GUÍA  TÉCNICA: Métodos cualitativos para el análisis de riesgos 

Indice

2 MÉTODOS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS QUÍMICOS                                    

MÉTODOS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS QUÍMICOS

Métodos cualitativos

Métodos semicuantitativos

Indice de DOW de incendio y explosión

Índice de MOND

Otros métodos de apoyo

Métodos para la identificación de otros riesgos

Resumen

2.2.1 Indice de DOW de incendio y explosión

Con el título original de DOW's Fire & Explosion Index, publicado por primera vez en 1966, llegó a su sexta edición en el año 1987, en el que se incorpora por primera vez una penalización específica a los productos tóxicos.

Con los principios básicos que se comentarán a continuación, y ya apuntados en el preámbulo de este capítulo, las ediciones sucesivas han ido acumulando las experiencias adquiridas en las aplicaciones del método. En estas líneas por ejemplo, la quinta edición incluía métodos de estimación de los tiempos de interrupción del servicio y de los costes derivados de estas interrupciones, en función de los riesgos evaluados; la sexta edición incluye, entre otras, la novedad de considerar la toxicidad de los productos como una posible complicación en las respuestas frente a emergencias.

2.2.1.1 Descripción

El método se desarrolla siguiendo las etapas que a continuación se comentarán brevemente y que se exponen de forma gráfica y resumida en la figura 2.5.

FIGURA 2.5 METODO DOW. PROCEDIMIENTO DE CALCULO

FUENTE: DOW's Fire & Explosion Index Hazard Classification Guide. Sexta edición 1987.

  1. Dividir la planta química en estudio en «unidades de proceso» para cada una de las cuales se determinará su «Indice de Incendio y Explosión>> (IIE) (ver Indice de Incendio y Explosión).

  2. Determinar el <<Factor de Material» (FM) para cada Unidad (ver Factor de Material).

  3. Evaluar los factores de riesgo, considerando las condiciones generales de proceso (reacciones exotérmicas o endotérmicas, transporte de material, accesos, etc.) (F1) y los riesgos específicos del proceso/producto tóxico peligroso, operación en vacío, operación dentro o cerca del rango de inflamabilidad, y otra (F2) (ver Factores de Riesgo).

  4. Calcular el «Factor de Riesgo» (F3) y el «Factor de Daño» (FD) para cada unidad determinada en a).

  5. Determinar los Indices de Incendio y Explosión (IIE) y el Area de Exposición para cada Unidad de Proceso seleccionada (AE) (ver  Indice de Incendio y Explosión).

  6. Calcular el valor de sustitución del equipo en el área de exposición (VS) (ver  Indice de Incendio y Explosión).

  7. Calcular el Daño Máximo Probable a la Propiedad (MPPD) (1), tanto básico como real, por consideración de los factores de bonificación (FB y FBE) (ver indice de Incendio y Explosiónver Factores de Bonificación).

  8. Determinar los Máximos Días de Interrupción (MPDO) (2) y los costes por Paralización de la Actividad (B1) (3) en estos días (ver Factores de Bonificación(MPDO)).

(1) Se ha mantenido la sigla original del manual de aplicación del método correspondiente a Maximum Probable Property Damage.

(2) Se ha mantenido la sigla original del manual de aplicación del método correspondiente a Maximum Probable Days Outage.

(3) Se ha mantenido la sigla original deĦ manual de aplicación del método correspondiente a Business Interruption.

Para tener una idea básica de los parámetros que el desarrollo del Indice de DOW obliga a considerar, se estudia con un mínimo de detalle el contenido de cada una de las etapas indicadas anteriormente. Como consideración general, no se pretende en este punto sustituir el contenido de las Guías de Aplicación del índice de DOW, que son claras y precisas para la aplicación del método.

2.2.1.1.1 Unidades de proceso

Las instalaciones en estudio se dividen en «Unidades de Proceso» que pueden consistir en equipos individuales de proceso (columnas, reactores, tanques, etc.) o líneas de proceso que presenten condiciones operatorias semejantes y con implicación de las mismas sustancias.

El criterio básico de adopción para seleccionar estas unidades será, por un lado, el nivel de detalle del estudio pretendido y, por otro, la homogeneidad necesaria que permita la aplicación correcta del método.

2.2.1.1.2 Factor de Material

Es el denominado «Material Factor» (FM) en la versión original y da una medida de la intensidad de liberación de energía de una sustancia o mezcla de las mismas.

Este valor es un índice variable de 1 a 40, y el método facilita la forma de determinarlo directamente para una lista de más de 300 sustancias, así como los criterios para determinar el correspondiente a sustancias no incluidas en la lista o las mezclas de multicomponentes, o la corrección necesaria en caso de operación a temperaturas diferentes de la temperatura ambiente.

2.2.1.1.3 Factores de Riesgo

Para tener en cuenta las especiales condiciones de proceso que modifiquen el riesgo de las instalaciones en estudio se consideran dos tipos de «Factores» de riesgo:

  1. Factor de Riesgos Generales del Proceso (General Process Hazards) (F1).

  2. Factor de Riesgos Especiales del Proceso (Special Process Hazards) (F2).

Ambos suponen unas penalidades a aplicar al FM, que tienen en cuenta los siguientes aspectos:

F1:Reacciones exotérmicas (ligeramente exotérmicas, moderadamente exotérmicas, exotérmicas con control crítico, exotérmicas particularmente sensibles).

Procesos endotérmicos (calcinación, electrólisis, pirólisis).

Transferencia de producto (carga o descarga de sustancias altamente inflamables, mezcla, introducción de aire, atmósferas no inertes, etc.).

Condiciones de ventilación (filtros, manipulación en locales cerrados, ventilaciones mecánicas).

Condiciones de acceso a las áreas de proceso.

Características de los sistemas de drenaje y de control de derrames (cubetos, distancias de tanques a instalaciones y otros).

F2:Toxicidad de las sustancias, considerada como complicación adicional en caso de intervención en emergencias, no desde el punto de vista de seguridad e higiene ni medioambiental.

Operación en presiones inferiores a la atmosférica (por posible entrada de aire y formación de atmósferas inflamables o explosivas).

Operación en temperaturas cercanas al punto de inflamabilidad.

Presencia de polvos explosivos.

Sistemas de alivio de presión y presiones de operación.

Bajas temperaturas.

Cantidades de sustancias inflamables o inestables.

Corrosión y erosión.

Condiciones de estanqueidad (juntas, sellos, empaquetaduras).

Utilización de generadores de calor con combustión (generadores de fluido térmico y otros).

Equipos rotativos (compresores, bombas, agitadores).

Calentadores con llama directa.

Determinados los valores de F1 y F2, se calcula el Factor de Riesgo (Unit Hazard Factor) F3, por el producto entre ambos:

F3 = F1 . F2

donde,

F1: Factor de riesgos generales del proceso.

F2: Factor de riesgos especiales.

F3: Factor de riesgo.

2.2.1.1.4 Indice de Incendio y Explosión

El valor del Indice DOW de Incendio y Explosión, se calcula mediante la siguiente expresión:

IIE = FM . F3

donde,

FM: Factor de material.

F3: Factor de riesgo.

IIE: Indice de Incendio y Explosión.

Según el valor calculado para este índice, y a través del proceso que facilita la propia Guía, se determina el Radio (RE) o Area de Exposición (AE) que representaría, o daría una idea de la parte afectada por un incendio o una explosión generada en la Unidad de Proceso estudiada.

Paralelamente, y en función del Factor de Material (FM) y del Factor de Riesgo (F3) se determina, asimismo, el denominado Factor de Daño (FD). El valor de sustitución (VS) se puede calcular de acuerdo con:

VS = Valor de la instalación x 0.82 x FE

donde, FE es el factor de escalado, relación del área afectada o de exposición (AE) con respecto del área total de la instalación.

El Factor de Daño (FD), unido a la consideración del Radio de Exposición (RE), proporciona el Máximo Daño Probable a la Propiedad (MPPD).

2.2.1.1.5 Factores de Bonificación

Hasta aquí se han considerado todos los factores (material y riesgos) que en algún aspecto incrementan el riesgo global de la planta y a través de ellos se ha determinado el Máximo Daño Probable a la Propiedad.

Una interpretación de este valor podría ser el considerar que sería el daño producido cuando fallasen absolutamente todas las medidas de prevención y protección existentes en una instalación industrial.

El hecho es que estas instalaciones existen y, por lo tanto, el estudio de la realidad debe considerarlas.

Por ello, una vez determinados todos los valores de riesgo, se introducen los Factores de Bonificación que tienen tres aspectos principales:

C 1: por control de proceso

C2: por aislamiento material

C3: por protección contra el fuego

Brevemente, estos factores consideran:

C1: Energía de emergencia, refrigeración, control de explosiones, paro de emergencia, control por ordenador, disponibilidad de gas inerte, procedimientos de operación, programas de revisión de procesos y operaciones.

C2: Válvulas de control remoto, drenajes, enclavamientos, tanques para vertidos de emergencia.

C3: Detectores, protección de estructuras, tanques de doble pared, suministro de agua contra incendios, sistemas especiales (Halón, CO2, detectores de humos y de llama), rociadores, cortinas de agua, espuma contra incendios, extintores manuales, protección de cables eléctricos y de instrumentación.

Los factores C1, C2 y C3 siempre poseen valores menores que la unidad y variables desde 0,74 a 0,99.

El Factor de Bonificación FB se obtiene como producto de los valores anteriormente citados.

FB = Cl x C2 x C3

Partiendo de este valor se calcula el factor de bonificación efectivo (FBE) recurriendo a la gráfica correspondiente del manual. Con este valor se puede corregir el MPPD (Daño Máximo Probable a la Propiedad), para obtener el valor real:

MPPD (real) = MPPD x FBE

Con este valor se puede obtener, recurriendo a la gráfica correspondiente del manual, el MPDO o número de días de interrupción de la actividad industrial que supondría un accidente en la instalación en una situación real (considerando los sistemas de seguridad de la misma).

Por último con este valor y el valor de la producción mensual (expresado en unidades monetarias) se calcula el coste asociado a la interrupción de la actividad industrial, BI, durante estos días de acuerdo con:

donde,

VPM: es el valor de la producción mensual.

MPDO: número de días máximos probables de interrupción de la actividad industrial.

2.2.1.2 Ambito de aplicación

El índice de Incendio y Explosión encuentra su empleo como método de clasificación previa principalmente en grandes unidades o complejos (refinerías, complejos petroquímicos con varias unidades) en orden a identificar las áreas con mayor riesgo potencial, a las que se deben aplicar otro tipo de técnicas de identificación y cuantificación de riesgos.

2.2.1.3 Recursos necesarios

Para el correcto desarrollo de la metodología expuesta, es imprescindible la siguiente documentación:

Planos de implantación de la unidad.

Diagrama de flujo.

Diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID).

Hojas de especificaciones de equipos.

Guía de cálculo del índice DOW de Fuego y Explosión (actualmente en su sexta edición).

En función del gran número de parámetros que hay que manejar, y en función, asimismo, del número de unidades que el analista vaya a definir como objeto de estudio, puede ser recomendable la utilización de un sistema informático de apoyo.

Para la aplicación del método es necesario el conocimiento detallado de la mencionada Guía, así como el apoyo de personal cualificado conocedor de las condiciones de proceso y físicas de las instalaciones en estudio.

2.2.1.4 Soportes informáticos.

Existen modelos informáticos que facilitan y aceleran la elaboración del Indice de Incendio y Explosión evitando los posibles errores en la consulta de las numerosas tablas y gráficos. Un ejemplo de este tipo de programa lo constituye el modelo INDICES (TEMA).

2.2.1.5 Ventajas/Inconvenientes.

Como se ha comentado inicialmente, la aplicación del método permitirá una ordenación, en función del riesgo asociado, de las unidades en que se haya dividido la instalación.

El método puede ser de gran utilidad como paso previo para centrar la atención del analista en las unidades más criticas del proceso y decidir posteriormente las que deban ser analizadas con mayor profundidad.

En cualquier caso, es conveniente no confundir la exactitud con la que el índice de DOW facilita valores tales como el Area de Exposición o el Máximo Daño a la Propiedad, con los valores que pueden determinarse por aplicación de herramientas mucho más complejas y avanzadas, como pueden ser los modelos de simulación y vulnerabilidad.

2.2.1.6 Ejemplos

Los apartados marcados a continuación siguen el orden de los pasos mencionados en el apartado 2.2.1.1 de Descripción del método DOW.

a) Selección de la unidad

Se considera una estación de carga de cisternas constituida por tres recipientes de gasolina de 1.000m3, dos bombas y un brazo de carga.

Los sistemas de seguridad de los cuales dispone la instalación son:

Sistema de inertización con nitrógeno (los depósitos son de techo flotante).

Cubeto con drenaje a zona segura.

Válvulas automáticas de corte.

Sistema contraincendios constituido por «sprinklers» de espuma y monitores.

El valor de la instalación se estima en 220 millones de pesetas.

El ejemplo se basa sobre las tablas y datos, correspondientes a la quinta edición del manual del método (1980).

b) Factor de material (FM)

Para gasolina las tablas del manual proporcionan un valor de 16.

c) Factores (F1) y (F2)

-Factor general de riesgo (F1)
Factor base.................................................................................. 1,00
Carga de producto con Ti (1) <37,8ºC...........................................  +0,50
Cubeto con drenaje a balsa...........................................................  +0,25

F1=

 1,75
-Factor especial de riesgo (F2):
Factor base.................................................................................. 1,00
Temperatura de operación >Ti(1)................................................... +0,30
Condiciones de inflamabilidad en caso de fallo de purga................. +0,30
Por presión de alivio...................................................................... +0,15
Cantidad de energía (2,4E+ 10kcal)............................................... + 1,10
Pérdidas menores por estopadas.................................................... +0,10
Empleo de bombas de potencia >56 kW........................................ +0,50

F2=  

3,45

     (1) Ti: Temperatura de inflamación o flash point (ºC).

d) Factor de riesgo (F3)

Se obtiene como producto de los anteriores:

F3 = F1 . F2 = 1,75 x 3,45 = 6,04

-Factor de daño (FD)

FD = 0,55 (ver figura 2.6)

FIGURA 2.6 METODO DEL INDICE DOW. FACTOR DE DAÑO DE LA UNIDAD (FD) (1) EN FUNCION DE (F3) Y (FM)

(1) Gráfica extraída del manual del método (1985)

Un 55% de la zona expuesta quedará dañada seriamente

e) Indice de incendio y explosión (IIE)

Se obtiene como producto del factor de material (FM) y del factor de riesgos (F3):

IIE = FM x F3 = 16 x 6,04 = 97

Los criterios de clasificación según el índice IIE y de acuerdo con la versión anterior del manual son:

1-60 Ligero

61-96   Moderado

97-128 Intermedio

128-158 Intenso

>159 Grave

de donde se desprende que el riesgo de la unidad es, en este caso, intermedio.

Radio de exposición (RE)

Se obtiene en la figura 2.7 a partir del índice DOW (IIE):

RE = 83 feet, es decir, aproximadamente 25 m.

FIGURA 2.7 METODO DEL INDICE DOW. RADIO DE EXPOSICION (RE)(1) EN FUNCION DEL (IIE)

(1) Gráfica extraída del manual del método (1985)

f) Valor de sustitución (VS)

VS = Valor de instalación x 0,82 x FE

donde el valor de instalación es de 220 millones de pesetas.

donde,

RE: Radio de exposición

R: Radio de la instalación, estimado en 50 m.

FE: Factor de escalado

g) Máximo daño probable a la propiedad (MPPD)

Valor base:

MPPD = FD x VS

donde,

FD: Factor de daño

VS: Valor de sustitución

MPPD: 0,55 x 45 = 24,8 millones de pesetas.

-Factores de bonificación (FB, FBE)

De acuerdo con las características de la instalación y los valores especificados en el manual de aplicación del método.

Inertización con N2   0,94
Instrucciones detalladas de operación x 0,86

C1= 

0,81
Válvula automática de corte 0,94
Drenaje con pendiente >2%  x 0,95

C2=

0,89
Agua contra incendio a presión superior a 7 bar 0,90
Sistema de espuma manual   x 0,90
Monitores   x 0,95

C3=

0,77

 -  Factor de bonificación (FB)

Se obtiene como producto de los anteriores.

FB = C1 x C2 x C3 = 0,81 x 0,89 x 0,77 = 0,56

- Factor de bonificación efectivo (FBE)

Se obtiene a partir de FB en la gráfica correspondiente del manual.

FBE = 0,7 (ver figura 2.8)

FIGURA 2.8 METODO DEL INDICE DOW. FACTOR DE BONIFICACION EFECTIVO (FBE) A PARTIR DEL FACTOR DE BONIFICACION(1) (FB)

(1) Gráfica extraída del manual del método (1985)

Valor real de MPPD

MPPD Real = MPPD base x FBE

siendo

MPPD base:     24,8 millones de pesetas.

FBE:                0,7

Resultando:

MPPD Real = 17,36 millones de pesetas

h) Máximos días probables de indisponibilidad (MPDO)

MPDO se obtiene a partir de MPPD real de la figura 2.9, pasando las unidades a dólares.

FIGURA 2.9 METODO DEL INDICE DOW. MAXIMOS DIAS PROBABLES PERDIDOS (MPDO) EN FUNCIÓN DE MPPD (1)

(1) Gráfica extraída del manual del método (1985)

Los máximos días probables de indisponibilidad se sitúan entre 4 y 12 días con un 70% de probabilidad.

- Coste asociado a la paralización de la actividad (BI)

  donde,

MPDO: máximo número de días probables de indisponibilidad

VPM: valor mensual de la producción.

Estimando VPM en 90 millones de pesetas, resulta:

.

 

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