (NIS) para cada escenario encontrado en el análisis de
riesgos, que permita minimizar el riesgo de accidente brindando el nivel de
seguridad requerido, en el sector industrial.
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: 1 [Norma NRF-018-PEMEX-2007]
2 [Norma NRF-045-PEMEX-2002] 3 [Los Desastres químicos más grandes de la historia-2011]
4 [www.cenapred.unam.mx/es-2012] 5 [Guía práctica sobre riesgos químicos-CENAPRED-2006]
6[Revista intech automatización- octubre 2012]
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).
Se hace mención de los antecedentes históricos de desastres relacionados con el
almacenamiento de sustancias químicas peligrosas; se define el marco normativo
correspondiente al almacenamiento, manejo, transporte y uso de la sustancias
químicas peligrosas(SQP) en México, finalmente se explican los métodos de
análisis de riesgos utilizados para el caso practico y se detallan los principales
componentes de un sistema instrumentado de seguridad (SIS) para percibir
especifica y claramente los entregables del capitulo cuatro.
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.
Es una rama de la ingeniería, que usa todo tipo de ciencias para desarrollar los
procesos y diseños en cuanto a las características de seguridad, controles y
sistemas de seguridad. La principal motivación de esta ingeniería ha de ser, el dar
soporte a los procesos y diseños de tal manera que impidan comportamientos
malintencionados.
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.
Sustancia peligrosa: Es todo aquel elemento, compuesto, material o mezcla de
ellos que independientemente de su estado físico, represente un riesgo potencial
para la salud, el ambiente, la seguridad de los usuarios y la propiedad de terceros;
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.
Consecuencia: Resultado real o potencial de un evento no deseado, medido por
sus efectos en las personas, en el ambiente, en la producción y/o instalaciones,
así como la reputación e imagen.
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.
Fallas sistemáticas: Fallas debido a errores (incluyendo equivocaciones y
omisiones) en las actividades del ciclo de vida de seguridad, las cuáles causan
que el SIS falle bajo alguna combinación particular de entradas o bajo ciertas
condiciones ambientales, que sólo pueden ser eliminada por una modificación del
diseño o del proceso de fabricación, procedimientos operacionales,
documentación u otros factores relevantes.
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.
Modo de demanda alta (Continuo): Es el modo en el cual la frecuencia de
demandas para la operación del SIS es mayor de una por año o 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.
Sistema: Conjunto de elementos, que interactúan de acuerdo a un diseño, un
elemento de un sistema puede ser otro sistema, llamado un subsistema, que
puede ser un sistema de control o un sistema controlado y puede incluir el equipo,
programas y la interacción humana.
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.
Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS): Es un sistema compuesto por
sensores, resolvedores lógicos y elementos finales que tiene el propósito de llevar
al proceso a un estado seguro cuando se han violado condiciones
predeterminadas. Otros términos comúnmente usados son Sistema de Paro por
Emergencia (ESD) o Sistema de Seguridad del Proceso o “Interlocks” de
seguridad.
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.
6:00 am, la policía empieza a realizar cortes a la circulación vehicular, en accesos
a la zona lo que para las 6:30 ya era un caos para acceder a San Juanico.
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).
En 1957 los entomólogos Harry Haynes y Herbert Moorefield, junto con el químico
Joseph Lambrech, contratados por unión Carbide, fueron los creadores del
proyecto experimental “77” (seven-seven), que luego pasaría a denominarse
SEVIN.
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.
En 1976 la producción de SEVIN se reduce a la mitad y durante 1982, Union
Carbide deja de vender 2038 T, lo que se significa menos de la capacidad de su
producción. Hasta que la situación se torna tan insostenible que la empresa matriz
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
las sustancias. Las propiedades que toma en cuenta son daños a la salud,
inflamabilidad y reactividad, dándole valores en una escala de 0 a 4 para indicar el
grado de peligro que presentan, siendo 4 el de mayor peligro.
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.
Las sustancias químicas en estado líquido y gaseoso se almacenan de acuerdo a
su ubicación en tanques aéreos o superficiales y subterráneos, y de acuerdo a la
presión, en tanques atmosféricos, a baja presión y a presión. Su tamaño, diseño,
materiales, forma e instrumentación dependen del producto y la cantidad a
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.
• Deben hacerse revisiones periódicas para asegurarse de que los contenedores
no presentan fuga.
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 Butano
Propileno Amoníaco
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
en condiciones climáticas adversas.
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.
Los riesgos exigen que estas plantas adopten estrictos criterios tanto en el diseño
de las instalaciones y equipos, como en las medidas de seguridad donde
encontramos los denominados sistemas instrumentados de seguridad (SIS). Estos
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
Procedimientos: De implementación de la solución
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
4 >= 10-5 - < 10-4 >= 10-9 - < 10-8
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
De acuerdo a la IEC-61511 para la evaluación y administración del riesgo se
requiere que los peligros sean identificados, los riesgos evaluados y la reducción
de riesgo se determine; para este ultimo paso el cliente debe determinar los
criterios y las bases sobre la reducción de riesgo, ya que e cliente define el nivel
de riesgo que puede tolerar su planta. Así el cliente realiza una jerarquización de
riesgo específica de su planta. Tabla 1.5
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: 1 [www.cenapred.unam.mx/es-2012]
2[Estudio de riesgo ambiental CIIDRI-2008]
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”.
El almacenamiento de estas sustancias peligrosas no implica que tenga que
presentarse un evento como incendio, fuga o explosión durante su manejo, ya que
esto puede evitarse mediante el conjunto de medidas que la industria lleva a cabo
para operar de manera segura y eficiente, tales como un adecuado mantenimiento
de los equipos e instalaciones, cumplimiento de estándares de construcción y
diseño, desarrollo de procedimientos de operación, constante capacitación del
personal entre otros.
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.
Izúcar de Matamoros
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
pe
ratu
ra (
°C)
Mes
Temperatura Promedio
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
Instalaciones de Gas L.P. 750
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
En el caso de los ingredientes activos adquiridos en estado sólido, se necesita
llevar a cabo un precalentamiento de los mismos, con el fin de fundir los cristales y
poder manejarlos en estado líquido. Dichos materiales son cuantificados por
báscula.
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.
Las cajas al final de la línea son estibadas en pallets de plástico y llevadas al
almacén de producto terminado para su entrega
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
SOLVESO 150 Liquido TAN 49066 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
En el área de tanques la sustancia que representa el mayor riesgo debido a sus
propiedades, por la clasificación de riesgo de la NOM-018-STPS y por el volumen
de almacenamiento es la Dimetilamina. Los datos mencionados se pueden
consultar en las hojas de seguridad relativos a la Dimetilamina ubicados en el
anexo 1
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
La ubicación del tanque T-1 se puede observar en el plano general de la planta de
líquidos contenido en el anexo 2
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.
Ahora bien para el control de presión, es necesario definir antes el papel que juega
el nitrógeno dentro del tanque T-1. Su función principal es crear una atmosfera
que evite que el solvente alcance la temperatura de ebullición (7.0 o C). El lazo de
control consta de un transmisor de presión que al detectar una lectura de 0.0600
Kg 7 m2 manda transmite la señal al controlador de presión. Que impedirá el paso
de nitrógeno. Cabe señalar que la válvula de seguridad y alivio esta calibrada para
una apertura cuando sea superada la presión de 0.0703 Kg /m2 o lo que es igual
a la presión atmosférica.
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
Reducir el nivel de riesgo existente en el almacenamiento de la Dimetilamina,
asignando funciones instrumentadas de seguridad a través del desarrollo de las
primeras dos fases del ciclo de vida de un sistema instrumentado de seguridad.
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:
1 [Norma NRF-018-PEMEX-2007] 2 [Norma NRF-045-PEMEX-2002]
3[Norma IEC61511-3-2003]
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.
La fase 2 comprende el establecimiento de las funciones instrumentadas de
seguridad (FIS) específicas para las capas de protección; que se requieren para
aquellos escenarios que tienen un riesgo intolerable. Cada función instrumentada
deberá tener un valor de NIS asociado que será asignado utilizando el método
semi-cuantitativo establecido en la norma IEC-61511-3 y deberá ser acorde 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.
Durante el desarrollo de las actividades que contempla este proyecto se debe
seguir el esquema de la Figura 3.2 en la cual se describe la relación entre las
funciones instrumentadas de seguridad y otras funciones, y el esquema de la
Figura 3.3 la cual describe las fases del ciclo de vida de seguridad y las etapas de
evaluación de la seguridad funcional del 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
Referencia: NRF-045-PEMEX-2010
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
INICIO
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).
Así mismo, al inicio y término de cada una de las etapas, el proveedor y/o
contratista debe cumplir con todos los lineamientos de seguridad industrial que se
tengan establecidos en cada centro de trabajo.
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.
h) La experiencia previa con un diseño similar.
41
Análisis de riesgos y peligros del proceso
(3.2)
Asignación de funciones de seguridad para las capas de protección
(3.3)
Especificación de requisitos de seguridad
para los SIS
Diseño y desarrollo de
otras maneras de reducción de riesgo
Diseño e ingeniería de los sistemas instrumentados
de seguridad
Instalación, comisionamiento y
validación
Operación y
mantenimiento
Modificación
Desmantelamiento
Administración de la seguridad Funcional
y evaluación y auditoria
de la seguridad funcional
Estructura y planeación del ciclo de
vida de seguridad
Verificación Verificación
1
2
3
4
5
7
8
6
10 9 11
ETAPA 1
ETAPA 2
ETAPA 3
ETAPA 4
ETAPA 5
Figura 3.3 Fases del ciclo de vida de seguridad y etapas de evaluación de la seguridad
funcional del SIS. Fuente: NRF-045-PEMEX-2010
Dirección del flujo de información
Requisitos no detallados en la norma NRF-045-PEMEX-2010
Requisitos detallados en la norma NRF-045-PEMEX-2010
Simbología
42
Para comprender las fases de la metodología del presente proyecto se requiere
del cuadro metodológico comprendido en la Tabla 3.1
Tabla 3.1 Cuadro Metodológico
3.2 Fase 1 Análisis y evaluación de riesgos del proceso [1]
Se debe conformar un equipo multidisciplinario integrado por ingenieros de
proceso, especialistas de análisis y evaluación de riesgos (seguridad funcional),
instrumentistas, entre otros así como al administrador de seguridad y debe cumplir
con los requisitos estipulados en la NRF 018-PEMEX-2007. El análisis y
evaluación de riesgos debe contemplar el análisis de capas “NO SIS y capas SIS
de acuerdo a la fase 1 del modelo del ciclo de vida y comprendido en la figura 3.2
del presente proyecto.
El análisis y evaluación de riesgos debe identificar los peligros de proceso, y llevar
a cabo su valoración (frecuencia/consecuencia) y posteriormente determinar si ese
riesgo es tolerable o no, basándose en los criterios de aceptación del riesgo
específico para el sistema.
Fase Objetivos Entradas Salidas
Fase 1 Análisis y evaluación de
riesgos
Determinar peligros y eventos peligrosos
del proceso y los equipos asociados,
la secuencia de eventos que condujeron al
evento peligroso, los requisitos para la
reducción de riesgo objetivo
Diseño de proceso, planos de
distribución de personal, objetivos
de seguridad
Una descripción de los peligros, de la
función de seguridad requerida y de la reducción de riesgos asociados.
Fase 2 Asignación de
funciones seguridad para
las capas de protección
Asignación de las
funciones de seguridad y para cada FIS el NIS (SIL) asociado
Una descripción de
las FIS (SIF) requeridas y los
requisitos de integridad de
seguridad asociados
Descripción de la asignación de los
requisitos de seguridad
43
Para el caso de las FIS (Funciones Instrumentadas de Seguridad), los resultados
del análisis y evaluación de riesgos deben constituir los datos de entrada para la
determinación del NIS (Nivel Integral de Seguridad) “objetivo” para cada función
instrumentada de seguridad y deben cumplir con IEC 61511-3.
En esta etapa inicial, el proveedor o contratista debe determinar:
Los peligros y eventos peligrosos del proceso y equipo asociado como
SCBP (Sistemas de Control Básico de Proceso) o SDMC (Sistema Digital
de Monitoreo y Control).
La secuencia de eventos que conducen al evento peligroso.
El riesgo de proceso asociado con el evento peligroso.
Cualquier requisito de reducción de riesgo.
Las funciones de seguridad requeridas para lograr la reducción de riesgo
objetivo.
Las funciones instrumentada de seguridad
Sólo para la etapa de Selección de NIS (SIL) “objetivo se deben usar métodos
gráficos siempre y cuando la empresa es decir, el cliente lo requiera, pero estos
gráficos deben ser invariablemente homologados (calibrados) para la aplicación
según la instalación de la empresa; para ello ver IEC 61511-3
3.2.1 Proceso de análisis y evaluación de riesgos [1]
El proveedor y/o contratista debe integrar el proceso de análisis y evaluación de
riesgos de acuerdo con las etapas de la Figura 3.4
Figura 3.4 Proceso de análisis y evaluación de riesgos
Identificación de peligros y condiciones peligrosas
Análisis de consecuencias
Estimación de
frecuencia
Caracterización y jerarquización de riesgos
Informe del estudio de riesgo
44
3.2.2 Análisis de consecuencias [1]
El proveedor y/o contratista debe determinar el nivel cualitativo de los peligros y
riesgos identificados en el punto anterior conforme a la Tabla 3.3 del presente
proyecto en el que se indican las siguientes categorías de consecuencia:
a) Consecuencias catastróficas- equivalen a categoría C4.
b) Consecuencias graves -equivalen a categoría C3.
c) Consecuencias moderadas- equivalen a categoría C2.
d) Consecuencias menores- equivalen a categoría C1.
Las áreas de afectación que el proveedor y/o contratista debe considerar en el
análisis y evaluación de las consecuencias son:
a) La seguridad del personal, proveedor y/o contratista y vecinos.
b) Al ambiente por fugas y derrames dentro y fuera de las instalaciones.
c) Al negocio por pérdida de producción, daños a terceros y a instalaciones.
d) A la reputación e imagen y a la relación con las comunidades vecinas.
Para eventos con impacto potencial fuera de las instalaciones, el proveedor y/o
contratista debe hacer simulaciones y análisis cuantitativos de las consecuencias,
para un mejor entendimiento de las afectaciones posibles.
Para evaluar en función del tipo de evento los diferentes niveles de afectación y
categorías correspondientes, el proveedor y/o contratista debe emplear los
criterios indicados en la Tabla 3.3 del presente proyecto, debiendo realizar el
grafico correspondiente.
Análisis y estimación de la consecuencia
El proveedor y/o contratista debe determinar el potencial de daño de cada uno de
los escenarios seleccionados, utilizando un modelo de simulación computarizado.
Para el caso de mezclas de materiales peligrosos, se deben calcular las
propiedades representativas de la mezcla requeridas para correr el modelo de
simulación.
45
3.2.3 Estimación de la frecuencia [1]
El proveedor y/o contratista debe estimar la frecuencia con que los eventos
identificados y seleccionados pudieran presentarse; es decir, debe estimarse cada
cuando ocurrirían, de acuerdo a la tabla 3.4 del presente proyecto, en el que se
indican las siguientes categorías de frecuencia:
a) Frecuencia alta equivale a categoría F4.
b) Frecuencia media equivale a categoría F3.
c) Frecuencia baja equivale a categoría F2.
d) Frecuencia remota equivale a categoría F1.
Para estimar la frecuencia con que ocurrirían los eventos identificados, el
proveedor y/o contratista debe evaluar bajo criterios cualitativos y/o cuantitativos
utilizando las metodologías AAF Árbol de fallas, AAE Árbol de eventos, ACH
Análisis de confiabilidad humana, FCC Análisis de las fallas con causas común, o
la combinación de ellas según sea el caso, la efectividad de las líneas de defensa
disponibles en las instalaciones y/o procesos, considerando la experiencia y los
factores de ingeniería y humanos; es decir la independencia de operación; la
confiabilidad; la auditabilidad para inspección y pruebas y la integridad mecánica
de las protecciones de seguridad, así como la disciplina operativa, lo adecuado de
la instrumentación, distribución de planta y sistemas de control; cargas de trabajo;
comunicación y ambiente laboral.
El proveedor y/o contratista debe aplicar los criterios enunciados en la Tabla 3.4
del presente proyecto para evaluar cualitativamente la frecuencia con que deben
ocurrir los eventos seleccionados, en función de los factores de diseño, operativos
y humanos, así como la efectividad de las barreras y sistemas de protección
correspondiente; para una evaluación cuantitativa de frecuencia, puede basarse
en información histórica de fallas.
46
3.2.4 Caracterización y jerarquización de riesgos [1]
El proveedor y/o contratista debe caracterizar y posicionar los riesgos detectados
en la Matriz de riesgos (conforme a la Tabla 3.2 del presente proyecto) con los
resultados de las consecuencias y frecuencias estimadas correspondientes a los
eventos o escenarios seleccionados.
En función del posicionamiento resultante en los cuadrantes de la Matriz de
riesgos, el proveedor y/o contratista debe entregar a la empresa las
recomendaciones que considere pertinentes para mitigar los riesgos identificados
y poder llevarlos de intolerables o indeseables a aceptables, ya sea mitigando
consecuencias o disminuyendo frecuencias.
Tabla 3.2 Matriz de riesgos. Referencia: NRF-018-PEMEX-2007
F R E C U E N C I A
Alta F4
B
B
A
A
Media F3
C
B
B
A
Baja F2
D
C
B
A
Remota F1
D
D
C
B
Menor
C1
Moderada
C2
Grave
C3
Catastrófica
C4
C O N S E C U E N C I A
47
Tipo A – Riesgo intolerable: El riesgo requiere acción inmediata; el costo no
debe ser una limitación y el no hacer nada no es una opción aceptable. Un riesgo
Tipo “A” representa una situación de emergencia y deben establecerse controles
temporales inmediatos. La mitigación debe hacerse por medio de controles de
ingeniería y/o factores humanos hasta reducirlo a Tipo C o de preferencia a Tipo
D, en un lapso de tiempo menor a 90 días
Tipo B – Riesgo indeseable: El riesgo debe ser reducido y hay margen para
investigar y analizar a más detalle. No obstante, la acción correctiva debe darse en
los próximos 90 días. Si la solución se demora más tiempo, deben establecerse
controles temporales inmediatos en sitio, para reducir el riesgo.
Tipo C – Riesgo aceptable con controles: El riesgo es significativo, pero se
deben compensar con las acciones correctivas en el paro de instalaciones
programado, para no presionar programas de trabajo y costos. Las medidas de
solución para atender los hallazgos deben darse en los próximos 18 meses. La
mitigación debe enfocarse en la disciplina operativa y en la confiabilidad de los
sistemas de protección.
Tipo D – Riesgo razonablemente aceptable: El riesgo requiere control, pero es
de bajo impacto y debe programarse su atención conjuntamente con otras mejoras
operativas.
48
Tabla 3.3 Define el tipo de evento y el grado de consecuencia
Referencia: NRF-018-PEMEX-2007
Tipo de evento y categoría de la consecuencia
Afectación: Menor C1 Moderado C2 Grave C3 Catastrófico C4
A las personas
Seguridad y salud de los vecinos
Sin afectación a la seguridad publica
Alerta vecinal; afectación potencial a la seguridad y la
salud pública
Evacuación; Lesiones menores o afectación a la seguridad y salud pública
moderada; costos por afectaciones y daños
entre 5 y 10 millones de pesos
Evacuación; lesionados; una o más fatalidades;
afectación a la seguridad y salud pública; costos por
lesiones y daños mayores a 10 millones de pesos
Seguridad y salud del personal y proveedor
y/o contratista
Sin lesiones; primeros auxilios
Atención medica; Lesiones menores sin incapacidad;
efectos a la salud reversibles
Hospitalización; múltiples lesionados, incapacidad
parcial o temporal; afectos moderados a la salud
Una o más fatalidades; Lesionados graves con
daños irreversibles; Incapacidad parcial o
total permanentes
Al ambiente
Efectos en el
Centro de Trabajo
Olores desagradables; Ruidos continuos;
emisiones en los límites de reporte; polvos y partículas en el aire
Condiciones peligrosas; informe a las autoridades; emisiones mayores a las
permitidas; polvos, humos, olores significantes
Preocupación en el sitio por: fuego y llamaradas; ondas de sobre presión;
fuga de sustancias tóxicas
Continuidad de la operación amenazada; incendios,
explosiones o nubes tóxicas; evacuación del personal.
Efectos fuera
del Centro de
Trabajo
Operación corta de quemadores; olores y ruidos que provocan
pocas quejas de vecinos
Molestias severas por presencia intensa de
humos, partículas suspendidas y olores; quemadores operando continuamente; ruidos
persistentes y presencia de humos
Remediación requerida; fuego y humo que afectan áreas fuera del centro de
trabajo; Explosión que tiene efectos fuera del
centro de trabajo; presencia de
contaminantes significativa
Descargas mayores de gas o humos. Evacuación de
vecinos, escape significativo de agentes tóxicos; daño
significativo a largo plazo de la flora y fauna ó repetición de
eventos mayores
Descargas y
Derrames
Operación corta de quemadores; olores y ruidos que provocan
pocas quejas de vecinos
Molestias severas por presencia intensa de
humos, partículas suspendidas y olores; quemadores operando continuamente; ruidos
persistentes y presencia de humos
Remediación requerida; fuego y humo que afectan áreas fuera del centro de
trabajo; Explosión que tiene efectos fuera del
centro de trabajo; presencia de
contaminantes significativa
Descargas mayores de gas o humos.
Evacuación de vecinos, escape significativo de agentes tóxicos; daño
significativo a largo plazo de la flora y fauna ó repetición de eventos
mayores
Al negocio
Pérdida de producción
, daños a las instalacion
es
Menos de una semana de paro. Daños a las
instalaciones y pérdida de la producción, menor
a 5 mdp
De 1 a 2 semanas de paro. Daños a las instalaciones y pérdida de la producción,
hasta 10 millones de pesos
De 2 a 4 semanas de paro.
Daños a las instalaciones y
pérdida de la producción de hasta 20 mdp
Más de un mes de paro. Daños a propiedades o
a las instalaciones; pérdida mayor a 20
mdp
Efecto legal Incidente reportable Se da una alerta por parte
de las Autoridades Multas significativas;
suspensión de actividades Multa mayor, proceso
judicial
Daños en propiedad
de terceros
Las construcciones son Reutilizables, con
reparaciones menores. Poco riesgo para los
ocupantes
Las reparaciones son mayores, con costos
similares a edificaciones nuevas. Riesgo de alguna
lesión a ocupantes
Pérdida total de los bienes o de la funcionalidad de
los bienes; posibilidad de lesiones o fatalidades
Demolición y reedificación de inmuebles; sustitución del
edificio. Posible lesión fatal a algún ocupante
A la imagen
Atención de
los medios al
evento
Difusión menor del evento, prensa y radio
locales
Difusión local significativa; entrevistas, TV local
Atención de medios a nivel nacional
Cobertura nacional. Protestas públicas. Corresponsales
extranjeros
49
Tabla 3.4 Para estimar la frecuencia de ocurrencia de los eventos (en forma
descriptiva) Referencia: NRF-018-PEMEX-2007
Categorías
Factores: Remota F1 Baja F2 Media F3 Alta F4
Controles de Ingeniería
Barreras de protección(a)
Dos o más sistemas pasivos de seguridad
independientes entre sí. Los sistemas son
confiables; no requieren intervención del personal o de fuentes de energía
Dos o más sistemas, al menos uno de ellos pasivo. Todos son
confiables
Uno o dos sistemas activos y complejos. La confiabilidad
de los sistemas, deben tener fallas de causa común; que de ocurrir puede afectar a
los sistemas
Ningún sistema o uno activo y complejo; poco
confiable
Pruebas (Interruptor, integridad
mecánica y sistemas de emergencia)
Protocolos de prueba bien documentados;
función verificada completamente; buenos resultados; fallas raras
Pruebas regulares; la verificación de funcionamiento
puede estar incompleta; los problemas no son comunes
No se prueban menudo; se registran problemas, algunas
pruebas programadas no son realizadas
No están definidas; no se realizan ó no se aprecia su
importancia
Antecedentes de accidentes e
incidentes
No se registran accidentes graves, muy pocos incidentes y todos
menores. Cuando se presentan, la respuesta
es con accione correctivas rápidas
No se presentan accidentes o incidentes graves. Se dan
algunos accidentes/incidentes menores. Las causas raíz han sido identificadas y las lecciones son capitalizadas
Un accidente o incidente menor. Sus causas no
fueron totalmente entendidas. Hay dudas de si
las medidas correctivas fueron las correctas
Muchos incidentes y/o Accidentes. No se
investigan y registran. Las lecciones no son
aprendidas
Experiencia operacional
Los procesos son bien entendidos. Rara vez se rebasan los límites de
operación y cuando esto ocurre, se toma acciones inmediatas para volver a
condiciones normales
Rara vez se rebasan los límites de operación. Cuando esto ocurre, las causas son entendidas. Las acciones
correctivas resultan efectivas
Transitorios operacionales menores, no son analizados o no se toman acciones para
su control. Transitorios serios, son atendidos
eventualmente resueltos
Transitorios rutinarios, no son analizados ni
explicados. Sus causas no son bien entendidas
Administración de Cambios
En cuanto a cambios, el proceso es estable; Los
peligros potenciales asociados son bien
entendidos. La información para operar dentro de los límites y condiciones seguras,
siempre está disponible
El número de cambios es razonable. Puede haber
nuevas tecnologías, sobre las que se tenga alguna
incertidumbre. Buenos análisis de riesgos de los procesos
Cambios rápidos ó aparición de nuevas tecnologías. Los análisis de riesgos de los
procesos son superficiales. Incertidumbre sobre los
límites de operación
Cambios frecuentes. Tecnología cambiante.
Análisis de riesgos incompletos o de pobre contenido técnico. Se
aprende sobre la marcha
Factores humanos
Entrenamiento y
procedimientos
Instrucciones operativas claras y precisas Disciplina para
cumplirlas. Los errores son señalados y
corregidos en forma inmediata.
Reentrenamiento rutinario, Incluye
operaciones normales, transitorios operacionales
y de respuesta a emergencias. Todas las
contingencias consideradas
Las instrucciones operativas críticas son adecuadas.
Otras instrucciones operativas, tienen errores o
Debilidades menores. Auditorias y revisiones
rutinarias. El personal esta familiarizado con la aplicación
de los procedimientos
Existen instrucciones operativas. Estas
instrucciones no son revisadas ni actualizadas de forma regular. Entrenamiento
deficiente sobre los procedimientos para la
respuesta a emergencias
Las instrucciones operativas se consideran
innecesarias; el “entrenamiento” se da por
transmisión oral; los manuales de operación sin control; demasiadas
instrucciones verbales en la operación; sin entrenar
para la respuesta a emergencias
Habilidades y desempeño de
operadores, personal de
mantenimiento supervisores y proveedores
y/o contratistas
Múltiples operadores con Experiencia en todos los
turnos. El trabajo o aburrimiento no son excesivos .Nivel de
estrés óptimo. Personal bien calificado. Clara
dedicación compromiso con su trabajo. Personal
sin capacidades disminuidas. Los riesgos
son claramente comprendidos y
evaluados
El personal nuevo nunca está solo en cualquier turno. Fatiga
ocasional. Algo de aburrimiento. El personal sabe
que hacer de acuerdo a sus calificaciones y sus
limitaciones. Respeto por los riesgos identificados en los
procesos
Posible turno donde el personal es novato o sin
mucha experiencia., pero no es muy común que esto
ocurra. Períodos cortos de fatiga y aburrimiento para el personal. No se espera que
el personal razone. El personal asume ideas más allá de sus conocimientos.
Nadie comprende los riesgos
Alta rotación de personal. Uno o más turnos con
Personal sin experiencia. Exceso de horas de
trabajo, la fatiga es común. Programas de trabajo
agobiantes. Moral baja. Trabajos realizados por
personal con poca habilidad. Los alcances del trabajo no están definidos. No existe conciencia de los
riesgos
50
3.3 Fase 2 Asignación de funciones de seguridad para capas de
protección [2]
En este apartado se menciona el procedimiento a seguir para llevar a cabo la
asignación de funciones de seguridad para el caso práctico.
El proveedor o contratista diseñador del SIS debe:
a) Asignar funciones de seguridad a las capas de protección. Ver figura 3.1
b) Determinar las FIS (SIF) requeridas.
c) Determinar para cada FIS (SIF) el NIS (SIL) asociado.
El proveedor o contratista no debe determinar el NIS (SIL) de manera global para
un proceso o instalación.
3.3.1 Requisitos del proceso de asignación
El proveedor o contratista diseñador del SIS en el proceso de asignación debe:
a) Asignar las funciones de seguridad para capas de protección específicas, para
el propósito de prevención, control o mitigación de peligros del proceso y sus
equipos asociados.
b) Asignar la reducción de riesgo objetivo para las FIS.
Para establecer el NIS (SIL) del SIS, el proveedor o contratista debe
considerar los siguientes parámetros:
a) La severidad de las consecuencias si el sistema de seguridad falla al operar
bajo demanda.
b) La probabilidad de que el personal sea expuesto al riesgo.
c) Medidas de mitigación para reducir las consecuencias del evento de riesgo.
d) La frecuencia con la cual el sistema de seguridad se requiere que actúe.
e) Probabilidad de ocurrencia del evento peligroso.
El proveedor o contratista debe seleccionar un NIS (SIL) objetivo y especificar la
reducción de riesgo objetivo, es decir, la diferencia entre los niveles de riesgo
existente y tolerable, en términos de NIS (SIL). El proveedor o contratista debe
solicitar a la empresa los criterios de riesgo tolerable.
51
Independientemente de la naturaleza del método a usar, el proveedor o contratista
debe considerar la evaluación de dos componentes del riesgo (la probabilidad del
evento de peligro y la severidad de la consecuencia). La asignación del NIS (SIL)
objetivo se debe realizar basándose en un proceso que lleve el riesgo del proceso
a un nivel tolerable.
El proveedor o contratista debe especificar el NIS (SIL) objetivo de acuerdo
con la Tabla 3.5 del presente proyecto, para cada FIS (SIF) operando en
modo bajo demanda.
Para cada FIS (SIF) operando en modo continuo, el NIS (SIL) objetivo se
debe especificar de acuerdo con la Tabla 3.6 del presente proyecto.
Tabla 3.5 Niveles de seguridad: probabilidad de fallo bajo demanda Referencia:
NRF-018-PEMEX-2007
Modo de operación demanda baja (En demanda) Nivel de Integridad de
seguridad NIS (SIL)
Probabilidad de Falla bajo Demanda
objetivo promedio PFDprom
Reducción de riesgo objetivo
4 ≥10-5 a < 10-4 >10000 a ≤ 100000
3 ≥10-4 a < 10-3 >1000 a ≤ 10000
2 ≥10-3 a < 10-2 >100 a ≤ 1000
1 ≥10-2 a < 10-1 >10 a ≤ 100
Tabla 3.6 Niveles de seguridad: frecuencia de fallas peligrosas de la FIS (SIF)
Referencia: NRF-018-PEMEX-2007
Modo de operación de demanda alta (Continuo) Nivel de Integridad de seguridad NIS (SIL) Frecuencia objetivo de fallas peligrosas para
desempeñar la función instrumentada de seguridad (por hora)
4 ≥10-9 a < 10-8
3 ≥10-8 a < 10-7
2 ≥10-7 a < 10-6
1 ≥10-6 a < 10-5
52
El proveedor o contratista debe definir el NIS (SIL) numéricamente a fin de
proporcionar una meta objetivo para comparar diseños y soluciones
alternativos.
La frecuencia requerida de las fallas peligrosas por hora para un modo
continuo de la FIS (SIF) se debe determinar por el riesgo (en términos de
tasa de peligro) causado por la falla de la FIS (SIF) actuando en modo
continuo, junto con la tasa de fallas de otros equipos que conducen a la
misma situación de riesgo, teniendo en cuenta las contribuciones de otras
capas de protección.
Se debe soportar técnicamente bajo consideración de la empresa, el usar
varias funciones de menor NIS (SIL) para satisfacer la necesidad de una
función de mayor nivel [entre otros, utilizando un sistema con NIS(SIL) 2 y
uno con NIS (SIL) 1 juntos para satisfacer la necesidad de una función con
NIS (SIL) 3] siempre y cuando la reducción de riesgo alcanzada con dos o
más FIS (SIF) es mayor o igual a la reducción de riesgo requerida por la
FIS (SIF) con NIS (SIL) 3.
53
Capítulo 4.
Caso práctico (Tanque de almacenamiento de Dimetilamina)
En este capítulo se presenta la aplicación de la metodología definida en el capitulo tres del
presente proyecto.
Referencias: 1[Norma NRF-018-PEMEX-2007] 2[Norma NRF-045-PEMEX-2002]
3[Norma IEC 61511-3-2003]
54
Presentación del capitulo.
En este capítulo se exponen las salidas obtenidas de la realización de las fases
descritas en el capítulo 3, aplicadas al estudio del tanque de almacenamiento, de
Dimetilamina T-1
La información obtenida del capítulo 2 es la base para la realización de la fase 1 en
la que se realiza un análisis y evaluación de los riesgos utilizando las metodologías
Hazop para la determinación de la gravedad de las consecuencias, y el método
análisis árbol de fallas para conocer la frecuencia de ocurrencia de los escenarios de
consecuencias más graves. Conocer gravedad y consecuencia de los escenarios de
riesgo, permite hacer la jerarquía de los diferentes escenarios atreves de la matriz de
riesgos.
En la fase 2 se encuentra descrita la información y los criterios para la
determinación de las funciones instrumentadas de seguridad (FIS) al igual que su
respectivo de valor de integridad de seguridad, que fue asignado utilizando la
metodología productora de semi-cuantitativa de la norma IEC-61511-3.De acuerdo
a las necesidades de la empresa insumos agrícolas
55
4.1 Fase 1 Análisis y evaluación de riesgos del proceso [1, 2]
En esta fase se realiza en análisis cualitativo y cuantitativo de los riesgos
identificados utilizando las metodologías descritas en el capítulo 1.
4.1.1 Identificación de peligros y condiciones peligrosas
Con base en la información obtenida de la Fase 1 referente al almacenamiento de
Dimetilamina en el Tanque T-1 como son las condiciones del equipo, las
características de operación así como la clasificación de la sustancia almacenada;
el sentido del proyecto se enfoca en su totalidad al análisis y evaluación de riesgos
de las siguientes operaciones realizadas en el tanque:
Proceso de carga del tanque T-1.
Almacenamiento de la sustancia.
Se detecta que el dique del tanque T-1 no es una salvaguarda adecuada ya
que debido a las características (Punto de evaporación 7.0 oC) de la
Dimetilamina no evita la propagación de gases tóxicos y altamente
inflamables al medio ambiente en caso de derrame.
4.1.2 Análisis HAZOP para tanque de Dimetilamina T-1
El primer nodo identificado es la línea de succión (manguera) de la bomba de
suministro a tanque de Dimetilamina; considerando dos desviaciones importantes
los resultados obtenidos se describen en la tabla 4.1
Los resultados del Nodo 2 correspondiente a la bomba de suministro de tanque
de Dimetilamina son detallados analizando las desviaciones de alta presión y fuga
se detallan en la tabla 4.2
Para el caso del Nodo 3 éste solo se analiza bajo la desviación de alta presión,
los resultados obtenidos se muestran en la tabla 4.3
56
Tabla 4.1 Nodo 1 línea de succión (manguera)
Nodo: 1. Línea de succión (manguera) de bomba de suministro a tanque de Dimetilamina
Desviación: 1. Alta presión
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
Consecuencia
1. Válvula cerrada corriente abajo de
la bomba de suministro.
1. Fuga o ruptura de la manguera
2. Fuga en las uniones
C2
1. Válvulas manuales con candado en posición abierta durante la operación de carga, tanto en succión como descarga
de la bomba.
2. Indicador de presión en la succión de la bomba.
1. Documentar instructivo de secuencia de
válvulas para la operación de carga
del tanque
Desviación: 2. Fuga
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
Consecuencia
1. Agrietamiento de la manguera
1. Liberación de material
inflamable/tóxico.
C2
1. Válvula de corte en autotanque.
2. Válvula check después de la sección de manguera.
3. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren acciones. Las
salvaguardas son adecuadas.
2. Sobrepresión de la línea durante la
operación de carga.
1. Liberación de material
inflamable/tóxico.
C2
1. Paro de la bomba en campo.
2. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren acciones. Las
salvaguardas son adecuadas.
Tabla 4.2 Nodo Bomba de Suministro de Dimetilamina.
Nodo: 2. Bomba de suministro a tanque de Dimetilamina.
Desviación: 1. Alta presión
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
Consecuencia
1. Válvulas cerradas en la
línea de descarga de la bomba.
1. Ruptura del sello de la bomba.
C2 1. Válvulas manuales con candado en posición abierta durante la
operación de carga.
2. Paro de la bomba en campo.
1. Documentar instructivo de secuencia de válvulas para la
operación de carga a cada uno de los tanques.
2. Tanque de recepción lleno.
1. Ruptura del sello de la bomba.
C2
1. Indicadores de nivel en los tanques de recepción.
2. Paro de la bomba en campo.
1. No se requieren acciones. Las salvaguardas son adecuadas.
57
Continuación Tabla 4.2 Nodo Bomba de Suministro de Dimetilamina.
Desviación: 2. Fuga
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
consecuencia
1. Ruptura del sello de la bomba.
1. Liberación de material
inflamable/tóxico
C2
1. Válvulas de aislamiento en la succión y descarga de la bomba.
2. Válvula check en la descarga de la bomba hacia
3. Dique de contención de la bomba.
4. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren
acciones. Las salvaguardas son
adecuadas.
Tabla 4.3 Línea de descarga de bomba de suministro a tanque de Dimetilamina.
Nodo: 3. Línea de descarga de bomba de suministro a tanque de Dimetilamina (20,000 litros)
Desviación: 1. Alta presión
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
consecuencia
1. Válvula del tanque de recibo
en posición cerrada durante
el bombeo.
1. Fuga o ruptura de los sellos en las
uniones bridadas de la línea.
C2
1. Válvulas manuales con candado en
posición abierta durante la operación de carga.
2. Paro de la bomba en campo.
1. Documentar instructivo de secuencia de válvulas para la
operación de carga a cada uno de los tanques.
Para el Nodo 4 se toma el propio tanque de Dimetilamina junto con su sistema de
control básico de preciso, este es el único nodo en el que se analiza bajo tres
desviaciones posibles. Los resultados se detallan en la tabla 4.4
Tabla 4.4 Nodo 4 Tanque T-1 que contiene Dimetilamina.
Nodo: 4. Tanque de Dimetilamina (20,000 litros)
Desviación: 1. Alta presión
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
consecuencia
1. Mayor presión en el suministro del
nitrógeno.
1. Daño a empaques en las uniones bridadas del
tanque.
2. Activación del sistema de liberación de presión.
C3
1. Válvula manual de descarga en el cilindro
de nitrógeno.
2. Válvula reguladora de presión con
manómetros de salida del tanque y bajada del
suministro.
3. Indicador de presión en el tanque.
1. Las salvaguardas no son suficientes. Plantear
acciones de protección más efectivas.
58
Continuación Tabla 4.4 Nodo 4 Tanque T-1 que contiene Dimetilamina.
Informe del estudio de riesgo
Del análisis de riesgos realizado en este apartado se identifica que en el Nodo 4
respectivo al Tanque de almacenamiento de Dimetilamina, se tienen 2
desviaciones en las que la clasificación de severidad de las consecuencias las
cataloga como escenarios graves. Con base en esta clasificación se realiza el
análisis de frecuencia de estos dos escenarios. En el siguiente subtema se
describen los resultados obtenidos.
2. Suministro de nitrógeno cuando no se requiere.
1. Activación del sistema de liberación de presión.
C3
1. Impedimento de acceso a los cilindros
mediante barrera física.
2. Válvula de suministro con candado en posición cerrada.
3. Indicador de presión en el tanque.
1. Las salvaguardas no son suficientes. Plantear
acciones de protección más efectivas.
Desviación: 2. Fuga
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
consecuencia
1. Ruptura de empaque en brida
de salida.
1. Liberación de material inflamable/tóxico
C2
1. Dique del tanque.
2. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren acciones. Las
salvaguardas son adecuadas.
2. Válvula de drenaje en
posición abierta.
1. Liberación de material inflamable/tóxico
C2
1. Válvula de drenaje con candado en posición cerrada.
2. Dique del tanque.
3. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren acciones. Las
salvaguardas son adecuadas.
3. Activación del sistema de
liberación de presión del
tanque.
1. Liberación de vapores de material
inflamable/tóxico.
C2
1. Atmósfera de nitrógeno en el interior
del tanque.
2. Arresta flamas en línea con los
dispositivos de liberación de presión.
3. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. No se requieren acciones. Las
salvaguardas son adecuadas.
Desviación: 3 Alto nivel
Causas Consecuencias Jerarquía de Riesgo
Salvaguardas Recomendaciones
consecuencia
1. Falla del sensor de nivel
alto
1. Fuga material inflamable/ toxico
C3
1. Dique del tanque.
2. Sistema de detección de fuego y red contra incendio.
1. Las salvaguardas no son suficientes. Plantear acciones de protección
más efectivas.
59
FIGURA 4.1. ÁRBOL DE FALLAS POR SOBREPRESIÓN EN EL TANQUE DE DIMETILAMINA.
SOBREPRESIÓN
EVENTO
EXTERNO
(FUEGO)
SCBP FALLA
EXCESO EN EL SUMINISTRO
DE NITRÓGENO
SCBP FALLA DEL SENSOR DE PRESION.
FALLA DE
TRANSMISO
R DE
PRESIÓN
BLOQUEO DE VÁLVULA
4.1.3 Estimación de la frecuencia
Tomando en cuenta los resultados cualitativos arrojados por el análisis HAZOP, se
identifican dos escenarios de consecuencias graves (Nodo 4, desviación 1 y 3)
para estos casos se realiza el análisis de frecuencia correspondiente. En la figura
4.1 se muestra la construcción del árbol de fallas (Desviación 1 del Nodo 4).
60
En la figura 4.2 se muestra la secuencia de eventos que conducen a las consecuencias derivadas de una sobre presión;
con un valor de probabilidad de éxito o falla de los sistemas de seguridad existentes para la sobrepresión.
SOBREPRESIÓN
ÉXITO
FALLA
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-1
1.-NO EXISTE ALTA PRESION. 16X10-
2
/AÑO
2.- LIBERACIÓN GASES POR ARRESTA
LLAMAS. 16X10-3
/AÑO
3. GENERACION DE ALTA PRESION EN
EL TANQUE. 18X10-4
/AÑO
4.- LIBERACIÓN DE GASES POR
ARRESTA LLAMAS. 18X10-3
/AÑO
5.- GENERACION DE ALTA PRESION EN
EL TANQUE. 2X10-3
/AÑO
2X10-1
/AÑO
SENSOR DE PRESIÓN SCBP CAPA DE
PROTECCIÓN
CP1
FRECUENCIA Y
CONSECUENCIAS
FIGURA. 4.2 EVENTOS PELIGROSOS CON LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD EXISTENTES (CASO: SOBREPRESIÓN)
61
Para el caso del escenario de alto nivel correspondiente al nodo 4 desviación 3 se aprecia
en la figura 4.3 la construcción del árbol de fallas.
ALTO NIVEL
SCBP FALLA
FALLA DEL
OPERADOR
SCBP FALLA DEL INTERRUPTOR DE NIVEL
Falla alarma de alto nivel
FIGURA. 4.3 ÁRBOL DE FALLAS POR ALTO NIVEL EN EL TANQUE DE DIMETILAMINA.
62
En la figura 4,4 se muestra la secuencia de eventos que conducen a las consecuencias derivadas por un alto nivel; con
un valor de probabilidad de éxito o falla de los sistemas de seguridad existentes para el alto nivel.
ALTO NIVEL
2.- NO EXISTE DERRAME. 16X10-3
/AÑO
4.- NO EXISTE DERRAME. 18X10-
3
/AÑO
ÉXITO
FALLA
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-1
1.-NO EXISTE DERRAME 16X10-2
3.-DERRAME Y CONTENCION POR
DIQUE. 18X10-4
/AÑO
5.- DERRAME Y CONTENCION POR
DIQUE. 2X10-3
/AÑO
2X10-1
/AÑO
INTERRUPTOR DE NIVEL SCBP CAPA DE
PROTECCION
CP2
FRECUENCIA Y
CONSECUENCIAS
FIGURA. 4.4 EVENTOS PELIGROSOS CON LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD EXISTENTES. (CASO: ALTO NIVEL)
63
4.1.4 Caracterización y jerarquización de riesgos
Con base en la información del análisis de frecuencia y tomando en cuenta el nivel
de consecuencia obtenido mediante el análisis HAZOP se lleva a cabo la
jerarquización de los riesgos correspondiente a la Tabla 4.5
Tabla 4.5 Jerarquización de escenarios de riesgos identificados
Para ambos casos analizados se tiene una frecuencia baja (F2) y una
consecuencia grave (C3), lo que corresponde a un nivel de Riesgo Indeseable
casilla B. Por ello se proponen las funciones instrumentadas de seguridad (FIS)
Con su respectivo valor de nivel de integridad de seguridad (NIS) Pertinentes para
la reducción del riesgo a un nivel tipo C Riesgo aceptable con controles.
El proceso de asignación de las funciones instrumentadas se detalla en la Fase 2.
4.2 Fase 2 Asignación de funciones de seguridad para capas de
protección [2]
Para este subtema se asignan las funciones de seguridad a cada capa de
protección del sistema, se determina las funciones de seguridad, necesarias para
la reducción de la frecuencia de ocurrencia correspondiente a cada escenario
seleccionado así como se asigna el nivel de integridad de seguridad (NIS) para
cada Función instrumentada de seguridad (FIS.)
F R E C U E N C I A
Alta F4
B B A A
Media F3 C B B A
Baja F2 D C B A
Remota F1
D D C B
Menor C1
Moderada C2
Grave C3
Catastrófica C4
C O N S E C U E N C I A
64
4.2.1 Requisitos del proceso de asignación [2]
En este apartado se describen los criterios utilizados para la asignación de las
funciones instrumentadas de seguridad (FIS) así como su respectivo nivel de
integridad de seguridad /NIS)
a) Asignación de las funciones de seguridad para cada capa de protección
específicas, para el propósito de prevención, control o mitigación de peligros del
proceso y sus equipos asociados.
Las funciones instrumentadas son asignadas a la capa de prevención, se aprecian
en el anexo 4. A continuación se describe cada una.
Sobrepresión.
Para el tanque T1, la presión interna no debe ser superior a los 0,0703 kg/cm2
dado las condiciones de almacenamiento de la Dimetilamina, cuando está presión
es superada, se activa el interruptor de presión que envía una señal al resolvedor
lógico, el cual activa la válvula de liberación de sobrepresión del tanque y manda
la señal de cierre a la válvula de alimentación de nitrógeno; de esta manera se
suprime el agente generador de sobrepresión. Con lo que la condición del proceso
es llevada a un estado seguro.
Alto nivel.
El tanque T1 en condiciones normales de funcionamiento se llena a un nivel
máximo del 80% de su capacidad, al llegar al 85% es accionado un interruptor de
nivel alto que manda la señal al resolvedor lógico, éste a su vez envía la señal de
cierre a la válvula de control de nivel. De esta forma se evita llegar a un nivel alto
que provoque el derrame de material toxico.
b) Asignar la reducción de riesgo objetivo para las FIS.
Función instrumentada de seguridad FIS para Sobrepresión
Para la función instrumentada de seguridad correspondiente a la sobrepresión la
reducción de riesgo objetivo se centra en la reducción de la frecuencia de un nivel
Bajo F2 a un nivel remoto F1 lo que conduce al escenario a un nivel Aceptable de
riesgo tipo C.
65
Función instrumentada de seguridad FIS Alto nivel
Para la función instrumentada de seguridad correspondiente al alto nivel la
reducción de riesgo objetivo se centra también en la reducción de la frecuencia
de un nivel Bajo F2 a un nivel remoto F1 lo que conduce al escenario a un nivel
Aceptable de riesgo tipo C.
4.2.2 Establecimiento del Nivel de integridad de seguridad NIS
Para realizar la asignación del NIS en ésta etapa se utiliza el método semi
cuantitativo, establecido en la norma IEC- 61511- 3. Para ello fue necesario
considerar el valor numérico del riesgo tolerable el cual fue definido con base en el
tiempo de vida de la planta y los requerimientos de la empresa productora de
insumos agrícolas.
El nivel tolerable de riesgo para la empresa productora de insumos agrícolas es de
una frecuencia máxima de 2 veces cada 10 años. Considerando que hay una Lo
que corresponde a un nivel NIS 1 con una disponibilidad del 90 al 99% bajo
demanda.
Una vez de finido el valor numérico de riesgo tolerable, se procede a realizar la
evaluación considerando los datos para un NIS 1 comprendidos en la tabla 4.6
Tabla 4.6 Niveles NIS para modo bajo demanda.
Modo de operación demanda baja (En demanda) Nivel de Integridad de
seguridad NIS (SIL)
Probabilidad de Falla bajo Demanda
objetivo promedio PFDprom
Reducción de riesgo objetivo
4 ≥10-5 a < 10-4 >10000 a ≤ 100000
3 ≥10-4 a < 10-3 >1000 a ≤ 10000
2 ≥10-3 a < 10-2 >100 a ≤ 1000
1 ≥10-2 a < 10-1 >10 a ≤ 100
Los resultados obtenidos considerando las funciones instrumentadas de seguridad
respectivas para las desviaciones de alto nivel y sobrepresión presión se aprecian
en las figuras 4.5 y 4.6 respectivamente.
66
ALTO NIVEL
ÉXITO
FALLA
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-1
0.9
10-
1
1.-NO EXISTE DERRAME. 16X10-2
2.- NO EXISTE DERRAME. 16X10-3
/AÑO
3.- CONTENSION DEL DERRAME POR DIQUE.16X10-
4
/AÑO
4.- FALLA DEL DIQUE Y LIBERACIÓN DE
LIQUIDO TOXICO AL MEDIO AMBIENTE. 18X10-
5
/AÑO
5.- NO EXISTE DERRAME 18X10-3
/AÑO
2X10-1
/AÑO
INTERRUPTOR DE NIVEL SCBP FUNCION
DE
SEGURIDAD
0.9
10-1
0.9
10-1
6.- CONTENSION DEL DERRAME POR DIQUE.
18X10-4
/AÑO
7.- FALLA DEL DIQUE Y LIBERACIÓN AL
MEDIO AMBIENTE. 2X10-4
/AÑO
CAPA DE
PROTECCIÓN
CP2
FRECUENCIA Y
CONSECUENCIAS
FIGURA. 4.5 EVENTOS PELIGROSOS CON NIS 1 PARA LA FUNCIÓN INSTRUMENTADA DE SEGURIDAD DE ALTO NIVEL
67
SOBREPRESIÓN
ÉXITO
FALLA
0.9
10-1
0.9
10-1
0.90
10-1
0.90
10-1
1.-NO EXISTE ALTA PRESION. 16x10-2
/AÑO
2.-NO EXISTE ALTA PRESION. 16X10-3
/AÑO
3.- LIBERACIÓN GASES POR ARRESTA
LLAMAS.16X10-4
/AÑO
4.- ALTA PRESION EN EL TANQUE. 18X10-
5
/AÑO
5.- NO EXISTE ALTA PRESION 18X10-3
/AÑO 2X10-1
/AÑO
SENSOR DE PRESIÓN SCBP FUNCIÓN
DE
SEGURIDAD
D
0.9
10-1
0.9
10-1
6.- LIBERACIÓN GASES POR ARRESTA LLAMAS.
18X10-4
/AÑO
7.- ALTA PRESION EN TANQUE. 2X10-4
/AÑO
CAPAS DE
PROTECCI
ÓN CP1
FRECUENCIA Y
CONSECUENCIAS
FIGURA. 4.6 EVENTOS PELIGROSOS CON NIS 1 PARA LA FUNCIÓN INSTRUMENTADA DE SEGURIDAD DE SOBREPRESIÓN
68
Se aprecia que la frecuencia de ocurrencia de las consecuencias es disminuida al
considerar las funciones instrumentadas de seguridad (FIS). Y que los requisitos
de la empresa productora de insumos agrícolas es cubierta debido a que el nivel
de integridad de seguridad (NIS) 1 asignado a las funciones garantiza que no
ocurrirá el evento peligroso con una frecuencia mayor a la aceptable para la
empresa
Con lo que se obtiene un sistema que garantiza la no ocurrencia de los eventos
peligrosos, al menos no, con una frecuencia que represente un riesgo intolerable
para la empresa, que amenace su producción por paros derivados de la
reparación de los daños ocasionados a la instalación; o un riesgo indeseable para
la economía de la empresa productora de insumos agrícolas.
En la tabla 4.7 se puede apreciar la reducción de la frecuencia conseguida con la
implementación de las funciones instrumentadas de seguridad para los escenarios
de riesgo
Tabla 4.7 Representación de la reducción de riesgo.
Frecuencia actual (Inaceptable) Frecuencia conseguida
Factor de reducción de
riesgo
Nivel Alto 3.8x10-3 /Año 3.8x10-4 /Año 10 veces menos
Sobrepresión 3.8x10-3 /Año 3.8x10-4 /Año 10 veces menos
4.3 Valoración de objetivos
En este apartado se analizan los resultados obtenidos de acuerdo a la valoración
de objetivos y su cumplimiento con respecto al cuadro metodológico, citado en el
Capitulo 3, Tabla 3.1; a continuación se considera cada fase de la metodología
usada en el presente proyecto.
Fase 1. Objetivo: Determinar peligros y eventos peligrosos del proceso y los
equipos asociados, la secuencia de eventos que condujeron al evento peligroso,
los requisitos para la reducción de riesgo objetivo:
Se realizo un análisis HAZOP para el tanque de almacenamiento de
Dimetilamina, con el cual se obtuvieron resultados cualitativos de los
posibles escenarios peligrosos.
Se realizo la estimación de frecuencia, para ello se utilizaron las
herramientas de Análisis de Árbol de Fallas (AAF) de cada escenario
peligroso y así estimar la frecuencia de ocurrencia de los mismos.
69
Se realizo la caracterización y jerarquización de los riesgos, para así poder
asignar en la siguiente Fase las Funciones Instrumentadas de Seguridad
(FIS) para conseguir la reducción de riesgo objetivo.
Fase 2. Objetivo: Asignación de las funciones de seguridad y para cada FIS el
NIS (SIL) asociado:
Utilizando la Fase 1 como referencia se implementaron las Funciones
Instrumentadas de Seguridad (FIS) pertinentes para poder llevar el proceso
a niveles aceptables de riesgo, con lo cual se garantiza no sobrepasar la
frecuencia de ocurrencia de los mismos dentro de la planta del caso
práctico del presente proyecto.
4.4 Conclusiones
Tomando en consideración la valoración de objetivos, se concluye que la
propuesta de Funciones Instrumentadas de Seguridad (FIS) con las características
definidas son viables para el caso práctico del presente proyecto, debido a que
su implementación llevaría los escenarios peligrosos a niveles aceptables de
riesgo; con ello, el almacenamiento de la Sustancia Química Peligrosa (SQP)
Dimetilamina, se encontrara en condiciones de operación más confiables desde el
punto de vista de la seguridad. Lo que representa beneficios a largo plazo para la
empresa tanto económicos como operativos así como para la sociedad y el medio
ambiente.
70
Anexo 1
Hoja de datos de
seguridad de
Dimetilamina
Hoja de datos deseguridad del producto
INFRA S.A. DE C.V.FELIX GUZMÁN NO. 1653398 NAUCALPAN DE JUÁREZEDO. DE MÉXICOTEL. DE CONMUTADOR : 53-29-30-00TELS. DIRECTOS VENTAS.GASES ESPECIALES: 53-29-30-39GASES INDUSTRIALES: 53-29-30-44GASES MEDICINALES: 53-29-30-42
FECHA: JULIO 2008NO. DE REVISIÓN 3
ANOTE AQUÍ EL TELÉFONO LOCAL DE LA SUCURSAL INFRAMAS CERCANA PARA CUALQUIER EMERGENCIA
NOMBRE DEL PRODUCTO Dimetilamina Anhidra
No. CAS:124-40-3
NOMBRE COMERCIAL Y SINÓNIMOS
Dimetilamina
NOMBRE QUÍMICO Y SINÓNIMOSDimetilamina Anhidra
FÓRMULA=
C2H7N
FAMILIA QUÍMICA:
Alquiilaminas, Amina Alifática
INFORMACIÓN NECESARIA PARA LA PROTECCIÓN DE LA SALUDLÍMITE DE EXPOSICIÓNOSHA y ACGIH: TWA = 10 ppm / 18 mg/m3
SÍNTOMAS DE EXPOSICIÓNEfectos AgudosEl vapor del producto en baja concentración cuando es absorbido de la atmósfera por los tejidos del ojo puede causar lagrimeo,conjuntivitis y edema en la cornea. El edema en la cornea puede dar origen a una percepción de neblina azul o bruma alrededorde las luces. El efecto es transitorio y no tiene consecuencias conocidas hasta el momento. El contacto con el producto sin diluiren los ojos o la piel, rápidamente ocasiona una severa irritación y dolor y puede ocasionar quemaduras, necrosis y dañospermanentes. Las quemaduras del ojo pueden causar ceguera. El producto es absorbido a través de la piel y puede causarnausea, dolor de cabeza y malestar general.Posibles Efectos a largo PlazoUna repetida o prolongada exposición a los vapores puede ocasionar una irritación crónica del tracto respiratorio y bronconeumonía,también efectos respiratorios adversos tales como tos, opresión en el pecho o respiración cortada; los efectos adversos en lapiel son salpullido, irritación o corrosión ; efectos adversos en los ojos: conjuntivitis o daño en la cornea.
PROPIEDADES TOXICOLÓGICASLa exposición a atmósferas contaminadas con Dimetilamina son extremadamente irritantes. Su olor y rápida acción irritanteson señales de precaución para la exposición de condiciones tóxicas. Altas concentraciones son destructivas para los tejidosde las vías respiratorias, ojos y piel. Inhalación puede tener consecuencias fatales como resultado de espasmo, inflamacióny edema de la laringe y bronquios, neumonitis química y edema pulmonar. La exposición de los ojos a altas concentracionespuede provocar ulceración de la cornea, conjuntiva y la destrucción de todos los tejidos oculares.
TRATAMIENTO Y PRIMEROS AUXILIOS RECOMENDADOSINHALACIÓN: Traslade al paciente a un lugar con aire fresco. Si la respiración se ha detenido o es forzada, proporcione respiraciónartificial. También es indicado suministrar oxígeno. Evitar la aspiración del vómito. Acueste a la víctima con la cabeza de lado.Asegúrese que la mucosidad no obstruya el paso del aire. Llame a un médico.CONTACTO CON LOS OJOS: Mantenga los párpados arriba e inmediatamente enjuague el ojo con suficiente agua, por lo menos15 minutos. Llame a un médico, preferentemente un especialista.CONTACTO CON LA PIEL: Inmediatamente enjuague el área afectada con suficiente agua, por lo menos 15 minutos. Quite la ropay zapatos contaminados, lavar antes de volver a usar. Destruya cualquier ropa de piel contaminada. Cubra el área afectada con ropaesterilizada o limpia y lleve al paciente al médico. No aplique cremas o pomadas. Controle al paciente si hubiera shock. Las personascon un área afectada mayor, deberán estar bajo observación médica por lo menos 24 horas debido a posibles efectos posteriores.INGESTIÓN: En caso de ingestión, administre de 3 a 4 vasos de leche o agua. No induzca el vómito. Lleve al paciente al médicopara tratamiento inmediato.Nota para el médico: Este producto es altamente dañino para todos los tejidos, similar al amoníaco. Neumonitis química, edemapulmonar, edema en la laringe u otros órganos afectados pueden ser el resultado de la exposición al producto. No hay un tratamientoespecífico, el cuidado clínico está basado en tratamiento de apoyo, el cual es similar al aplicado en quemaduras térmicas.
TELÉFONO PARA EMERGENCIAS(24 HRS.) 01800-221-98-44
(01-55) 5310-6799SERVICIO AL CLIENTE :01 800 221 98 44 01-800 712 2525
MEZCLAS PELIGROSAS DE OTROS LÍQUIDOS, SOLIDOS O GASESLa dimetilamina en estado puro reacciona violentamente con materiales oxidantes.
PROPIEDADES FÍSICAS
PUNTO DE EBULLICIÓN44.38ºF (6.9ºC)
DENSIDAD DEL LÍQUIDO AL PUNTO DE EBULLICIÓN653.553 kg/m3 a 70 ºF
PRESIÓN DE VAPOR24.7 psia @ 20ºC 66.7 psia @ 52ºC
DENSIDAD DEL GAS A 70ºF, 1 ATM.Gas Licuado
SOLUBILIDAD EN AGUAMuy soluble
PUNTO DE CONGELAMIENTO-134 ºF (-92.22ºC) a 1 atm
APARIENCIA Y OLORLíquido Incoloro (abajo de 44ºF). A bajas concentraciones tiene olor a pescado, a altas concentraciones tiene olora amoníaco (picante).
INFORMACIÓN SOBRE RIESGOS DE FUEGO Y EXPLOSIÓNPUNTO DE IGNICIÓN(MÉTODO USADO)-58 ºF (-58 ºC) (Copa cerrada)
TEMPERATURA DEAUTOIGNICIÓN
755F (402ºC)
LÍMITES DE INFLAMABILIDAD % POR VOLUMEN
INFERIOR 2.8% SUPERIOR 14.4%
METODO DE EXTINCIÓNLa ignición dará alcance a un incendio Clase B. En caso deincendio usar: Bióxido de Carbono (CO2), Polvo Químico,Espuma de Alcohol, Arena seca ó caliza.
CLASIFICACIÓN ELÉCTRICALíquido Inflamable, Clase IA.
PROCEDIMIENTOS ESPECIALES PARA COMBATIR INCENDIOSDeberá evitarse el contacto con la piel mediante el uso de ropa protectora completa de hule de butilo. Si existe contaminaciónde agua, notificar a las autoridades apropiadas.
PELIGROS INUSUALES DE FUEGO Y EXPLOSIÓNLos vapores pueden colectarse en lugares cerrados tales como alcantarillas, cuevas ó estructuras cerradas.Puede generar productos de combustión tóxicos ó irritantes.
DATOS DE REACTIVIDAD
ESTABILIDADESTABLEINESTABLE
XINCOMPATIBILIDAD (MATERIALES A EVITAR)Agentes oxidantes (por ejemplo percloratos, nitratos, etc). ¡Precaución! N-Nitrosaminas, muchas de las cuales son potentescancerígenos conocidos, pueden formarse cuando el producto entra en contacto con ácidos nitrosos, nitratos o atmósferascon altas concentraciones de óxido nitroso. Cuando el producto se mezcla con ácidos se genera una reacción acompañadapor una gran liberación de calor. El calor generado puede ser suficiente para ocasionar una fuerte ebullición creando unriesgo debido al derrame o salpicadura de material caliente. El producto corroe lentamente cobre, aluminio, zinc y superficiesgalvanizadas. Los materiales de los contenedores deben ser construidos de fierro o acero.PRODUCTOS DE DESCOMPOSICIÓN PELIGROSOSMonóxido de Carbono en incendios, Amoníaco cuando es calentado, Óxidos de Nitrógeno en incendios; los Óxidos de Nitrógenopueden reaccionar con vapores de agua y formar ácido nítrico corrosivo (TLV=2ppm). La combustión de productos bajo condicionescarentes de oxígeno pueden formar numerosos productos tóxicos tales como: nitrilos, ácido cianhídrico, isocianatos, cianógenos,nitrosaminas, amidas, etc.
CONDICIONES A EVITARNinguna.
RIESGO DE POLIMERIZACIÓNNO OCURREPUEDE OCURRIR
XCONDICIONES A EVITARNinguna
PROCEDIMIENTOS EN CASOS DE FUGAS O DERRAMESMEDIDAS DE SEGURIDAD EN CASOS DE FUGAS O DERRAMES.Elimine todas las fuentes de ignición. Ventilar el área para prevenir la acumulación de vapores peligrosos. Use equipo deprotección personal para respiración y para protección del cuerpo. Absorba el líquido con un absorbente adecuado y colóqueloen tambos sellados impenetrables.MÉTODO DE ELIMINACIÓN DE DESECHOSDeseche por incineración o contrate con una agencia de tratamiento de desechos químicos aprobada. La descarga, tratamientoo desecho debe realizarse de acuerdo a las reglamentaciones de protección al ambiente federales, estatales ó locales. Noincinere contenedores sellados. La mayoría de los compuestos de las aminas alifáticas, tales como este producto, y sussubproductos pueden degradarse químicamente ó biológicamente. Un sistema de tratamiento de desechos municipal oindustrial adecuado puede ser usado dependiendo de la cantidad y calidad del desecho a ser tratado, la capacidad de laplanta y los estándares de calidad del agua de descarga. El método preferible y aceptado para el desecho es la incineración,sin embargo, puede ser requerido el control de emisiones de óxidos de nitrógeno para cumplir las reglamentacionesambientales. Todas las reglamentaciones federales, estatales y locales referentes a salud y contaminación deberán sercumplidas en el desecho de residuos.
INFORMACIÓN PARA PROTECCIÓN ESPECIALPROTECCIÓN RESPIRATORIADebe usarse mascarilla de protección completa para la cara aprobada por NIOSH ó equipo de respiración autónomo bajolas condiciones siguientes: Situaciones de emergencia, cuando la concentración de los vapores del producto sea mayor a20 ppm para un período mayor de 15 minutos, durante la reparación y limpieza de equipo, durante la transferencia o descargade producto. Las personas que entren a las áreas que tengan riesgo de exposición a los vapores de dimetilamina deberánllevar una mascarilla de gases que cubra la cara completamente para amoníaco o vapores de aminas.
VENTILACIÓNProvea buena ventilación o sistema de extracción para prevenir la acumulación de concentraciones de gas por encima del TWA.
GUANTES DE PROTECCIÓNSe recomienda el uso de guantes largos de butilo para protección por contacto accidental.
PROTECCIÓN OCULARSe recomienda el uso de gogles de seguridad para se usados donde exista el peligro de que el material entre en contactocon los ojos. Los protectores faciales de plástico deben usarse en adición a los gogles de seguridad para protección completade la cara.
EQUIPO DE PROTECCIÓNPara protección en contra de contacto accidental del producto utilice peto y botas. Mantenga fácilmente accesibles regaderasde emergencia y lavaojos.
INFORMACIÓN ESPECIAL DE CLASIFICACIÓN
La dimetilamina está clasificada como un gas inflamable, clase de riesgo 2.1. Debe especificarse en la calcomanía "GASINFLAMABLE". El nombre correcto para transportación es Dimetilamina Anhidra. El número UN es 1032.
RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL MANEJO
SÓLO ÚSELO EN ÁREAS CON VENTILACIÓN ADECUADA. Mantenga el producto alejado de fuentes de calor, chispas oflamas. Mantenga el contenedor cerrado mientras no este en uso, Evite la exposición a los vapores del producto. Evite elcontacto con la piel y ojos. Aterrice los contenedores apropiadamente antes de transferir el producto para reducir el riesgode chispas por electricidad estática. Las instalaciones eléctricas deben cumplir el artículo 501 del Código Nacional Eléctricode USA para las áreas de la Clase 1, División 2. Durante las operaciones de transferencia del producto, cuando puedanexistir vapores, quite del área equipo mecánico ó eléctrico capaz de ocasionar fuentes de ignición. Prohibido fumar en lasáreas de uso de este producto. Los contenedores vacíos pueden contener vapores explosivos, lave los contenedores conagua para remover vapores y líquido inflamable. Evite el contacto con mercurio e instrumentos que contengan mercurio dondeexista el riesgo de contacto accidental con el producto.
PRECAUCIONES ESPECIALES
PROCEDIMIENTOS ESPECIALES
RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL ALMACENAMIENTOAlmacénelos de preferencia en áreas que no sean cerradas, encima del piso y rodeadas por diques para contener fugas.Las instalaciones eléctricas deben cumplir el artículo 501 del Código Nacional Eléctrico de USA para las áreas de la Clase1, División 2. Proteja los contenedores contra daños físicos.
RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL ENVASADOLa dimetilamina se envasa en cilindros que cumplen con las especificaciones DOT-4BW240.
OTRAS PRECAUCIONES O RECOMENDACIONESLos contenedores de gases comprimidos sólo deben ser llenados por el personal experimentado de productores calificados.Los contenedores deben transportarse asegurados en posición vertical en una unidad con buena ventilación. Nunca lostransporte en el compartimiento de pasajeros de un vehículo.
IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS DE INCENDIO DE MATERIALES.
NFPA
RIESGOS A LA SALUD
3
RIESGOS ESPECIFICOS
–
INFLAMABILIDAD
4
REACTIVIDAD
0
4
03
75
Anexo 2
Planta general de
formulación de
líquidos
77
Anexo 3
DTI tanque T-1
instalación actual
79
Anexo 4
DTI Funciones
Instrumentadas de
Seguridad (FIS)
81
Anexo 5
Análisis costo
beneficio
82
A5.1 Análisis costo beneficio del proyecto.
A5.1.1 Detalle de costos del proyecto.
De acuerdo a la tabla 5.1 de equipos, productos y mano de obra necesarios para la
implementación del sistema instrumentado de seguridad (SIS) para el tanque de
almacenamiento de Dimetil-Amina T1 se alcanza un total de $466,238.15. En el que se
considera que las instalaciones eléctrica y neumática cubren las especificaciones de
alimentación para los diferentes equipos interruptores de nivel y presión y las válvulas de
actuador neumático.
A Tabla 5.1
Equipo/descripción Modelo Cantidad Nivel SIL Precio ($)
Interruptor de presión
mini-hermet- 6AG-EF2-H4-F2A-X351
1 2 6,939.00
Interruptor de nivel Trimot Besta A 22C 07
1 1 9,784.78.00
Resolvedor Lógico Moore industries STA
2 1 17,792.00
Válvula de control RSS lined globe valve
3 1 50,100.00
Cable THW vinanel XXI 600v antillama cal. 8 color rojo
Condumex/thw 200 mts N/A 2,542.00
Cable THW vinanel XXI 600v antillama cal. 18 color negro
Condumex/thw 200 mts N/A 328.00
Cable THW vinanel XXI 600v antillama cal. 12 color rojo
Condumex/thw 200 mts N/A 982.00
Cable THW vinanel XXI 600v antillama cal. 12 color negro
Condumex/thw 200 mts N/A 982.00
Tubo conduit pared delgada 3/4" sin cople
Conduit/tuberia 70 N/A 2,711.10
Cople conduit pared delgada galv. 3/4
Conduit/tuberia 25 N/A 56.25
83
Continuación A Tabla 5.1
Equipo/descripción Modelo Cantidad Nivel SIL Precio ($)
Codo conduit pared delgada galv. 3/4
Conduit/tubería 10 N/A 104.00
Tubo licuatite elecplas 19mm r.50mts
Tub.mex./liquatite 20 mts N/A 405.40
Conector recto para tubo licuatite de 3/4 elt-75 4900395
Fijación 5 N/A 51.30
Conector curvo para tubo licuatite de 3/4 elt-7590 4900404
Fijación 5 N/A 93.85
Abrazadera tipo omega pared delgada 3/4 497 2 11762601
Fijación 100 N/A 82.00
Tornillo hexagonal galvanizado 6.5x25 1/4 x 1
Fijación 200 N/A 70.00
Tuerca hexagonal 6.5mm 1/4 tuer-14 4900463
Fijación 200 N/A 34.00
Rondana plana galvanizada 1/4 4900460
Fijación 200 N/A 28.00
Cinta plastica temflex 3/4" 18 mts negro
3m/st 5 N/A 39.95
Mano de obra 2 ingenieros, 3 técnicos, 3 auxiliares
N/A 372,510.00
Total 466,238.15
A5.1.2 Detalle de pérdidas del proyecto.
Tomando en cuenta la tabla 4.5, se encontraron los valores de posibles daños a la
empresa al ocurrir el peor escenario calculado en un grado de consecuencia grave C3
según el análisis realizado en el capitulo 4.2.4, el valor monetario de perdida más alto
seria de hasta $20,000,000.
84
Los datos obtenidos se demuestran en la siguiente tabla que define el tipo de afectación
de acuerdo al grado de consecuencia C3.
Tipo de evento y categoría de la consecuencia.
Afectación: Grave C3
A las personas Seguridad y salud de los
vecinos Evacuación
Lesiones menores o afectación a la seguridad y salud pública moderada
Costos por afectaciones y daños entre 5 y 10 mdp
Seguridad y salud del personal y proveedor y/o
contratista
Hospitalización
Múltiples lesionados, incapacidad parcial o temporal
Efectos moderados a la salud
Al ambiente Efectos en el
Centro de Trabajo
Preocupación en el sitio por fuego y llamaradas
Ondas de sobre presión
Fuga de sustancias tóxicas
Efectos fuera del Centro de
Trabajo
Remediación requerida
Fuego y humo que afectan áreas fuera del centro de trabajo
Explosión que tiene efectos fuera del centro de trabajo
Presencia de contaminantes significativa
Descargas y Derrames
Remediación requerida
Fuego y humo que afectan áreas fuera del centro de trabajo
Explosión que tiene efectos fuera del centro de trabajo
Presencia de contaminantes significativa Al negocio
Pérdida de producción, daños a las
instalaciones
De 2 a 4 semanas de paro
Daños a las instalaciones
Pérdida de la producción de hasta 20 mdp
Efecto legal Multas significativas;
Suspensión de actividades
Daños en propiedad de
terceros
Pérdida total de los bienes o de la funcionalidad de los bienes; posibilidad de lesiones o fatalidades
A la imagen Atención de
los medios al evento
Atención de medios a nivel nacional
85
A5.2 Relación costo beneficio.
Una vez obtenidos los valores correspondientes a la inversión del proyecto y los posibles
ahorros económicos y el aseguramiento de la continua producción se calcula el valor de
relación costo-beneficio, mediante la siguiente fórmula:
B/C = Beneficios / Costos
B/C = (20, 000,000)/ (466,238.15)
B/C=42.8
A5.2.1 Interpretación de la relación costo-beneficio.
Como la relación costo-beneficio es mayor que 1, podemos afirmar que la empresa
tendrá un margen de ahorro muy alto con respecto a la inversión en el proyecto y a los
posibles daños que ocurran si no implementan el sistema instrumentado de seguridad
propuesto (SIS). A modo de interpretación de los resultados, podemos decir que por cada
peso que invierte la empresa, ahorra $41.8 al ocurrir el peor escenario de riesgo.
