PDVSA IR-S-02 Analisis Cuantitativo de Riesgos

 MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS VOLUMEN 1

PDVSA N°

TíTULO

CRITERIOS PARA EL ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS

IR–S–02

2

MAR.04

REVISIÓN GENERAL

64

L.T.

E.V.

Y.S.

1

SEP.95

REVISIÓN GENERAL

92

L.T.

E.J.

A.N.

0

MAY.93

ORIGINAL

92

REV.

FECHA

APROB

León Velasco

DESCRIPCION FECHA MAR 04

PAG. APROB. Ramón Arias

J.R. REV.

APROB. APROB. FECHA MAR 04



MANUAL DE INGENIERÍA DE RIESGOS CRITERIOS PARA EL ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS

PDVSA IR–S–02 REV REVISI ISION FEC FECHA

2

MAR.04

Página 1 Menú Principal

Indice manual

Indice norma

Índice 1 2 3 4 5

OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ALCANCE Y APLICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . METODOL METODOLOGÍA OGÍA DEL ANÁL ANÁLISIS ISIS CUA CUANTIT NTITA ATIVO DE RIESGOS (ACR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

5 .1 5 .2 5 .3 5 .4

Descripción del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificación de Peligros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación de Frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación de Consecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 6 7 7

6 CUANTIFICACIÓN DEL RIESGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

6 .1 6 .2 6 .3 6 .4

3 3 4 4

Riesgo Individual y Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodología de Cálculo de Riesgo Individual y Riesgo Social . . . . . . . . Representación del Riesgo Individual y Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Incertidumbre y Sensibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 25 29 32

7 CR CRITERIOS DE TOLERANCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

7 .1 7 .2 7 .3

Criterio de Tolerancia de Riesgo Individual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Criterio de Tolerancia del Riesgo Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aplicación de los Criterios de Tolerancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33 34 36

8 ANÁLISIS COSTO–BENEFICIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

36

8 .1 8.2

Me to d o l o g ía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pe Personal Afectado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXO A BASE DE DATOS DE FALLAS DE EQUIPOS . . . . . . . . . A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 A.7

Da Datos Estadísticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frecuencias de Fallas por Rotura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tasas de Fallas por Confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factores de Servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probabilidades de Ignición y Explosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Probabilidad de Error Humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejem Ejempl ploo de Uso Uso de Tasa asa de Fall Fallas as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO B B.1 B.2

36 37

38 40 40 40 48 53 54 56 57

IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

Análisis Preliminar de Peligros (PHA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio de Peligros y Operabilidad (HAZOP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60 60





2

MAR.04


B.3 B.4

Indice manual

Indice norma

Evaluación Técnica de Seguridad Industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación de Frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63 64





2

MAR.04


1

Indice manual

Indice norma

OBJETIVO El objetivo de este documento es unificar y establecer la metodología y los criterios de Análisis Cuantitativo de Riesgos (ACR) como elemento fundamental de los Estudios de Seguridad a ser aplicados en las etapas de: Visualización, Conceptualización, Definición, Implantación, Operación y Abandono / Desmantelam Desmantelamiento iento de una instalación, instalación, así como la ejecución ejecución de cambios cambios o modificaciones durante su vida útil, en la industria petrolera y petroquímica nacional. Los estudios de seguridad se describen en la guía PDVSA IR–S–01 “Filosofía de Diseño Seguro”.

2

ALCANCE Y APLICACIÓN Para soportar la aplicación del documento PDVSA documento PDVSA IR–S–01 “Filosofía IR–S–01 “Filosofía de Diseño Seguro” Seguro ” en esta guía se establecen los criterios para la aplicación del proceso del ACR como pilar fundamental fundamental de los Estudios de Seguridad, a ser realizados en cualquier cualqu ier etapa de la vida vida de una instalación. Contiene una descripción descripción breve de los métodos y procedimientos a seguir, sin llegar a ser un manual de conocimientos del cual se pueda aprender a realizar el Análisis Cuantitativo de Riesgos. La aplicación de esta metodología para la evaluación de alternativas de reducción de riesgos requiere experiencia y profundos conocimientos de los sistemas a evaluar eva luar.. Los ACR deben ser aplicados en proyectos de nuevas instalaciones o en la ejecución de cambios y modificaciones, no obstante puede y debe ser aplicado en instalaciones existentes a fin de determinar determinar su nivel de riesgo y así decidir acciones para su control, tanto a través de medidas de ingeniería como administrativas, incluyendo planeamiento para emergencias y contingencias. Los ACR deben ser realizados para: Comparar los niveles de riesgos de la instalación o proyecto con los criterios de tolerancia de riesgo individual y social de PDVSA.  Obtener elementos de juicio para soportar decisiones gerenciales que permitan incrementar el nivel de seguridad de las instalaciones a través de medidas de reducción de riesgo óptimas y rentables.  Preparación de planes de emergencia y contingencias.  Determinación de zonas de máxima seguridad, para el establecimiento de zonas de seguridad.  Ubicación y tipo de construcción de edificaciones en instalaciones de la IPPN. Las previsiones establecidas en este documento aplican a todas las instalaciones en las cuales se produzca, procese y/o almacene sustancias tóxicas o inflamables/combustibles, independientemente de su ubicación en tierra firme o costa–afuera. 





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Así mismo, aplica a todas las modalidades de contrato/negocio de PDVSA con terceros, tales como BOO (Build, Own & Operate), Leasing, OM (Operation & Maintenance) entre otros, a través del establecimiento de lineamientos y condiciones condic iones de Ingeniería de Control Control de Riesgos previos al contrato suscrito suscrito entre las partes. Para efectos de esta norma sólo se considerarán los criterios de daño a personas (integridad física) y a las instalaciones. Quedan excluidas del alcance enfermedades profesionales y daño ambiental en virtud de que estos efectos son generalmente evaluados mediante métodos cualitativos, que implican estudios médicos, epidemiológicos y de estimación de impacto ambiental, entre otros. Asimismo las prácticas de seguridad y salud ocupacional del día a día, son parte de la operación normal de la planta y por tanto no están cubiertas en este documento.

3

REFERENCIAS PDVSA IR–S–00 PDVSA IR–S–01 PDVSA IR–S–15

4

“Definiciones”. “Filosofía de Diseño Seguro”. “Standard Guidelines for PipeLines Systems Risk Analysis”.

DEFINICIONES Ver documento PDVSA IR–S–00 “Definiciones”.

5

METODO METODOLOG LOGÍA ÍA DEL DEL AN ANÁL ÁLIS ISIS IS CU CUAN ANTI TIT TATIVO TIVO DE RI RIES ESGO GOS S (ACR) En la Figura 1 se puede apreciar el proceso del Análisis Cuantitativo de Riesgos. Tal como se muestra, la descripción y/o definición del sistema constituye el primer paso del ACR. La siguiente etapa corresponde a la identificación de los peligros inherentes al proceso o planta en la cual se evalúan, entre otros, los materiales, inventarios y las condiciones operacionales operacionales del proceso que pudiesen ocasionar eventos indeseables. Los métodos que aplican a la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional, se describen en la Sección 6. Habiendo identificado los peligros, es necesario cuantificar el nivel de riesgo implícito a objeto de determinar el alcance de las medidas de control. La cuantificación del riesgo está basada tanto en la estimación de la frecuencia de ocurrencia de accidentes como en el cálculo de sus consecuencias. Para estimar las frecuencias se utiliza la base de datos que se muestra en el Anexo A y los métodos de árbol de eventos y de árbol de fallas que se describen en el Anexo B. La estimación de consecuencias se efectúa mediante programas programas computarizados cuyas bases de cálculos deben estar aprobadas por PDVSA. La cuantificación del riesgo, será expresada en términos de riesgo individual y/o riesgo social, para efectos de comparación con los criterios de tolerancia.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 1. PROCESO DE ANÁLISIS CUANTITA CUANT ITATIVO TIVO DE RIESGOS (REF. (REF. 1) Descripción del Sistema

Identificar Peligros

Estimar Consecuencias

Estimar Frecuencias

Modificar Diseño / Aplicar (MRR)

Cuantificar Riesgo

¿Nivel de riesgo intolerable?

SI

NO Riesgo mínimo: Fin del proceso o definir medidas de reducción de riesgo sólo en casos que sean evidentes o aplicar ACB si el beneficio es atractivo con respecto al costo

NO

¿Nivel de riesgo en la región reducible? SI

Identificar posibles medidas de reducción del riesgo (MRR) Aplicar Análisis de Costo Beneficio (ACB) a las MRR

¿Es el Nivel de riesgo mínimo? SI FIN

NO





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

La decisión sobre las medidas de reducción de riesgo (MRR) a ser adoptadas deberá estar soportada por un análisis Costo–Beneficio–Riesgo, el cual se describe en la Sección 8. 5.1

Descri scripc pciión del Sist Siste ema En la fase de definición del sistema, deben establecerse los objetivos y metas, alcance del trabajo, nivel de profundidad o detalle e información/data colectada. Estos aspectos se describen a continuación:  Objetivos y Metas: Razón por la cual se desea realizar el ACR. Posibles objetivos son: Determinar Determinar el nivel de riesgo individual a operadores y terceros de un proyecto o instalación existente para ser comparados con los criterios de tolerancia de PDVSA; satisfacer requerimiento corporativos y/o regulatorios; realizar Análisis Costo–Beneficio–Riesgo y planeamiento de emergencia y/o contingencia.  Límites del Sistema: Definir los límites físicos y operativos del sistema.  Nivel de Detalles: Definir cómo las unidades de proceso dentro del sistema serán analizadas.  Colección de Información: Definir que información debe ser recopilada, tales como información sobre condiciones atmosféricas, densidad poblacional, entre otros.

5.2 5.2

Ide Identif ntifiicac cación ión de Peligr ligros os Como su nombre lo indica la identificación de peligros pretende encontrar las condiciones de daño potencial presentes en una planta o proceso. La identificació identif icaciónn de peligros es un paso crítico en el Análisis Cuantitativo Cuantitativo de Riesgos, por cuanto un peligro omitido es un peligro no analizado. Algunos de los métodos y técnicas desarrolladas mundialmente para la identificación de peligros son: – Análisis Preliminar de Peligros (APP). (Preliminary Hazard Analysis – PHA) – Método “Que pasaría si....?” (What If ?) – Estudios de Peligros y Operabilidad Operabilidad (Hazard and Operability Operability Study –HAZOP) – Análisis de Modos y Efectos de Fallas (AMEF), (Failure Mode and Effects Analysis FMEA) – Arbol de Fallas (Fault Tree Analysis – FTA) – Arbol de Eventos (Event Tree Analysis – ETA) ETA) – Análisis de Error Humano – Evaluaciones Técnicas de Seguridad Industrial Los métodos que aplica la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional, en la identificación de peligros son: Análisis Preliminar de Peligros (APP), Que Pasaría Si? (What if?), Estudios de Peligros y Operabilidad (HAZOP) y Evaluaciones Técnicas de Seguridad. En el Anexo B se presenta una breve descripción de estos métodos.





2

MAR.04


5.3 5.3

Indice manual

Indice norma

Estim stima ación ción de Fr Fre ecue uenc nciias La frecuencia de falla de un componente particular (recipiente, tubería, y otros) puede ser deducida a partir de información histórica y si es posible, soportada en juicios de expertos que tomen en cuenta diferencias entre características de la planta analizada y las que pudiesen haber estado envueltas en los registros históricos de fallas. La frecuencia de falla puede ser sintetizada por un Análisis de Arbol de Fallas o de Arbol de Eventos. En el Anexo A se presenta una breve descripción de estas metodologías. Cualquiera sea el enfoque usado, es necesario aplicar un buen juicio de ingeniería para determinar cual información es la más relevante para la planta en cuestión. Generalmente se usa información genérica de fallas obtenidas de varias fuentes, y suponiendo que una planta es operada de acuerdo a estándares razonables, la misma no tendría porque fallar con mayor o menor frecuencia que aquellas en donde se originó la información de fallas. El tipo de base de datos genérica a utilizar depende de la naturaleza del proceso o instalación, según se indica a continuación:

Negocio o Instalación Exploración, Producción y Mejoramiento Tierra Firme y Costa Afuera Refinación, Suministro, y Procesamiento de Gas Sistemas de transmisión: oleoductos, poliductos, gasoductos fuera de instalaciones.

Base de Datos Anexo A Anexo A IR–S–15

El objetivo primordial es manejar una base común de información basada en datos provenientes de diferentes fuentes de la Industria Petrolera y Petroquímica mundial. Esto permite obtener resultados similares en toda la industria, y mantener consistencia en la toma de decisiones y aplicación de inversiones para control de riesgos en las diferentes áreas de operación. 5.4 5.4

Esti Estima maci ción ón de Co Cons nse ecu cuen enci cias as La estimación de consecuencias es el término aplicado al uso de una serie de modelos matemáticos para estimar el área afectada (consecuencias) por los peligros originados en diferentes escenarios de accidentes.

5.4.1

Escenarios Típicamente los escenarios incluidos incluidos en un análisis de consecuencias de una instalación que procese hidrocarburos son:





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

– Fugas de fluidos fluidos tóxicos y/o inflamables/co inflamables/combustibles mbustibles de equipos de proceso, tuberías y tanques de almacenamiento. – Incendios que envuelven fugas de productos inflamables. – Explosiones de nubes de d e vapor. – Ocurrencia de bola de fuego (BLEVE) en recipientes recipientes de proceso proceso presurizados presurizados conteniendo gases licuados inflamables. Las consecuencias originadas por los peligros de los escenarios de accidentes anteriormente listados, incluyen Seres Humanos (Trabajadores/Terceros) y Equipos (Activos): – Exposición de personas a vapores tóxicos – Exposición de personas, equipos eq uipos y propiedades a radiación térmica. – Exposición de personas, equipos y propiedades a ondas de sobrepresión so brepresión o proyección de fragmentos de material producto de la rotura de recipientes. 5.4.2 Modelos de Simulación, Cálculos Dado que la estimación de consecuencias implica un alto nivel de complejidad y requiere una predicción lo más exacta posible del área afectada por cada peligro, es importante usar modelos apropiados para cada escenario específico y al mismo tiempo, aquellos que hayan demostrado proveer predicciones razonablemente precisas comparadas con los resultados obtenidos en pruebas de campo, a gran escala o en accidentes previos. Por cuanto la ejecución de un Análisis Cuantitativo de Riesgos implica la realización de gran cantidad de operaciones matemáticas para la estimación de consecuencias, es recomendable el uso de paquetes computarizados que contengan modelos validados para este fin. En línea con esto PDVSA ha aprobado el uso de las siguientes herramientas de simulación:  PHAST – Det Norske Veritas Veritas  CANARY – Quest Consultants Inc. Un Análisis de Estimación de Consecuencias usualmente consiste de los siguientes sub–estudios: – Cálculo de descarga de sustancias inflamables/combustibles y tóxicas (cantidades, tasas, duración, etc.) – Cálculo de niveles de radiación, sobrepresión y concentraciones inflamables y/o tóxicas. – Estimación de afectación a la integridad física de d e personas y equipos. A continuación se presenta la información mínima requerida para la determinación de las zonas o áreas que podrían podrían estar potencialmente potencialmente expuestas a condiciones peligrosas:





2

MAR.04

Página 9 Menú Principal  

     



5.4.3

Indice manual

Indice norma

Composición, temperatura, y presión del fluido antes del escape. Propiedades físicas, químicas y termodinámicas de los componentes del fluido. Ubicación y orientación del escape. Flujo normal de operación. Tiempo de cierre de válvulas. Volúmenes de recipientes y tanques. Dimensiones de las áreas de represamiento, incluyendo diques de tanques. Condiciones ambientales (velocidad del viento, estabilidad atmosférica, humedad relativa, temperatura del aire/suelo). Características del terreno, así como del área circundante.

Selección de los Tamaños de Orificios de Fugas Debido a la fuerte influencia influencia de los diámetros de orificios de fuga en los resultados de las consecuencias finales, es recomendable establecer tamaño tamaño de agujeros que representen casos o fugas menores, medianas y mayores, donde el rango de tamaños permita evaluar las consecuencias dentro y fuera de los límites de la planta .

Debido a la infinidad de diámetros de tuberías y equipos existentes en una instalación, es fácil intuir que existen infinitas combinaciones de diámetros de tuberías con relación al diámetro equivalente de orificios de fugas. Evaluar cada caso requeriría de gran cantidad de ejercicios de cálculo. Por esto se hace necesario hacer una simplificación que permita llegar a un resultado con la suficiente exactitud como para poder tener una herramienta clara para tomar decisiones. Normalmente las consecuencias de los escenarios evaluados pueden afectar a personas y equipos dentro o fuera del límite de propiedad de la instalación. Para afectación dentro de los límites de propiedad, los tamaños de agujeros pequeños y medianos usualmente dominan el riesgo, debido a que son de mayor probabilidad probab ilidad de ocurrencia, ocurrencia, y para para efectos fuera fuera de la cerca, cerca, tamaños de agujeros medianos y mayores, los cuales dominarán las severidades mayores. En este sentido se recomienda seleccionar los diámetros equivalentes de orificios de fuga dentro de los siguientes rangos: a.

Fuga menor: Orificios de 1/4” hasta 1” de diámetro (6,25–25 mm) Asociadas a fuga a través de empacaduras, uniones, estoperas de equipos rotativos, corrosión, pinchazos, y otros.





2

MAR.04


Indice norma

Fuga mediana: Orificios de 1” hasta 2” de diámetro (25 –50 mm) Asociada a perforación de tuberías o equipos, defectos de fabricación, y otros. c. Fuga mayor: Orificios de 2” hasta 6”. (Dentro de la instalación, rotura total hasta diámetros diámetro s de tuberías de 6” y fuera de la instalación rotura rotura total del diámetro de tubería). El orificio de fuga máximo a ser considerado será el mayor diámetro de fuga posible, del cual se tengan datos estadísticos de falla. Los valores seleccionados en este caso deberán estar soportados por una evaluación previa de la instalación en donde se evalúe la posibilidad cierta de rotura catastrófica. Criterios de Daños Los modelos de estimación de consecuencias se basan en el principio general de que la severidad de una consecuencia es función de la distancia a la fuente de descarga. La consecuencia es también dependiente del objeto del estudio, ya que si el propósito es por ejemplo evaluar efectos sobre el ser humano, las consecuencias pueden ser expresadas como fatalidades o lesiones, mientras que si el objeto es evaluar daño a las las propiedades tales como estructuras estructuras y edificios, las consecuencias pueden ser pérdidas económicas. La mayoría de los estudios cuantitativos de riesgos consideran simultáneamente diversos tipos de resultantes de incidentes (por ejemplo, daños a la propiedad y exposiciones a sustancias inflamables, combustibles y/o tóxicas). Para estimar riesgos, se debe usar una unidad común de medida de consecuencias para cada tipo de efectos (muerte, lesión o pérdida monetaria). La dificultad en comparar diferentes tipos de efectos, ha conducido al uso de las fatalidades (muertes) como el criterio de comparación predominante. Para obtener resultados significativos al usar la técnica del Análisis Cuantitativo de Riesgos, es necesario establecer criterios de daños relacionados con el nivel de peligro de interés para el propósito del estudio. Los criterios de daños están referidos a los efectos de productos tóxicos, incendios y explosiones generados por los escenarios de accidentes que podrían desarrollarse en cada una de las unidades de proceso bajo estudio. Para evaluar los efectos sobre personas, equipos y ambiente como consecuencia de ocurrencia de accidentes, se requiere la adopción de criterios de daños los cuales representan un cierto nivel conocido de consecuencias para una determinada exposición y duración. duración. b.

5.4.4

Indice manual





2

MAR.04


a.

Indice manual

Indice norma

Un método para evaluar la consecuencia de una resultante de un accidente es el modelo de efecto directo el cual predice efectos sobre personas o estructuras basados en criterios predeterminados (por ejemplo, si un individuo es expuesto a una cierta concentración de gas tóxico entonces se supone la muerte del mismo). En realidad las consecuencias pueden no tener la forma de funciones discretas sino conformar funciones de distribución de probabilidad. Un método estadístico de evaluar una consecuencia es el Método Probit, el cual se describe mas adelante. Criterios de Daño para Separación entre Equipos e Instalaciones Efectos de Radiación Térmica 1. Los modelos de efectos de radiación térmica son bastante simples y están sólidamente basados en trabajos experimentales sobre seres humanos, animales y estructuras. Su principal debilidad surge cuando la duración de la exposición no es considerada. Los criterios de daños para radiación sobre seres humanos consideran los efectos sobre piel descubierta. Dada la gran cantidad de información sobre el tema, los modelos de efectos térmicos son fáciles de aplicar para estimar lesiones en humanos. No obstante, los efectos térmicos sobre estructuras son más difíciles de calcular, ya que debido a la radiación y conducción térmica es necesario estimar perfiles de temperatura como consecuencia de un balance de calor neto a través de la estructura. Los criterios de daños más comúnmente utilizados se muestran en la Tabla 1. Los escenarios de mechurrios sólo se utilizan para efectos de separación de equipos e instalaciones y no se consideraran como escenarios para efectos del ACR. TABLA 1. EFECTOS DEBIDO A RADIACION TÉRMICA Intensidad de Efecto Observado 2 Radiación (kW/m ) 1,39 5,00 9,5 11,0

La piel humana puede estar expuesta por un período largo de tiempo sin producirse efectos adversos serios. Buettner [1951] Quemaduras de segundo grado en la piel después de una exposición de 30 segundos. Stoll and Greene [1959] Umbral de dolor alcanzable en 6 segundos; quemaduras de segundo grado después de 20 segundos. Quemaduras de segundo grado en la piel después de una exposición de 10 segundos. Stoll and Greene [1959]





2

MAR.04


Indice manual

Intensidad de Radiación (kW/m2)

Efecto Observado

12

Fusión de plásticos. Gelderblom [1980] Energía mínima requerida para dañar materiales de bajo punto de fusión (aluminio, soldadura, etc.) Este valor es el criterio usado para separar tanques de techo cónico. Degradación del aislamiento de cables eléctricos. EPRI [1979] No causará la ignición espontánea de la madera, a pesar del tiempo de exposición. Koohyar [1967] Límite de exposición segura de los recipientes horizontales para almacenamiento de GLP, que no cuenten con protección térmica. Martinsen, Johnson, and Millsap [1989] Las estructuras hechas de madera arderán espontáneamente después de una exposición de 15 a 20 minutos. U.S. Department of Housing and Urban Development (HUD) Daño a los equipos de proceso. BS 5980 [1990]

13,5 18 21,1 22,1

31,5 37,5 2.

Indice norma

Efectos de Explosiones Las explosiones de gases o vapores inflamables, sean deflagraciones o detonacione detona ciones, s, generan un frente frente de llama que que se mueve a través de la nube desde la fuente de ignición, provocando una onda de choque, o frente de presión. Después que el material combustible es consumido, aunque el frente de llama cesa, la onda de presión continúa su movimiento hacia afuera. Una onda expansiva está conformada por la onda de presión y el viento, siendo la onda de presión la que causa el mayor daño. El daño está basado en una sobrepresión pico resultante del impacto de la onda expansiva sobre una estructura, siendo también función de la tasa de incremento de presión y de la duración de la onda. La Tabla 2 muestra estimados de daños por sobrepresión.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

TABLA 2. DAÑOS PRODUCIDOS POR SOBREPRESIÓN (Ref. 5) Presión Daños (lb/pulg2 man) 0,03 0,04 ,04 0, 1 0 , 15 0,3 0, 4 0,5 0, 7 0 , 75 1,0 1,2 1, 3 2, 0 2, 3 2, 3 2, 5 3,0 3, 4 4, 0 5, 0 5, 7 7, 0 7,0 – 8,0 10,0 12 , 0 15,0 15,0 – 35, 35,00 25 , 0 283 – 30 300

Rotura ocasional de los vidrios de ventanas grandes sometidas a tensión. Nivel de ruido alto (143 dB), falla de vidrios por golpe sónico. Rotura de ventanas pequeñas, sometidas a tensión. Presión típica para rotura de vidrios. “Distancia segura”(probabilidad de 0,95 de que no habrá daños serios por debajo de este valor) Límite de daños estructurales menores. Ventanas pequeñas y grandes generalmente destrozadas, daño ocasional a marcos de ventanas. Daño menor a estructuras de viviendas. Rotura de de ve ventanas pe pequeñas qu que no no es estén so sometidas a tensión. Demolición parcial de estructuras convencionales, haciéndolas inhabitables. Láminas de asbestos, acero o aluminio corrugados fallan y se doblan. Panales de madera (de construcción de casas) destrozados. Marcos de ac acero de de ed edificaciones liligeramente di distorsionados. Colapso parcial de paredes y techos. Paredes de concreto, no reforzados, destrozados. Límite inferior de daño estructural serio. 50% de destrucción de los ladrillos de una casa. Edificaciones, con marcos de acero, deformada y arrancada de sus bases. Rotura de tanques de almacenamiento de crudo. Cemento roto de edificaciones industriales ligeras. Potes de madera arrancados (ej. po potes de electricidad) Destrucción total de las viviendas. Vagones de tren cargados, volteados. Daños y fallas por flexión en paneles de ladrillo con espesor de 8” a 12” Probable destrucción total de edificaciones. Desplazamiento y daños serios a máquinas y herramientas pesadas. Valor umbral para daño pulmonar. Rotur oturaa del del tímp tímpan anoo en en el el 50% 50% de de la la pobl poblac ació ión. n. Daño pulmonar severo. Límite de de abertura de cráteres.





2

MAR.04


b.

Indice manual

Indice norma

Criterios de Daño para Planes de Emergencia/Contingencia 1.

Efectos Tóxicos Entre las diversas razones que dificultan evaluar en forma precisa los efectos causados por exposiciones agudas a sustancias peligrosas, se mencionan: – Los seres humanos humanos experimentan experimentan un amplio amplio rango de efectos adversos adversos a la salud cuya severidad varía con la intensidad y duración de la exposición. – Existe un amplio amplio grado de variación variación de la respuesta respuesta entre individuos individuos de una población típica: adultos, niños, ancianos, enfermos, etc. – No hay suficiente información sobre respuestas de seres humanos a exposición tóxica para permitir una evaluación acertada o precisa del peligro potencial de cada sustancia. – Algunas descargas envuelven componentes múltiples haciendo más compleja la obtención de su comportamiento y efectos sobre seres humanos. El criterio de daños para exposición de personas a productos tóxicos adoptado por la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional para efectos de planeamiento de emergencia y contingencia es el establecido por las guías de planeamiento de respuestas a emergencias o ERPG (Emergency Response Planning Guidelines) publicadas por la Asociación Norteamericana de Higienistas Industriales (AIHA). Tres rangos de concentración han sido definidos para consecuencias de exposición a una sustancia específica con base a las concentraciones máximas por debajo de las cuales se cree que casi todos los individuos pudieran estar expuestos hasta una (1) hora sin: ERPG 1: Experimentar 1: Experimentar más que un efecto leve y transitorio a la salud o percibir un olor desagradable claramente definido. ERPG 2: 2: Experimentar o desarrollar efectos o síntomas irreversibles o serios a la salud que le impidan al individuo tomar acción. ERPG 3: Experimentar 3: Experimentar o desarrollar efectos amenazadores a la salud. En caso de fuga de sustancias tóxicas es recomendable evaluar el criterio de daños IDLH (Inmediatamente Peligroso para la Vida y la Salud) publicado por el National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), a los fines de orientar el tipo de protección personal a utilizar durante la respuesta.





2

MAR.04

Página 15 Menú Principal 2.

Indice manual

Efectos Radiación Térmica y Explosiones Evento Chorro de fuego, piscina incendiada y bola de fuego (BLEVE)

Chorro de fuego y piscina incendiada Bola de fuego BLEVE

Explosiones

Criterio 1,6

Kw/m2

(440 BTU/hr–pie2) 5,0 Kw/m2 (1600 BTU/hr–pie 2) 7,27 Kw/m2 (2700 BTU/hr–pie 2) Dependiente del tiempo de duración (volumen almacenado) 0,3 psig 1,0 psig 2,4 psig

3.

Indice norma

Observaciones Máximo flujo de calor radiante permisible para exposición continua de personas, sin ofrecer peligro significativo. Flujo de calor radiante en el cual podrían ocurrir quemaduras de segundo grado en la piel humana expuesta por 30 segundos. Nivel de radiación para 1% de fatalidad a personas expuestas durante 30 segundos. Nivel de radiación para 1% de fatalidad a personas expuestas.

5% de vidrios rotos. Nivel límite para lesiones por fragmentos de vidrio. Demolición parcial de estructuras convencionales. Nivel de sobrepresión para 1% de fatalidad.

Criterios de Daño para Análisis Cuantitativo de Riesgos A los efectos de cuantificar los efectos a seres humanos, es necesario seleccionar una dosis equivalente para diferentes materiales y tipos de peligros, de manera que el grado de peligro sea similar para todos los efectos. a. Dosis Equivalentes de Daños La selección de las dosis mencionadas debe ser tal que las contribuciones de riesgos separadas para diferentes tipos de peligros peligro s pueden ser integradas en un riesgo total y tratados como una sola entidad. Para efectos del Análisis Cuantitativo de Riesgos en la IPPN se debe considerar como dosis peligrosas las que representan un nivel de daño equivalente al 1%, 50% y 99% de fatalidades (Figura 2A). Esta metodología permite cubrir el 99% de probabilidad de fatalidad en tres rangos manejables. Para obtener el riesgo riesgo total a la fatalidad será necesario sumar las porciones de área dentro de los rangos





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

obtenidos por cada una de las dosis peligrosas antes mencionadas (Figura 2B). Es decir:  Ff = (Ff1 + Ff2 + Ff3) = (100–99)% + (99–50)% + (50–1)% = (1+ 49 + 49)% Ff = 99% » 100% donde: Ff= frecuencia de fatalidad total Ff1= frecuencia de fatalidad en la Zona 1, entre el 100 y 99% Ff2= frecuencia de fatalidad en la Zona 2, entre el 99 y 50% Ff3= frecuencia de fatalidad en la Zona 3, entre el 50% y 1% . No obstante, en el cálculo del riesgo individual donde el factor tiempo–recursos sea determinante se puede utilizar como dosis equivalente el 1% para los cálculos de consecuencias, considerando en el cálculo de riesgo individual una probabilidad de fatalidad del 99%, lo cual arrojaría resultados conservadores, permitiendo tomar decisiones con un mínimo esfuerzo (Figura 2C).





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 2. REPRESENTACÓN REPRESENTACÓN DEL NIVEL DE DAÑO EQUIVALENTE EQUIVALENTE

Fig 2A. CONTORNOS DE FATALIDAD ESTIMADA AL 1%, 50 %, 99%

99 % Fatalidad

1% Fatalidad

Zona 3

Fig 2B. ZONA CONCÉNTRICAS DE FAT FA TALIDAD QUE TOTALIZAN EL 99%

Zona 2 Zona 1

100% Fatalidad

Fig 2C. APROXIMACIÓN DE FATALIDAD FA TALIDAD AL 99% UTILIZANDO RIESGO MÍNIMO INDIVIDUAL AL 1% DE FATALIDAD

50 % Fatalidad

99 % Fatalidad

100% Fatalidad

50 % Fatalidad 1% Fatalidad





2

MAR.04

Página 18 Menú Principal b.

Indice manual

Indice norma

Ecuaciones PROBIT El cálculo del riesgo proveniente de un peligro debe estar basado en un estimado de la probabilidad de que al menos una dosis específica (de gas tóxico, radiación térmica o sobrepresión) esté presente a una distancia distan cia particular de la instalación. La dosis real recibida dependerá de las acciones del individuo (por ejemplo una persona impedida puede no ser capaz de protegerse rápidamente) y el efecto de ésta dependerá de quien la recibe. Por lo tanto, cuando se hacen referencias acerca de la oportunidad de poder escapar a una nube tóxica protegiéndose en un ambiente exterior, o el posible efecto que la dosis específica tendría sobre un individuo, es necesario hacerlo en términos de las características individuales predefinidas. La mayoría de nuestras evaluaciones suponen que el individuo es promedio en sus atributos lo cual determina cual dosis percibiría. En todos los casos también se considera una tolerancia para sensibilidad sensibilidades es especiales especiales a la la exposició exposiciónn (ejempl (ejemplo: o: asilo de ancianos) en una etapa posterior en el procedimiento de evaluación ó en el uso de criterios de riesgos especiales. Para un individuo promedio se pueden hacer juicios acerca de como respondería a dosis específicas o si la dosis puede ser peligrosa o fatal. Para calcular un riesgo individual de muerte, se necesita una correlación entre la probabilidad de muerte y la dosis del peligro en cuestión. Con frecuencia se usa alguna variante de ecuación Probit para este propósito. Estas ecuaciones fueron originalmente desarrolladas para mostrar la proporción de especímenes de prueba en laboratorios que morirían debido a dosis diversas de biocida. Su uso para el cálculo de riesgo individual está basado en suposiciones implícitas implícitas de que todos los individuos tienen iguales posibilidades de morir debido a una dosis particular y que esta probabilidad es igual a la proporción de muertes en una población grande expuesta. La derivación de esta correlación para seres humanos es problemática, problemática, particularmente para productos tóxicos, debido a que existe muy poca información directa que relacione la dosis con el efecto resultante. En este sentido se ha adoptado un enfoque que introduce el concepto de dosis peligrosa. Esta dosis peligrosa causaría en una porción típica de población, incluyendo personas de un amplio rango de sensibilidades, el siguiente espectro de efectos: – Perturbaciones severas de cada individuo. – Una cantidad sustancial de individuos requiere atención médica. – Algunas personas resultan seriamente lesionadas y requieren tratamientos prolongados.





2

MAR.04


c.

Indice manual

Indice norma

– Algunas personas pueden p ueden fallecer. Esto puede ser descrito como si una dosis peligrosa peligrosa tiene el potencial potencial para causar muertes, pero no necesariamente lo hará. hará. Por tanto, el riesgo evaluado es que un individuo (cuyo comportamiento es similar al que se estableció en la suposición acerca de escapar) estará expuesto a tal dosis peligrosa o peor. Efectos de Sustancias Tóxicas Una vez que las zonas de efectos de un accidente son identificadas, es posible utilizar una ecuación Probit para obtener mayor información sobre la magnitud de las consecuencias. El método Probit para sustancias tóxicas se basa en una expresión logarítmica de la siguiente forma: Pr  a  b lnCnt

(1)

donde: Pr = Probit C = Concentración (ppm) t = Tiempo de exposición (min) a, b y n son constantes de letalidad para la ecuac ecuación ión probit. (Tabla (Tabla 3). TABLA 3. CONSTANTES DE TOXICIDAD LETAL PARA PARA ECUACIONES ECUACIONE S PROBIT (Ref. 4)

Sustancia Amoníaco Benceno Bromo Monóxido de Carbono Tetracloruro etraclo ruro de Carbono Cloro Formaldehido Cloruro de Hidrógeno Cianuro de Hidrógeno Fluoruro de Hidrógeno Sulfuro de Hidrógeno Bromuro de Metilo Isocianato de Metilo Dióxido de Nitrógeno

a (ppm) –35,9 –109,78 –9,04 –37,98 –6,29 –8,29 –12,24 –16,85 –29,42 –25,87 –31,42 –56,81 –5,642 –13,79

b (ppm)

n (min)

1,85 5,3 0,92 3,7 0,408 0,92 1,3 2,00 3,008 3,354 3,008 5,27 1,637 1,4

2 2 2 1 2,50 2 2 1,00 1,43 1,00 1,43 1,00 0,653 2





2

MAR.04


Indice manual

Sustancia

Indice norma

a (ppm)

Fosgeno Óxido de propileno Dióxido de Azufre Tolueno

–19,27 –7,415 –15,67 –6,794

b (ppm)

n (min)

3,686 0,509 2,10 0,408

1 2,00 1,00 2,50

Los valores Pr calculados mediante la ecuación (1) deben ser transformados a porcentajes de población afectada (o estimar el número de fatalidades) haciendo uso de la Tabla 4. TABLA 4. TRANSFORMACIÓN DE PROBITS A PORCENTAJES (Ref. 5) %

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

% 99

– 3,72 4,16 4,48 4,75 5,00 5,25 5,52 5,84 6,28

1 2,67 3 ,7 7 4 ,1 9 4 ,5 0 4 ,7 7 5 ,0 3 5 ,2 8 5 ,5 5 5 ,8 8 6 ,3 4

2 2,95 3,82 4,23 4,53 4,80 5,05 5,31 5,58 5,92 6,41

3 3,12 3 ,8 7 4 ,2 6 4 ,5 6 4 ,8 2 5 ,0 8 5 ,3 3 5 ,6 1 5 ,9 5 6 ,4 8

4 3,25 3,92 4,29 4,59 4,85 5,10 5,36 5,64 5,99 6,55

5 3,36 3 ,9 6 4 ,3 3 4 ,6 1 4 ,8 7 5 ,1 3 5 ,3 9 5 ,6 7 6 ,0 4 6 ,6 4

6 3,45 4 ,0 1 4 ,3 6 4 ,6 4 4 ,9 0 5 ,1 5 5 ,0 1 5 ,7 1 6 ,0 8 6 ,7 5

7 3,52 4 ,0 5 4 ,3 9 4 ,6 7 4 ,9 2 5 ,1 8 5 ,4 4 5 ,7 4 6 ,1 3 6 ,8 8

8 3,59 4 ,0 8 4 ,4 2 4 ,6 9 4 ,9 5 5 ,2 0 5 ,4 7 5 ,7 7 6 ,1 8 7 ,0 5

9 3,66 4 ,1 2 4 ,4 5 4 ,7 2 4 ,9 7 5 ,2 3 5 ,5 0 5 ,8 1 6 ,2 3 7 ,3 3

0,0 7,33

0 ,1 7 ,3 7

0,2 7,41

0 ,3 7 ,4 6

0,4 7,51

0 ,5 7 ,5 8

0 ,6 7 ,6 5

0 ,7 7 ,7 5

0 ,8 7 ,8 8

0 ,9 8 ,0 9

d.

Efectos de la Radiación Térmica La ecuación Probit que modela los daños a las personas debido a una dosis térmica es:

 

4 3 Pr   12,8  2,56ln tI 4 10

donde: Pr = Probit t = duración de la exposición (seg) I = Intensidad de radiación térmica (W/m 2)

(2)





2

MAR.04


e.

Indice manual

Indice norma

Para tiempos prolongados de exposición a radiación térmica los resultados no ofrecen mucha precisión. Los valores Pr calculados mediante la ecuación (2) deben ser transformados a porcentajes de población afectada (o estimar el número de fatalidades) haciendo uso de la Tabla 4. Efectos de Explosiones La ecuación Probit para el cálculo de fatalidades considerando únicamente los efectos de la onda de sobrepresión es: Pr  1,47  1, 37 ln P

(3)

donde: Pr = Probit P = Pico de sobrepresión (psi) Los valores Pr calculados mediante la ecuación (3) deben ser transformados a porcentajes de población afectada (o estimar el número de fatalidades) haciendo uso de la Tabla 4. En la Tabla 5 se presenta un resumen de los niveles de daño sugeridos para los ACR.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

TABLA 5. NIVELES DE DAÑO SUGERIDOS PARA PARA PÚBLICO, TRABAJADORES Y EQUIPOS Peligro Radiación (piscina incendiada y chorro de fuego)

Fogonazo

Duración de la Exposición Ecua Ecuaci cióón Pro Probi bitt 1% nivel de afectación 50% nivel de afectación 99% nivel de afectación Duración de la Exposición Ecuación Probit Nivel de afectación Duración de la Exposición

Público

Trabajador

Equipos

30 seg

30 seg

Continua

Pr = –1 –12,8 2,8 + 2,56 2,56 ln (t•I4/3)10 –4

Pr= –12,8 + 2,56 ln (t•I4/3)10 –4

Pr= – 7,525 + 4,084 ln (I)

7,27 kW/m2 (1 ( 1% fatalidad)

7,27 kW/m2 (1 ( 1% fatalidad)

12,1 kW/m2 (1% daño)

14,89 kW/m2 (5 (50% fatalidad)


21,5 kW/m2 (50% daño)



38,0 kW/m2 (99% daño)

Instantánea

Instantánea

Instantánea

No Aplica

No Aplica

No Aplica

LFL (100% fatalidad)

LFL (100% fatalidad)

LFL (1% daño)

Duración bola de fuego


Ecua Ecuaci cióón Pro Probi bitt

Pr= Pr= –1 –12,8 2,8 + 2,56 2,56 ln (t(t•I4/3) 10 –4

Pr= –12,8 + 2,56 ln (t•I4/3) 10 –4

No Aplica

Nivel de afectación

Dependiente de la bola de fuego

Dependiente de la bola de fuego

Dentro bola de fuego– 25% daño Fuera bola de fuego – 0% daño

BLEVE

Sobrepresión

Exposición a Gas Tóxico (Ejemplo: H2S)

Duración de la Exposición Ecuación Probit 1% nivel de afectación 50% nivel de afectación 99% nivel de afectación Duración de la Exposición Ecua Ecuaci ción ón Prob Probitit Nivel de afectación


Instantánea

Instantánea

Instantánea

Pr= 1,47 + 1,37 ln (P)

Pr= 1,47 + 1,37 ln (P)

Pr =2,008 + 2,92 ln (P)

2,40 psig (1% fatalidad)


1,25 psig (1% daño)




72,0 psig (99% fatalidad



Dependiente del escape

Dependiente del escape

Pr= Pr= –31, –31,42 42 + 3,00 3,0088 ln (C1,43•t) Dependiente de la duración del escape y el tiempo de exposición esperado

Pr=–31,42 + 3,00 ,008 ln (C1,43•t) Dependiente de la duración del escape, el tiempo de exposición esperado y el entrenamiento del operador

No Aplica





2

MAR.04


6

Indice manual

Indice norma

CUANTIFICACIÓN DE DEL L RIESGO Las medidas más comunes de cuantificación del riesgo son las llamadas riesgo individual y riesgo social, que combinan la información de posibilidad y magnitud de las pérdidas o lesiones provenientes de un peligro. La medida del riesgo individual considera el riesgo de un ser humano que pueda estar en cualquier punto de la zona de efectos del accidente y la medida del riesgo social considera el riesgo a las poblaciones que están en tales zonas de efectos. 6.1 6.1

Ries iesgo Indiv dividua uall y Soc Social

6.1.1

Riesgo Individual Puede definirse riesgo individual como el riesgo a una persona en la proximidad de un peligro, considerando la naturaleza de la lesión al individuo, la posibilidad de que la misma ocurra y el período de tiempo en que puede ocurrir. Aún cuando las lesiones son de gran preocupación hay limitada información disponible sobre el grado de las lesiones, por tanto, los análisis cuantitativos de riesgos frecuentemente estiman el riesgo de lesiones irreversibles irreversibles o fatalidades para las cuales existen más estadísticas registradas. El riesgo individual puede ser estimado para los individuos más expuestos, para grupos de individuos en lugares determinados o para un individuo promedio en una zona de efectos. El riesgo individual para un nivel específico de daño se calcula tomando en consideración las siguientes variables: (i)

La frecu recuen enci ciaa del del even evento to..

(ii)

La probabi probabilid lidad ad de que que el efect efectoo del event eventoo llegue llegue a la ubica ubicación ción espec específi ífica. ca. Esto incluye las variables climáticas y de dirección del viento, con el consiguiente cambio de dispersión.

(iii) (iii) La proba probabil bilida idadd de que que una una persona persona esté esté en el lugar lugar.. (iv) La probabil probabilidad idad de fatalid fatalidad ad dada dada la dosis de exposició exposiciónn específic específica. a. 6.1.2

Riesgo Social El riesgo social es una relación entre la frecuencia y el número de personas de una población sometidas a un nivel específico de lesiones y daños debido a la ocurrencia de un accidente. En caso de accidentes mayores con potencial para afectar a grupos de personas, el riesgo social constituye una medida del riesgo a tal grupo de personas y es expresado frecuentemente en términos de distribución distribución de frecuencia de eventos de resultantes múltiples. Sin embargo, el riesgo social también puede ser expresado en términos similares a los riesgos individuales.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

El cálculo del riesgo social requiere la misma información de frecuencia y consecuencias que el riesgo individual, pero adicionalmente requiere una definición de la población en riesgo alrededor de la instalación. Esta definición puede incluir el tipo de población (por ejemplo: residencial, industrial, industrial, escolar), y la probabilidad de que las personas estén presentes y desprotegidas al momento de ocurrir el accidente. El riesgo social para un nivel específico de daño se calcula tomando en consideración los siguientes factores: (i) Frecue cuencia de del ev evento. (ii) (ii) La proba probabil bilida idadd de que que el event eventoo llegue llegue a una una ubica ubicació ciónn especí específic fica, a, considerando variables climáticas y la dirección del viento, con el consiguiente cambio de dispersión. (iii) (iii) La probab probabili ilidad dad de de que una o vari varias as perso personas nas estén estén en el lugar lugar.. (iv) La probabil probabilidad idad de fatalid fatalidad ad dada dada la dosis de exposició exposiciónn específic específica. a. (v) (v) El núm númer eroo de pers person onas as afec afecta tada dass por el el even evento to.. Debido a que el cálculo de riesgo individual y social a terceros es extenso se recomienda seguir los pasos siguientes para determinar la necesidad de su aplicación:  Primer Paso: Determinar Paso: Determinar las consecuencias del escenario “Peor Caso” de manera de verificar si la misma alcanza a terceros (poblaciones, centros poblados, y otros). Entre los escenarios “peor caso” usualmente se consideran roturas totales de tuberías de mayor diámetro, escape de inventarios de recipientes mayores, fallas catastróficas catastróficas de recipientes, recipientes, BLEVE, y otros. Si los terceros no son alcanzados, entonces no es requerido determinar el riesgo individual y social a terceros. Es importante destacar que en éste primer paso, el cálculo de consecuencia consecuenciass será suficiente. suficiente.  Segundo Paso: En Paso: En el caso que uno de los escenarios “Peor Caso” alcance a terceros, el cálculo de riesgo individual y social a terceros debe ser realizado, considerando todos los orificios de fugas indicados en la sección anterior. Aunque el riesgo social y el riesgo individual son presentaciones diferentes de la misma suerte de combinaciones de frecuencias y coincidencias de accidentes, el siguiente ejemplo puede ilustrar mejor la diferencia entre riesgo social e individual. Un edificio de oficinas localizado cerca de una planta química ocupa a cuatrocientas personas durante el horario de oficina y a un vigilante el resto del tiempo. Si la posibilidad de que un accidente que cause una fatalidad fatalidad en el edificio es constante durante todo el día, cada individuo en ese edificio esta sujeto a un cierto riesgo individual el cual es independiente del número de personas presentes, es decir, es el mismo para cada una de las cuatrocientas personas del edificio durante horas de oficina y para el único vigilante en otros momentos. Sin





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

embargo, el riesgo social es significativamente mayor durante horas de oficina, que en otro momento. 6.1.3

6.2 6.2

Consideraciones para el ACR Para el cálculo del riesgo Individual y social el número de escenarios se verá incrementado de acuerdo al número de variables consideradas (dirección del viento, velocidad del viento, estabilidad atmosférica, dirección dirección del escape, otros) y por ende el tiempo para la determinación del mismo será mayor. Como ejemplo, consideraremos que 20 escenarios (evento final) fueron seleccionados por medio de los arboles de fallas y eventos de 10 peligros identificados. Ahora bien, tomando en cuenta que existen 16 posibilidades de dirección del viento, 6 estabilidades atmosféricas y 6 velocidades de viento que dan como resultados 576 combinaciones de cada escenario, debería realizarse 576 cálculos de consecuencias para cada escenario seleccionado. No obstante, aunque no todas las combinaciones son significativas, una gran mayoría lo es, por lo cual es recomendable utilizar un buen criterio para la selección y descarte de las mismas.

Metodo Metodolog logía ía de Cálc Cálculo ulo de Ri Ries esgo go Ind Indiv ividu idual al y Rie Riesg sgo o Soci Social al

Un método para cuantificar el riesgo es el de combinar la frecuencia y la severidad de los accidentes. Existen varias formas en las cuales el riesgo resultante puede ser presentado pero para nuestros propósitos utilizaremos el riesgo individual y el riesgo social como se describe a continuación. 6.2.1

Riesgo Individual El riesgo individual se define como aquel al que está expuesta una persona que se encuentra cerca de un peligro, incluyendo incluyendo la naturaleza del daño al individuo, la probabilidad que ocurra el daño y el período durante el cual puede producirse dicho daño. El riesgo individual se puede estimar para la mayoría de los individuos expuestos, para grupos de individuos en lugares determinados o para un individuo promedio en una zona de afectación. El riesgo individual será calculado con base al procedimiento de contorno (Ver Figura 3) de riesgo. Este método muestra la distribución Geográfica del riesgo individual, señalando la frecuencia esperada de un evento capaz de causar un nivel específico específico de daño en un sitio indicado, indicado, independientemen independientemente te de que alguien alguien esté presente o no en ese sitio para sufrir ese daño. A continuación se presenta la expresión matemática para el cálculo del riesgo individual:





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

n

RI 

 RI

x,y,i

i1

donde: RIx,y = RIx,y x,y ,i= n=

Riesgo individual total para cualquier persona a una ubicación geográfica dada x,y. Riesgo Riesgo indivi individual dual total total para para cual cualqui quier er person personaa a una ubicaci ubicación ón geográfica dada x,y, para cada escenario.i. Número to total de de es escenarios co considerados en en el el an análisis. RI x,y,i  f i Pf,i F i  f i Po,i Poc,i

donde: Fi = fi = Po,i= Poc,i= Pf,i=

Frecuencia del escenario. Frecuencia de fuga o rotura (año–1). Probabilidad de ignición. Prob Probab abililid idad ad de de dire direcc cció iónn y vel veloc ocid idad ad de de vie vient ntoo y est estab abililid idad ad atmosférica. Prob Probab abililiidad dad de fat fatal aliidad dad dad dadaa la la dos dosis is de expo exposi sici ción ón espe especí cífifica ca.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 3. PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DE CONTORNOS DE RIESGO INDIVIDUAL Lista de Escenarios/Eventos

Análisis de Frecuencias Determinar la frecuencia de todos los escenarios

Análisis de Consecuencia Determinar la zona afectada para todos los escenarios

Seleccionar área de procesos

Determinar el riesgo individual en el área

¿Riesgo calculado para todas las áreas?

NO

SI Graficar resultados de Riesgo Individual en mapa o plano





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

6.2.2

Riesgo Social El riesgo social es una medida del riesgo al cual está expuesto un grupo de personas, por lo tanto a partir de los contornos de riesgo individual, se estimará el número de fatalidades en función de la distribución y características demográficas de la población afectada; que luego se pueden representar mediante una Curva F–N (Ver Figura 4). Fig 4. PROCEDIMIENTO PARA PARA EL CÁLCULO DE CONTORNOS DE RIESGO SOCIAL Lista de Escenarios/Eventos

Análisis de Frecuencias Determinar la frecuencia de todos los escenarios

Análisis de Consecuencia Determinar la zona afectada para todos los escenarios

Seleccionar cada evento

Data de distribución de población

Determinar el número de fatalidades para el evento seleccionado

¿Todos los escenarios/eventos NO fueron considerados? SI Listar todos los escenarios / eventos con su frecuencia y número de fatalidades asociada

Colocar los resultados en forma de frecuencia acumulativa





2

MAR.04


6.3

Indice manual

Indice norma

Repre Represe senta ntaci ción ón del Ri Ries esgo go Ind Indiv ividu idual al y Socia Social l

6.3.1

Representación de Riesgo Individual Las formas comunes de presentación del riesgo individual son los dibujos y gráficos de contorno de riesgo y los perfiles de riesgos individuales. El gráfico de contorno de riesgo muestra estimados de riesgos individuales en puntos específicos sobre un mapa (Figura 5). Los contornos de riesgos (Curvas Isoriesgo) conectan puntos de igual riesgo alrededor de la instalación lo cual facilita que lugares de vulnerabilidad particular (por ejemplo escuelas, hospitales, concentración de población) puedan ser rápidamente identificadas.

6.3.2

Representación del Riesgo Social El riesgo social será expresado en términos de la curva Frecuencia – Número de Fatalidad (FN), la cual es una representación gráfica del riesgo tomando en cuenta la frecuencia (F) de un accidente versus la cantidad de fatalidades expresadas para ese accidente (N). El resultado de esta representación es una serie de puntos discretos tal como se muestra en la Figura 6., a partir de los cuales se construye la curva (FN) conectando los puntos que están más altos y alejados hacia la derecha. Normalmente se utiliza una escala logarítmica, ya que la frecuencia y el número de fatalidades se ubican en un rango de varios ordenes de magnitud. También es usual mostrar las contribuciones de accidentes seleccionados a la curva FN total, dado que esto ayuda a la identificación de los mayores contribuyentes al riesgo. Otra forma de presentación del riesgo social es una tabulación del riesgo para diferentes diferen tes agrupaciones de personas afectadas (por ejemplo ejemplo 1 a 10; 11 a 100;101 a 1000 personas). En general, accidentes con frecuencias de ocurrencia mayores causan menor cantidad de fatalidades que los accidentes con frecuencias menores. La ventaja de la curva FN es que ilustra claramente la relación entre la frecuencia de los accidentes (F) y su severidad (N), mientras que su principal desventaja radica en la dificultad de comparar los riesgos asociados con otras actividades o eventos.





2

MAR.04


Indice manual

Fig 5. EJEMPLO DE CONTORNO DE RIESGO INDIVIDUAL

Indice norma





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 6. EJEMPLO DE REPRESENTACIÓN REPRESENTACIÓN DE RIESGO SOCIAL CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA FRCUENCIA – NÚMERO DE FATALIDADES (FN) (Ref. 6)

F R E C U E N C I A

10 –4

10 –4

10 –5

10 –5 F R E C U E N C I A

10 –6 10 –7 10 –8

10 –6 10 –7 10 –8

10 –9

10 –9 1

10

100

1.000

1

NUMERO DE FATALIDADES FATALIDADES

100

1.000


10 –4

F R E C U E N C I A

10

10 –4

10 –5

F R E C U E N C I A

10 –6 10 –7

10 –5

10 –6 10 –7

10 –8

10 –8

10 –9

10 –9 1

10

100

1.000


1

10

100

1.000






2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

6.4 6.4

Ince Incert rtid idum umbr bre e y Sens Sensib ibil ilid idad ad La incertidumbre y la sensibilidad son materia de consideración especial en la utilización de resultados del ACR. El análisis de incertidumbre es usado para estimar el efecto de las incertidumbres de la información y del modelo en el estimado de riesgos; mientras que el análisis de sensibilidad estima el efecto efecto de variar la entrada a los componentes de los modelos o los modelos en si mismo, individualmente o en combinación. 6.4.1 Incertidumbre Tres fuentes genéricas de incertidumbre son: a. La ince incert rtid idum umbr bree del del mode modelo lo.. Refleja las debilidades, deficiencias y la falta de adecuación intrínseca de cualquier cualqu ier modelo y es una medida del grado de falla de un modelo en representar representar la realidad. b. Ince Incert rtid idum umbr bree de la info inform rmac ació ión. n. La incertidumbre de los parámetros de entrada a los modelos resultan de información no disponible e incompleta y la necesidad de llenar estos vacíos a través de estimaciones, inferencias u opiniones expertas. c. La ince incert rtid idum umbr bree de de cal calid idad ad gener general al.. Proviene de la dificultad de identificar todos los accidentes potenciales y de la representatividad representatividad de los accidentes escogidos para el análisis. La incertidumbre surge del desconocimiento de las contribuciones combinadas al riesgo, de los accidentes que han sido omitidos. 6.4.2 Sensibilidad El análisis de sensibilidad puede identificar los potenciales contribuyentes mayores a la incertidumbre global en una larga lista de accidentes. También puede identificar cuales modelos, suposiciones e información son importantes para el estimado final del riesgo. Debido al gran número de parámetros envueltos en una evaluación de riesgo no es práctico hacer análisis de sensibilidad a cada uno de los parámetros, sin embargo puede ser evaluada la sensibilidad para parámetros que se suponen importantes o reconocidos como de alta incertidumbre.

7

CRITERIOS DE DE TO TOLERANCIA Decidir Decidi r si un riesgo es tolerable o no es siempre un tema delicado y subjetivo, subjetivo, que depende en gran parte de la opinión particular de cada persona. Sin embargo, es necesario disponer de criterios de tolerancia de riesgos, puesto que de otra forma no existe medio absoluto para evaluar el significado de los resultados de un Análisis Cuantitativo de Riesgos, ni tampoco de formular recomendaciones adecuadas.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Los criterios de tolerancia de riesgos definidos en esta sección, reflejan el nivel de riesgo tácitamente permisible el cual viene dado por un balance entre la buena práctica de diseño, operación y mantenimiento y los recursos disponibles para reducir riesgos. Estos criterios fijan el límite hasta donde se podrá disminuir un riesgo a través de medidas de ingeniería para reducir su frecuencia de ocurrencia y sus consecuencias, el cual lógicamente coincidirá con el límite a partir del cual se deberá invertir en la elaboración de planes de contingencia tendentes a reducir las consecuencias de tales riesgos. La tolerancia de un riesgo es una cuestión sumamente delicada, dado que está asociada con la percepción de la severidad de las consecuencias potenciales de un accidente, especialmente cuando afecta al público en general. Los riesgos multidimensionales que involucran a personas, medio ambiente y activos requieren de consideraciones adicionales en el análisis costo–beneficio. Reconociendo las dificultades implícitas en juzgar la tolerabilidad de riesgos, se decidió adoptar un enfoque de región de riesgo antes que valores límite estrictos, lo cual es la tendencia hoy en día a nivel mundial, tal como lo demuestran informes e investigaciones recientes. Para ello, se decidió fijar tres áreas bien demarcadas como son: – Una superior en la cual el nivel de riesgos es intolerable y por lo tanto debe ser reducido. – Una inferior inferior,, en en la la cual cual el nivel nivel de riesg riesgoo es es mínimo y mínimo y por tanto no preocupante. – Un área área intermedi intermediaa entre entre las dos anterior anteriores, es, donde donde es deseable deseable una reducció reducciónn del nivel de riesgo, pero sujeta a un análisis costo–beneficio. 7.1 7.1

Crit Criter erio io de Tol Toler eran anci cia a de Ri Ries esgo go Ind Indiv ivid idua ual l

La tolerancia del riesgo proveniente de una instalación industrial puede ser juzgada comparando los estimados de riesgo individual anual con los riesgos asociados a ciertas actividades conocidas; al hacer esta comparación se reconoce que generalmente los riesgos a los cuales las personas se encuentran expuestas pueden ser agrupados en dos categorías: voluntarios voluntarios e involuntarios. Ejemplo de exposiciones voluntarias al riesgo, son actividades tales como, “motocross”, escalar montañas, volar en aviones a viones comerciales o privados, correr automóviles y trabajar en una instalación industrial. Ejemplos de exposiciones involuntarias a riesgos lo constituyen las descargas eléctricas, enfermedades, huracanes y personas localizadas en áreas residenciales o recreacionales cerca de instalaciones industriales.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Respecto a los riesgos de instalaciones industriales, sus trabajadores son clasificados como receptores voluntarios de riesgo y las personas viviendo en áreas residenciales cercanas son clasificadas como receptores involuntarios de riesgo. Se puede pensar que la aceptación voluntaria de un riesgo es aproximadamente el mismo que el de aceptación de la muerte por enfermedad, este valor es aproximadamente 1 x 10 –6 fatalidades por persona hora de exposición o asumiendo una exposición continua 8760 horas por año, es 8,76 x 10 –3 fatalidades por persona año. Así mismo, se estima que el nivel de riesgo tolerable para una exposición involuntaria es una en mil (1:1000) del valor de la exposición voluntaria, es decir aproximadamente 1 x 10 –6 fatalidades por persona año, o una posibilidad en un millón. En consideración a lo antes expuesto, los criterios de tolerancia de riesgo individual fijados por la Industria Petrolera y Petroquímica nacional se indican en la Tabla 6: TABLA 6. CRITERIOS DE TOLERANCIA DE RIESGO INDIVIDUAL Etapas

Riesgo Individual a Terceros Descripción

f > 1,0 x 10 –5 / año 1,0 x 10 –6 < f ≤ 1,0 x 10 –5 / año año f

≤

1,0 x 10 –6 / año

Intolerable Reduc educib ible le:: Apli Apliccació aciónn de Anál Anális isis is Costo–Beneficio–Riesgo Mínimo

Riesgo Individual al Trabajador Etapas Descripción f > 1,0 x 10 –3 / año 1,0 x 10 –4 < f ≤ 1,0 x 10 –3 / año año f

7.2 7.2

≤

1,0 x 10 –4 / año

Intolerable Reduc educib ible le:: Apli Apliccació aciónn de Anál Anális isis is Costo–Beneficio–Riesgo Mínimo

Crit Criter erio io de Toler oleran anci cia a del del Ri Ries esgo go Soci Social al

En la Figura 7 se muestra el criterio de riesgo social adoptado por PDVSA, el cual debe ser aplicado a todas las instalaciones con potencial de afectación a terceros.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 7. CRITERIO PDVSA DE TOLERANCIA DE RIESGO SOCIAL

10 –1

) F ( o ñ a / s e d a d i l a t a F s á m o N e d a i c n e u c e r F

10 –2 10 –3

Riesgo Intolerable

10 –4 10 –5

Riesgo Reducible

10 –6 10 –7

Riesgo Mínimo

10 –8 10 –9 1

10

100 1000 Número de Fatalidades (N)

1 0000





2

MAR.04


7.3 7.3

Indice norma

Aplica Apli caci ción ón de los los Cri Crite teri rios os de Toler oleran anci cia a La comparación de un riesgo con los criterios antes definidos, puede ubicar el nivel de riesgo analizado en cualquiera de los siguientes casos: Intolerable

Es inaceptable la condición presente y resulta obligatorio adoptar medidas que reduzcan la frecuencia de ocurrencia y/o la severidad de los potenciales accidentes. Es importante agotar en primera instancia todas las posibilidades de medidas de ingeniería conducentes a reducir la frecuencia de ocurrencia del accidente, siendo inaceptable pretender únicamente la adopción de medidas dirigidas a la reducción de consecuencias.

Reducible

Deben evaluarse las medidas individuales o combinaciones de ellas, mediante la aplicación de un análisis costo– beneficio, que fundamente la justificación económica de las propuestas, a efecto de facilitar la toma de decisiones. Es aconsejable visualizar todas las opciones de reducción del riesgo, a través de la combinación de medidas de ingeniería y/o administrativas, que permiten la disminución de la frecuencia de ocurrencia y/o minimización de consecuencias de los posibles accidentes. Dar prioridad a las medidas de ingeniería dirigidas a la reducción de frecuencia de ocurrencia de los eventos indeseables, y luego complementar las mismas con las medidas (de ingeniería o administrativas), que minimicen y atenúen las consecuencias de los mismos. El riesgo es tolerable y no es imperativo aplicar medidas de reducción del riesgo. No obstante, si se visualizan medidas obvias que contribuyan a reducir aún más el riesgo y la aplicación del análisis costo – beneficio favorece la implantación de tales medidas, las mismas deberían adoptarse.

Mínimo

8

Indice manual

ANÁLISIS COS COSTO–BENEFICIO 8.1

Metodología El objetivo último de un Análisis Cuantitativo de Riesgos es alcanzar un nivel tolerable de riesgo a un costo razonable. Al comparar el nivel de riesgo resultante con los criterios de tolerancia establecidos por la industria, se deben evaluar la efectividad y rentabilidad de las medidas de control y mitigación propuestas, especialmente si el riesgo está en el área intermedia o “reducible”. Es difícil asignar límites razonables a la inversión para el mejoramiento del nivel de seguridad de una actividad particular. La reducción en el nivel de riesgo, aún cuando sea marginal, se puede lograr prácticamente en todos los casos a través de grandes inversiones de capital; (Ver Figura 8) no obstante, la realidad nos





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

indica que a medida que se incrementa la inversión, los beneficios decrecen rápidamente incidiendo en la rentabilidad y surgiendo la interrogante de si el dinero podría ser mejor empleado en otros aspectos del negocio. En el método Costo–Beneficio, el costo de cambiar el sistema para hacerlo mas seguro es comparado con los beneficios de tener menos fallas serias, o eventos con menores consecuencias o pérdidas. Este método permite hacer explícitas las comparaciones numéricas que ayudan el proceso de toma de decisiones. Adicionalmente, se puede aplicar costo–beneficio–riesgo para evaluar varias tecnologías o alternativas de reducción de riesgo. El Análisis Costo–Beneficio toma en cuenta la posibilidad de ocurrencia de un evento riesgoso con pérdidas humanas, daños materiales, así como la pérdida de producción durante los períodos de parada para reparación de los daños. Lógicamente, Lógica mente, si este valor es mayor que el costo de las medidas propuestas para reducir el riesgo, estas últimas son económicamente justificables. El Sistema Costo–Beneficio–Riesgo (CBR) es una herramienta que distribuye las pérdidas económicas de no ejecutar una medida de reducción de riesgo (beneficios) en el período de vida útil del proyecto y calcula el valor presente neto, es decir la diferencia entre el costo de la propuesta y los beneficios esperados, en términos de reducción de probabilidad/severidad y mejoras en la eficiencia. El procedimiento CBR forma parte de las Mejores Prácticas de Ingeniería/Proyectos y Procedimientos Corporativos sobre Confiabilidad. 8.2

Personal Afectado Se puede afirmar que todo el mundo coincide en que el valor de la vida humana es infinito, no obstante esto no nos proporciona ningún elemento práctico que nos permita elegir alternativas de solución y por lo tanto no tiene ninguna aplicación. Por otro lado, los recursos económicos son siempre limitados y no es posible asignar asigna r su totalidad a la salvación de la vida humana. Esto nos lleva a pensar que la única posición justa y factible de adoptar, es la de salvar la mayor cantidad de vidas humanas con los recursos económicos disponibles. Es conveniente reconocer que este es un tema sumamente álgido y debatido a nivel mundial. Hasta ahora, no hay un acuerdo al respecto, así N.C. Lind (Ref. 8) “propone un cifra de 2 x 106 US.$ por vida humana”, A.B. Fleishman y M.S Hogh (Ref. 9) “proponen un valor entre 4 x 105 y 6 x 106 US.$”, mientras que S.B Gibson (Ref. 10) “establece un rango entre 2 x 105 y 2 x 106 US$”. Como se puede ver, una cifra alrededor de 2 x 106 US$ parece bastante sensible para la realidad de países desarrollados como son los europeos, Canadá y EE.UU. Por lo antes expuesto, se propone una cifra de 5 x 10 5 US$ por cada fatalidad evitada, o en otras palabras, por persona afectada, para efectos de aplicación del Análisis Costo–Beneficio en las evaluaciones de riesgo, llevadas a cabo en nuestras instalaciones.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Fig 8. REPRESENTACIÓN REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA INVERSIÓN EN MEDIDAS DE CONTROL VS. RIESGO RESIDUAL (REF. (REF. 7)

P E R D I D A S

2I

1

B

N V E R S I Ó N M E D I D A S

E N

D E C O N T R O L B s. / A Ñ O

4 3

A B s. / A Ñ O

PERSONAL AFECTADO

DAÑOS MATERIALES

0 RIESGO ALTO

NIVEL DE RIESGO

RIESGO BAJO

NOTA: Las líneas rellenas bajo los puntos 1, 2, 3 y 4 representan el costo de inversión en medidas de control.





2

MAR.04


9

Indice manual

Indice norma

REFERENCIAS BIB BIBLIOGRÁFICAS 1. Rodríguez, Rodríguez, J.A; Prelimi Preliminary nary major major hazard hazard analysis analysis of the New Eastern Eastern Refinery, Refinery, The University Un iversity of Sheffield, Sheffield (U.K.), 1992. 1992 . 2. CCPS, Guideli Guidelines nes for Hazard Hazard Evaluation Evaluation Procedures, Procedures, American American Institu Institute te of Chemical Engineers, New York, 1985. 3. AIHA, Emergency Emergency Response Response Planning Guidelines Guidelines (ERPG), (ERPG), AIHA, AIHA, New York York 1992. 4. CCPS, Guidelines Guidelines for Chemical Chemical Process Quantit Quantitative ative Risk Risk Analysis. Analysis. American American Institute of Chemical Engineers, New York, 1989 5. Crowl, Crowl, D.A., and Lowar J.F, J.F, Chemical Process Process Safety: Fundamenta Fundamentals ls with applications, Prentice Hall, New Jersey, 1990. 6. Energy Analysts Inc., Process Process plant plant safety safety and security security:: course notes, Energy Energy Analysts Inc., Norman (USA), 1989. 7. Rodríguez, Rodríguez, J.A. Aplicac Aplicación ión de criterio criterioss de tolerancia tolerancia de riesgos riesgos y costo–beneficio en los estudios de análisis de riesgos de la industria petrolera y petroquímica venezolana, ARPEL, México, 1991. 8. Lind. N.C. N.C. El Tratam Tratamiento iento de los Riesgos: Riesgos: Un Enfoque Enfoque Canadiense Canadiense Global. Revista MAPFRE Seguridad. MAPFRE, Madrid, 2do. Trimestre 1990. 9. Fleishman, Fleishman, A.b. and and Hough M.S., M.S., The The Use of Cost Cost – Benefit Benefit Analis Analisys ys in Evaluating the Acceptability of Industrial Risks: An Illustrative Case Study. 6th International Symposium: “Loss Prevention and Safety Promotion in the Process Industries”. Oslo, 1989. 10.Gibson; S.B. Risk Criteria in Hazard Analysis CEP CEP,, London, 1976. 19 76. 11.E&P Forum Hydrocarbon Leak and Ignition Data Base, E&P Forum London 1992. 12.CCPS. Guidelines for Process Equipment Reliability Data. AICHE, N.Y. 1989. 13.Cox, 13. Cox, A.W., A.W., Lees F.P F.P.. and Ang, M.L., Classification of hazardous locations, The Institution of Chemical Engineers, Rugby (U.K), 1991. 14.Imperial Chemical Industries, Hazard and Reliability Manual, ICI, Runcorn (U.K.), 1988. A





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

ANEXO A BASE DE DATOS DE FALLAS DE EQUIPOS A.1

Datos Estadísticos

Uno de los aspectos más importantes en los Análisis Cuantitativos de Riesgos es la evaluación de la frecuencia con que puede ocurrir un accidente determinado, que ha sido identificado como potencialmente factible de suceder. Actualmente, la Industria Petrolera y Petroquímica Nacional no cuenta con una base de datos estadísticos de fallas de equipos, indispensable para efectuar las evaluaciones de frecuencia de accidentes. En el presente anexo se establecen las tasas de fallas referenciales a ser usadas en las evaluaciones que realiza la industria. La información aquí contenida, es una recopilación de una serie de información proveniente de diversas fuentes de diferentes países, industrias y ambientes, por lo cual debe ser utilizada empleando el más sano criterio de ingeniería para evitar errores de juicio, que posteriormente se conviertan en resultados desviados. Contar con una base de información propia de la Industria Petrolera y Petroquímica que refleje certeramente sus prácticas de diseño, operación y mantenimiento es de vital importancia; por lo cual se establece una guía para recolectar la información de la Industria Petrolera Nacional contenida en las historias de mantenimiento de los equipos y en los informes de incidentes y accidentes accide ntes ocurridos a lo largo de nuestra historia como Industria. Industria. Esta es la única forma de compararse correctamente, contra los criterios de tolerancia de riesgos de PDVSA, establecidos sobre la base de nuestra información histórica. A.2

Frecue Frecuenci ncias as de Fallas Fallas por Rotura Rotura;; E&P E&P,, Gas Gas & Refin Refinac ación ión

A.2.1 a.

Bombas Bombas Cen Centrífugas

TABLA A.1 Descripción Frecuencia de Fallas Distribución de Tamaño de orificio

Notas

Bombas (doble sello) excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación –2 1,71x10 por bomba anual Idem P (d < dm) Tamaño de Orificio (dm) 10 mm

0,82

50 mm

0,96

1,0 Rotura Total “Rotura Total” es usualmente considerado como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada a la bomba.





2

MAR.04


b.

Indice manual

Indice norma

Bom Bo mba bas sR Re ecipr iproc oca ante ntes


Notas

A.2.2 a.

Bombas (doble sello) excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación 3,1x10 –1 por bomba anual Idem Tamaño de Orificio (dm) P (d < dm) 10 mm

0,8300

50 mm

0,9999

Rotura Total 1,0000 “Rotura Total” es usualmente considerado como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada a la bomba.

Compresores Comp Co mpre reso sore res s Cent Centrí rífu fugo gos s


Notas

Compresor de gas excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación 1,4 x10 –2 por compresor anual Idem Tamaño de Orificio (dm) P (d < dm) 10 mm

0,93

50 mm

0,99

Rotura Total 1,00 “Rotura Total” es usualmente considerado como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada al compresor.





2

MAR.04


b.

Indice manual

Indice norma

Comp Co mpre reso sore res s Reci Recipr proc ocan ante tes s


Notas

A.2. A.2.3 3

Compresor de gas excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación 6,60 x10 –1 por compresor anual Idem Tamaño de Orificio (dm)

P (d < dm)

10 mm

0,973

50 mm

0,998

Rotura Total

1 ,0 0 0

“Rotura Total” es usualmente considerado como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada al compresor.

Reci Recipi pien ente tes s a Pres Presió ión n


Notas

Recipiente a presión excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación –4 1,50 x10 por recipiente anual 7,50 x10 –5 por recipiente anual Tamaño de Orificio (dm) P (d < dm) 25 mm

0 , 54

50 mm

0 , 89

150 mm

0 , 96

Rotura Total 1 , 000 Aplicable a separadores, despojadores y otros. “Rotura Total” es usualmente considerada como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada al equipo.





2

MAR.04


A.2.4 A.2.4

Indice manual

Indice norma

Interc Intercamb ambia iador dores es de Calor Calor,, Ti Tipo po Carca Carcaza za y Tubo Tubos s


Notas

A.2. A.2.5 5

Intercambiador excluyendo todas las válvulas, tuberías y accesorios hasta la primera brida, incluyendo ésta última. E&P Gas & Refinación a) 1,50 x10 –4 por recipiente anual (carcaza) b) 1,3 x10 –5 por recipiente anual (tubos) Idem Tamaño de Orificio (dm) P (d < dm) 25 mm

0 , 54

50 mm

0 , 89

150 mm

0 , 96

Rotura Total 1 , 000 El equipo es básicamente un recipiente a presión, pero la frecuencia ha sido modificada para incluir fugas por la carcaza debidas a rotura de tubos. HC es contenido contenido sólo en la carcaza: use frecuencia ”a”. HC es contenido sólo en los tubos: use frecuencia ”b”. HC en tubos y carcaza: use la suma de las dos frecuencias. “Rotura Total” es usualmente considerada como el diámetro interno de la tubería de mayor diámetro conectada al equipo.

Tube Tu berí ría ad de e Pro Proce ceso sos, s, < 3 ”


Tubería de procesos excluyendo todas las bridas y válvulas. E&P Gas & Refinación 7,0 x10 –5 por m tubería anual 1,48 x10 –7 por m tubería anual Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0,05

0,60

0,22

0,85

0,45

0,95

1,0

1,0





2

MAR.04


A.2. A.2.6 6

Indice manual

Indice norma

Tube Tu berí ría a de Proc Proces esos os > 4 ”, ”, < 11 11 ”


A.2. A.2.7 7

Tubería de procesos procesos excluyendo todas las bridas y válvulas. E&P Gas & Refinación 3,6 x10 –5 por m de tubería 1,48 x10 –7 por m tubería anual anual Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0 , 05

0,60

0 , 22

0,85

0 , 45

0,95

1, 0

1,0

Tube Tu berí ría ad de e Pro Proce ceso sos s > 12 ”


Tubería de procesos excluyendo todas las bridas y válvulas. E&P Gas & Refinación 2,7 x10 –5 por m de tubería anual 1,48 x10 –7 por m tubería anual Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0 ,0 5

0 , 60

0 ,2 2

0 , 85

0 ,4 5

0 , 95

1, 0

1, 0





2

MAR.04


A.2. A.2.8 8

Indice manual

Indice norma

Tan anque ques s de Alma Almace cena nami mien ento to

TABLA A.10 Descripción

Tasa de falla para tanques de almacenamiento

Tasa de falla

Tipo de Tanque Atmosférico Refrigerado Pared Simple Refrigerado Pared Doble

Frecuencia de Fuga Frecuencia de Incendio

A.2.9

Atmosférico Techo Cónico Techo Flotante

Tasa de Falla (falla/ 10 –6 año) E&P Gas & Refinación 30 30 – 10 – 1 E&P Gas & Refinación –2 1,5 x10 por tanque 7,2 x10 –3 por tanque anual anual –4 3,0 x10 por tanque Idem anual 2,40 x10 –4 por Idem tanque anual

Bridas


Unión bridada. Normalmente fallan por pérdida de pernos y tuercas y falla de empacaduras. E&P Gas & Refinación 8,8 x10 –5 por brida anual Idem Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0, 1

Notas

0,96

1, 0 1,00 D es el diámetro interno de la tubería conectada a la brida





2

MAR.04


A.2.10

Indice manual

Indice norma

Válvulas


Notas A.2.11

Cuerpo de la válvula, resorte y empacadura. Se excluyen uniones bridadas . E&P Gas & Refinación 2,3 x10 –4 por válvula anual 8,8 x10 –5 por válvula anual Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0 , 05

0,65

0 , 10

0,88

0 , 20

0,94

1 , 00

1,00

D es el diámetro interno de la tubería conectada a la válvula

Mangueras


Notas A.2.12

Manguera E&P Idem Tamaño de Orificio (dm/D)

Gas & Refinación 4,99 x10 –3 por manguera anual P (d < dm)

0,1

0,96

1,0

1,00

D es el diámetro interno de la tubería conectada a la manguera

Accesorios


Notas

Accesorios o instrumentos pequeños, excluyendo juntas bridadas. E&P Gas & Refinación 4,7 x10 –4 por accesorio anual Idem Tamaño de Orificio (dm/D) P (d < dm) 0, 1

0,13

0, 2

0,20

1, 0

1,00

D es el diámetro interno de la tubería conectada al accesorio. Distribución de tamaño orificio indica alta probabilidad de rotura total.





2

MAR.04


A.2. A.2.13 13

Indice manual

Indice norma

Reve Revent nton ones es de de Pozo Pozos s (E& (E&P) P)

TABLA A.15 Descripción Frecuencia de Falla

Notas

A.3 A.3 A.3.1

Reventón que ocurre con el arbolito conectado al cabezal de pozo. Fa s e Perforación – Crudo/Gas(1)

Frecuencia de falla por pozo anual 1,60 x10 –3

Completación – Crudo/Gas(2)

5,40 x10 –4

Producción – Crudo(3)

4,60 x10 –5

Producción – Gas(3)

1,40 x10 –4

1. Probabilidad de ubicación ubicación de los los reventon reventones: es: debajo debajo del mar mar 22%, plataforma 9% y piso de perforación 69%. 2. Probabilidad Probabilidad de ubicación ubicación de de los reventones: reventones: plataforma plataforma 80%, arbolito 10% y piso de perforación 10%. 3. Probabilidad de ubicación ubicación de los los reventon reventones: es: debajo debajo del mar mar 22%, arbolito/plataforma 61% y skid deck 16%.

Tasa de Fa Fall llas as po porr C Con onfi fiab abiilida lidad d Compresores

Descripción Compresor incluyendo: Sistema de sello de aceite, tubería, enfriamiento interetapa aceite de enfriamiento, unidad de control. TABLA A.16 Modo de Falla Pérdida de de Función Pérdida de Función Arrancando en Demanda

TASA DE FALLA 106 Ho Horas 103 Demandas 1430,0 2470,0 127,0

Observaciones Movilizado por motor eléctrico Movilizado por turbina





2

MAR.04


A.3.2

Indice manual

Indice norma

Bombas

Descripción Bomba incluyendo Sistema de sello, unidad de control. TABLA A.17 Modo de Falla

Tasa (por 106 horas)

Observaciones

Durante funcionamiento

292 , 0

Velocidad menor al diseño Durante fu funcionamiento Velocidad menor al diseño Durante funcionamiento

920 , 0

Accionado Motor y alternando (Standby) Accionado Motor y alternando

104 , 0 24 , 0

Accionado Motor y función continua Accionado Motor y función continua

89 , 1

Accionado por turbina

TABLA A.18 Modo de Falla Arrancando Arrancando Arrancando Arrancando Arrancando A.3. A.3.3 3

en demanda en demanda en demanda en demanda en demanda

Tasa (por 106 horas) 10 , 80 18 , 6 26 , 2 42 , 5 18 , 7

Observaciones Accionado Motor y alternando Accionado Motor y alternando Accionado por turbina Eléctrica Sistema Contra Incendios Diesel Sistema Contra Incendio

Reci Recipi pien ente tes s a Pres Presió ión n

Descripción Recipientes excluyendo: venteos, válvulas de seguridad, bridas, accesorios. TABLA A.19 Modo de Falla Pérdida de función Pérdida de función Pérdida de función Flujo restringido

Tasa (por 106 horas) 0,985 1,21 0,0109 0,0636

Observaciones Metálico, Atmosférico No–Metálico, Atmosférico Metálico, Presurizado Metálico, Presurizado





2

MAR.04


A.3. A.3.4 4

Indice manual

Indice norma

Inte Interc rcam ambi biad ador or de de C Cal alor or

Descripción Intercambiador no expuesto a fuego (contacto indirecto) excluyendo: Válvulas de seguridad, bridas y tuberías. TABLA A.20

A.3.5

Modo de Falla


Pérdida de función Fuga > 1/4”

31,1 25,8

Tuberías

Descripción Sección de tubería recta sin conexiones ni accesorios. TABLA A.21

A.3.6

Modo de Falla

Tasa (por 106 milla milla x horas) horas)

Catastrófica Rotura Total

0 , 0268 0 , 885

Observaciones Tubería de Metal Tubería de plástico rígido

Bridas

Descripción Conexiones metálicas para sistemas de tuberías. TABLA A.22 Modo de Falla


Fuga mayor a 10% Area de Flujo

0 , 57

Observaciones Conexiones Metálicas





2

MAR.04


A.3.7

Indice manual

Indice norma

Válvulas

Descripción Cuerpo de válvula, resorte y empacadura. Excluyendo uniones bridadas. TABLA A.23 Modo de Falla


Observaciones

Pérdida de Función Pérdida de Función Falsa operación Falsa operación Pérdida de Función Falsa operación Abertura Prematura Falla al Cerrar Falla al Cerrar Falla al Abrir Pérdida de Función No cambia de posición en demanda No cambia de posición en demanda No cambia de posición en demanda Se mantiene abierta

3 , 18 0 , 152 1 , 36 3 , 59 48 , 7 0 , 409 1 , 68 1 , 61 2,2 0 , 145 0 , 291 5 , 58

Retención no operada Manual Operadas por motor Operadas neumáticamente Operadas por solenoide Operadas por solenoide Válvulas seguridad resorte Retención, operada Retención, no operada Retención, no operada Válvula manual Válvulas operadas por motor

2,2

No abre en demanda

4 , 15

Se mantiene abierta No abre en demanda

5 , 18 0 , 212

Válvulas operadas neumáticamente Válvulas operadas por solenoide Válvula seguridad operada por piloto Válvula seguridad operada por piloto Válvula seguridad de resorte Válvula seguridad de resorte

2 , 83 5,0





2

MAR.04


A.3.8

Indice manual

Indice norma

Generales

Tasa de Falla TABLA A.24 Equipo Motor AC Inducción Motores AC Motor DC Baterías Plomo–Acido Batería Niquel–Cadmio Cargadores baterías Circuitos interruptores AC AC Circuitos interruptores DC DC Invertidores Fusibles Relays–protectores Relays–protectores Relays–protectores Relays–protectores Transformadores de Poder Transformadores rectificadores Generadores de Emergencia Diesel Transmisores: Nivel, Electrónico Flujo, Neumático Flujo, Neumático (Presión diferencial) Flujo, Neumático (Area variable) Nivel, Neumático Nivel, Neumático (Presión diferencial) Nivel, Neumático (Flotante) Presión, Neumático Temperatura Presión diferencial Interruptores de Flujo Eléctricos Interruptores de Flujo Eléctricos

Modo de Falla


Pérdida de Función Pérdida de Función Pérdida de Función Descargada Pérdida de Función No genera carga eléctrica Operación a destiempo Operación a destiempo Sin salida Pérdida de Función Pérdida de Función Operación a destiempo Cambio de estado retraso Cambio Prematuro de estado Pérdida de Función Salida Suprimida Falla en funcionamiento

15,2 3 , 20 22,5 2 , 25 0 , 251 7 , 60 1 , 75 3 , 80 28,7 0 , 634 1 , 91 0 , 06 0,00288

Pérdida de Función Pérdida de Función Pérdida de Función

25,1 109,0 118,0


96,3 141,0 99,3

Pérdida de Función Pérdida de Función Pérdida de Función Pérdida de Función Pérdida de Función Funciona sin señal

187,0 91,3 97,0 65,6 26,8 0 , 86

0,00598 2 , 53 1 , 07 2250,0





2

MAR.04


Indice manual

Equipo Interruptores de Flujo Eléctricos Interruptores de Nivel Eléctricos Interruptores de Nivel Eléctricos Interruptores de Nivel Eléctricos Interruptores de Presión Eléctricos Interruptores de Presión Eléctricos Interruptores de Presión Eléctricos Interruptores de Temp. Eléctricos Interruptores de Temp. Eléctricos Interruptores de Temp. Eléctricos Interruptores de velocidad Eléctricos Interruptores de velocidad Eléctricos Interruptores de velocidad Eléctricos Interruptores de flujo Neumáticos Interruptores de flujo Neumáticos Interruptores de flujo Neumáticos Interruptores de Nivel Neumático Interruptores de Nivel Neumático Interruptores de Nivel Neumático Interruptores de presión Neumático Interruptores de presión Neumático Interruptores de presión Neumático Interruptores de presión Neumático Interruptores de temp. Neumático Interruptores de temp. Neumático Detector de llama Indicación de temperatura (Pirómetro de radiación) Transductores Corriente–Neumáticos Controladores Controladores – Tablero Eléctrico (Lazo Simple) Controladores – Tablero Neumático (Lazo Simple) Bocinas– Anunciadores

Modo de Falla Falla al activar señal Pérdida de Función Funciona sin señal Falla al activar señal Pérdida de Función Funciona sin señal Falla al activar señal Pérdida de Función Funciona sin señal Falla al activar señal Pérdida de Función

Indice norma

Tasa (por 106 horas) 4 , 20 1 , 74 0 , 925 0 , 17 49,6 0 , 07 0 , 40 2 , 28 1 , 16 3 , 40 0 , 48

Funciona sin señal

0 , 15

Falla al activar señal

0 , 57

Pérdida de Función Funciona sin señal Retrasado Pérdida de Función Falla al activar señal Retrasado Pérdida de Función Función sin señal Falla al activar señal Retrasada Pérdida de Función Retrasada Pérdida de Función

4, 0 0 , 66 1 , 30 0 , 62 0 , 54 1 , 70 5 , 20 0 , 47 1 , 70 18,0 5 , 00 3 , 00 432,0

Pérdida de Función

2 4 8 ,0


62,8 68,8 205,0


43,4


0 , 77





2

MAR.04


Indice manual

Equipo

Indice norma

Modo de Falla

Discos de grabado Módulos de Comunicación Neumáticos Mangueras Sistemas protección C/I (Detector – Unidad Control Polvo químico – Toberas) Caja de Alarma Junta de expansión Empaquetaduras Empaquetaduras Empaquetaduras Brazo de carga Brazo de carga Múltiple Boquilla Sensor de O2 co con alarma Soldadura


Pérdida de Función Pérdida de Función

25,1 19,4

Rotura

0 , 570


1 , 41

Falla en activarse Fuga/ruptura Fuga de 1” y 1/16” Fuga mayor Falla total Fu g a Ruptura Ruptura / fuga Falla catastrófica Falla catastrófica Fuga de 8” y 1/16” Fuga de 1” y 1/16”

10,0 30,0 3, 0 10,0 30,0 3, 0 300,0 10,0 1, 0 40,0 3000,0 3000,0

TABLA A. 25 Eq u i p o Motor AC Inducción Motores Ac Baterías Plomo–Acido Circuitos breakers Ac Circuitos breakers Dc Generadores de potencia de Emergencia – Diesel Válvula rompedora de vacío Motor Diesel A.4

Modo de Falla Pérdida de Función Pérdida de Función No dan salida Pérdida de Función Pérdida de Función Falla al encender Falla al operar Falla en Arrancar

(por

Tasa

103 demandas)

0 , 0247 0 , 0247 13,2 1,16 0,883 17,6 300 0,3

Factores d de e Servicio

Los factores de servicio mostrados seguidamente permiten sensibilizar la información de la Secciones A.2 y A.3 de este anexo, dependiendo de la severidad del servicio a que se encuentre el equipo bajo estudio.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

TABLA A.26 (Ref. 6) TIPO DE SERVICIO Condición ideal, estática Servicio controlado, sin vibración Equipo de uso general en tierra Barco/gabarra, etc, en general ambiente marino Sometido al tráfico por carretera A.5 A.5

FACTOR 0, 1 0, 5 1, 0 2, 0 3, 0

Prob Probab abil ilid idad ades es de Igni Ignici ción ón y Exp Explo losi sión ón

A.5. A.5.1 1 A.5.1 A.5.1.1 .1

Inst Instal alac acio ione nes s en Tier Tierra ra Firm Firme e Probab Probabili ilidad dad de Igni Ignició ción n Fugas Fugas de Gas Gas y Líq Líquid uido o

TABLA A.27 Fuga

Probabilidad de Ignición Ga s Líquido 0 ,0 1 0,01 0,07 0 ,0 3 0,30 0,08

Menor ( < 1 kg/s) Mayor ( 1 – 50 kg/s) Masiva ( > 50 kg/s) A.5. A.5.1. 1.2 2

Prob Probab abil ilid idad ad de Expl Explos osio ione nes s

Es necesario distinguir entre la probabilidad de explosión dada una fuente de ignición y la probabilidad de explosión de una fuga. TABLA A.28 Fuga

Probabilidad de Ignición

Menor ( < 1 kg/s) Mayor ( 1 – 50 kg/s) Masiva ( > 50 kg/s)

0,01 0,07 0,3

Probabilidad de explosión dada la Ignición 0,04 0,12 0 ,3

Probabilidad de explosión de una fuga 0,0004 0,0080 0,0900





2

MAR.04


A.5. A.5.2 2 A.5.2 A.5.2.1 .1

Indice manual

Indice norma

Inst Instal alac acio ione nes s Co Cost sta a Fuer Fuera a Probab Probabili ilidad dad de de ignici ignición ón fugas fugas de gas gas en plata platafor formas mas

TABLA A.29 Ubicación de la fuga

Flujo de gas ( > 20 kg/s) 0 , 439

Flujo de gas ( 2 – 20 kg/s) 0,114

Flujo de gas ( < 2 kg/s) –

Módulo mediano

0 , 364

0 , 105

0 ,0 1 2

Módulo pequeño

0 , 256

0 , 043

0,030

Riser above sea

0 , 168

0 , 026

0,005

Subsea

0 , 443

0 , 130

0,043

Módulo grande

A.5.2.2 A.5.2.2

Probabili Probabilidad dad de ignición ignición fugas de g gas as en en puentes puentes inter–con inter–conecto ectores res de plataformas

TABLA A.30 Ubicación de la fuga

Flujo de gas ( > 20 kg/s) 0 , 046

Flujo de gas ( 2 – 20 kg/s) 0 , 006

Flujo de gas ( < 2 kg/s) 0,001

Riser above sea

0 , 078

0 , 013

0,002

Subsea

0 , 140

0 , 051

0,002

Lower deck

A.5.2 A.5.2.3 .3

Probab Probabili ilidad dad de igni ignició ción n fugas fugas de crudo crudo en plat plataf aform ormas as

TABLA A.31

A.5.3 A.5.3

Ubicación de la fuga Módulo

Flujo de crudo ( > 20 kg/s) 0 , 121

Flujo de crudo ( 2 – 20 kg/s) 0 , 091

Flujo de crudo ( < 2 kg/s) 0,003

Riser above sea

0 , 051

0 , 009

0,003

Subsea

0 , 005

0 , 001

–

Ignic Ign ición ión Reta Retarda rdada da de Tube Tubería rías s y Plant Plantas as (Ref (Ref.. 13) 13)

La probabilidad de ignición retardada puede ser clasificada en alta, media o baja dependiendo de la densidad y distribución general de las fuentes de ignición alrededor de la instalación. Los valores asignados para la probabilidad de ignición retardada son: Al Alta: 0,8 Media: 0,6 Baja: 0,4





2

MAR.04


A.5 A.5.4

Indice manual

Indice norma

Fue Fu ente ntes de Igni Ignici ción ón

TABLA A. 32 FUENTES DE IGNICIÓN (Ref. 13). 13 ). Eléctricos (embobinados de motores) Fumar Fricción (rodamientos y partes rotas) Materiales sobrecalentados (temperatura anormalmente alta) Superficies calientes (calor de calderas, lamparas, etc.) Llamas de quemadores (uso impropio de antorchas, etc) Chispas de combustión Ignición espontánea (basura, etc) Cortando y soldando (chispas, arcos, calor, etc) Exposición (Incendios que se traspasan a nuevas áreas) Incendiarismo (fuegos maliciosos) Chispas mecánicas (esmeriles, etc) Fugas de sustancias muy calientes Acción química (procesos descontrolados) Chispas por electricidad estática Descargas eléctricas atmosféricas Misceláneos A.6 A.6

23 % 18% 1 0% 8% 7% 7% 5% 4% 4% 3% 3% 2% 2% 1% 1% 1% 1%

Prob Probab abiilida lidad d de Err Error Hu Hum man ano o

TABLA A. 33 (Ref. 14) DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDAD TÍPICA – Error en operación bajo gran presión, con tiempo disponible de:  Entre 0 y 1 minuto  Hasta 5 minutos  Entre 5 y 30 minutos – Error en detectar el estado de un equipo, equipo, por ejemplo, posición posición de una válvula, en una inspección rutinaria. (Si se usa lista de verificación será menor aprox. 0,3 – 0,4). – Error en operaciones complicadas no rutinarias. – Error en e n operaciones que ocurren rápidamente. – Error en operación no rutinaria, acompañada de otros deberes. Error de monitoreo o inspección. – Error general de observación – Error aritmético arit mético simple con autochequeo – Error en operación rutinaria, donde se requiere algún cuidado. Error general de omisión. – Error de omisión omisión de una una acción acción de un procedimiento procedimiento.. Error general de omisión (p.e. seleccionar interruptor incorrecto).

PROBABILIDAD 1,0 0,9 0,1 0,5 0,3 0,25 0,1 0,05 0,03 10 –2 3 x 10 –3





2

MAR.04


Indice manual

– Error en operaciones simples de rutina. Decisión correcta pero selección de un control incorrecto. – Error en la operación de un interruptor operado por llave A.7 A.7

Indice norma

10 –3 10 –4

Eje Ejemplos plos de Uso de Tasa de de Fa Falla llas

Para el uso y la interpretación correcta de la información suministrada, se deberá tomar en cuenta las siguientes consideraciones: – Los valores presentados como tasa de fallas en la forma “por 106 h”, indican que el modo de falla descrito ocurre X veces en un millón de horas. – Los valores presentados como tasa de fallas fallas en la forma “por 103 D”, indican que el modo de falla descrito descrito ocurre X veces por cada 1000 demandas. – La frecuencia de un evento evento cualquiera que es iniciado por la falla de un un único componente, por ejemplo, falla de una empaquetadura, ruptura de una línea, etc., es normalmente obtenida directamente de la información de la tasa de fallas del componente. – La frecuencia de un evento cualquiera, que es iniciado por una un a combinación de fallas de componentes, se deberá estimar usando la técnica de análisis árbol de fallas. La frecuencia y la probabilidad de ocurrencia de fallas están ligadas matemáticamente a través de la fórmula: P  1  e ft donde: P = probabilidad de ocurrencia f = frecuencia de ocurrencia por año t = período de tiempo. Normalmente un (1) año Normalmente Normalm ente para valores pequeños de f, la probabilidad probabilidad es igual a la frecuencia. – En los casos en los cuales la falla de un único componente componente puede resultar en un evento riesgoso, pero el sistema contiene varios componentes iguales, la probabilidad anual de que uno o más eventos ocurran, depende de la probabilidad de fallas del componente y de la cantidad de componentes en el sistema. Esta relación está dada por la fórmula: Pn  1  (1  p) n donde: Pn = probabilidad anual de uno o más eventos p = probabilidad de falla de un componente





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

n = cantidad de componentes idénticas en el sistema Nótese que para probabilidades bajas y pocos componentes, Pn  np – Para mayores detalles detalles acerca acerca del uso de esta información, información, a continuación continuación se presentan algunos ejemplos de aplicación. A.7. A.7.1 1

Fall Fa lla a de Braz Brazo o de Carg Carga ad de e Eti Etile leno no

Supongamos que en un muelle cualquiera, se cargan cinco tanqueros de etileno por año, cada tanquero tiene una capacidad de 4.500 m3 y la tasa de carga es de 200 m3 /hr. El muelle está dotado con un brazo de carga metálico. Estimar la frecuencia de fugas de etileno por año, debido a roturas del brazo. Solución: La tasa de fallas de brazos de carga metálica recomendada en la Tabla A.24 es 3 x 10 –4 fallas/hr. fallas/hr. para ruptura total, por lo tanto es necesario estimar la cantidad de horas que el brazo está realmente en operación, para para lo cual haremos el siguiente cálculo: 4.50 4.5000 m3tanqu tanquer eroo x

1 x 5 tanqueros  1125 hrsaño 3 año 200 mhr

Adicionalmente, se deben tomar en cuenta las horas necesarias para arranque y parada de la operación, por lo cual llevaremos la cifra a 1300 hrs/año. Por lo tanto, la frecuencia anual de fugas por rotura del brazo estará dada por: f  1300 hrs x 3 x 1 04 fallas  3 9 x 1 02 fugasaño año hr Si deseamos calcular la probabilidad de fugas, aplicamos la fórmula: P  1  e ft Por lo tanto P  1  e (39 X 10 )  39 X 102 Nótese que la frecuencia y la probabilidad son iguales. 2

A.7. A.7.2 2

Fall Fa llas as de de Empa Empaqu quet etad adur uras as

Considérese una tubería de 4” de diámetro que maneja lodo de perforación desde una bomba hasta el cabezal de un pozo ubicado en el lago de Maracaibo. Esta tubería posee 10 conexiones bridadas y por lo tanto 10 empaquetaduras. Este sistema opera 1.000 hrs/año.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

Obtenemos la información en la base de datos de fallas de empaquetaduras ver Tabla A.24 igual a 3 x 10 –5 fallas/hr. Por lo tanto, la frecuencia de falla anual de una empaquetadura, será: f  1.00 1.0000 hra ñ o x 3 x 1 0 5 fallashr  3 x 1 0 2 fallasaño por empaqu empaquetad etadura ura

Si deseamos calcular la probabilidad de fugas de una empaquetadura, aplicamos la fórmula: P  1  e ft  p Por lo tanto P  1  e ( 3 X 1 0 2)  3 X 1 02  p Por lo tanto la probabilidad de falla por empaquetadura será de 3 x 10 –2. Dado que hay 10 empaquetaduras en el sistema, la probabilidad total de falla de alguna empaquetadura será: 

Pn  1  ( 1  p)

n

10  2      1  1  3 x 1 0  3 x 1 01

Como se observa para bajas probabilidades y un pequeño número de componentes Pn = np.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

ANEXO B

IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS B.1 B.1

Anál An ális isis is Prel Prelim imin inar ar de Peli Peligr gros os (PHA (PHA) )

El Análisis Preliminar de Peligros (PHA) es un método cualitativo, que tiene su mayor utilidad durante la etapa de la ingeniería conceptual del diseño de una instalación. Su uso permite detectar los peligros de los materiales, equipos y ubicación de la planta para proveer a los diseñadores con lineamientos adecuados a seguir en las subsecuentes etapas del diseño. El Análisis Preliminar de Peligros concentra sus esfuerzos en los materiales peligrosos y componentes mayores de equipos de proceso y permite visualizar aquellos eventos que involucren liberación incontrolada de energía y/o productos tóxicos. El PHA no está considerado como uno de los enfoques más sistemáticos en la identificación de peligros, sin embargo, sirve muy bien al propósito de definir eventos conducentes a escenarios de accidentes mayores. El método debe ser desarrollado por un equipo multidisciplinario el cual determina los peligros, sus causas, frecuencias y consecuencias en una forma cualitativa. La cuantificación de frecuencias y consecuencias pueden ser realizadas en un paso posterior. La aplicación del método requiere la existencia de información de diseño referente a: – Filosofía de diseño – Diagrama preliminar de flujo de proceso proces o – Información histórica de accidentes en instalaciones similares – Descripción del proceso, incluyendo inventarios inventarios de materiales materiales peligrosos con sus características y condiciones de operación. Aunque la decisión del estudio depende de la complejidad de la instalación, en general el PHA es un método que no consume mucho tiempo. B.2 B.2

Estu Estudi dio o de Peli Peligr gros os y Oper Operab abil ilid idad ad (HAZ (HAZOP OP) )

El HAZOP es un método de análisis que consiste en un examen crítico y sistemático del diseño de una instalación industrial, con el objeto de identificar peligros potenciales y problemas operacionales, así como sus consecuencias en la instalación examinada. El método está orientado de forma tal que estimula la imaginación y permite razonar sobre todas las posibles formas en que pueden originarse problemas operacionales o situaciones de peligro. Además es un método sistemático que reduce la posibilidad de cometer omisiones o dejar aspectos no detectados. Este estudio puede ser aplicado a instalaciones existentes, modificaciones de instalaciones existentes o a nuevos proyectos. La etapa final de la ingeniería básica es la más adecuada para la aplicación de este estudio en un proyecto nuevo.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

El HAZOP es un método flexible aplicable tanto a procesos continuos como por carga y a diferentes tipos tipos de instalaciones industriales (plantas de proceso, llenaderos, terminales de carga y descarga, almacenamiento, etc.). El soporte fundamental de información para la realización del HAZOP, lo constituyen los Diagramas de Tuberías e Instrumentos (DTI’s). En un proyecto el estudio debería iniciarse tan pronto pronto los DTI’s se encuentren encuentren finalizados. En una instalación existente el primer paso es asegurarse de que dichos diagramas están actualizados. El estudio requiere ser aplicado por un equipo multidisciplinario el cual trabaja conjuntamente aportando ideas y utilizando un grupo de palabras guías para identificar peligros y problemas operacionales, mediante la búsqueda de desviaciones a las intenciones de diseño de la instalación. La aplicación del método requiere la existencia de información tal como: – Diagramas de tuberías e instrumentos – Diagramas de flujo – Especificación de equipos y tuberías – Filosofía de diseño – Manuales de operación ope ración y mantenimiento – Reportes de investigación de accidentes e incidentes de instalaciones existentes. La Figura B–1. muestra un resumen de la metodología para la realización del HAZOP. A efectos de la aplicación del método, una línea de proceso es un tramo de tubería que enlaza dos equipos principales de la planta. El método HAZOP considera en forma sistemática todos los equipos, procedimientos y los eventos generados por desviaciones a la intención del diseño. Cuando la necesidad de tomar una acción es evidente y la mejor solución es más o menos obvia (por ejemplo: necesidad de instalar protección de mínimo flujo en la descarga de una bomba), dicha acción debe ser tomada inmediatamente por el grupo de trabajo y debe registrarse antes de pasar a otro punto. Si las consecuencias son complejas o la decisión sobre la acción a tomar no resulta obvia, se recomendarán estudios adicionales, que tomen en cuenta la gravedad o criticidad del evento, así como su probabilidad de ocurrencia.





2

MAR.04


Indice manual

Indice norma

FIG B.1 DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE HAZOP (Ref. 2)

SELECCIONAR UN RECIPIENTE MAYOR DE PROCESO

SELECCIONAR LINEA DE PROCESO “Palabras Guías”

DEFINIR LA INTENCION DEL DISEÑO

NO MAS MENOS ADEMAS DE

APLICAR PALABRAS GUIAS

PARTE DE INVERSO OTRO QUE

IDENTIFICAR LAS DESVIACIONES SIGNIFICATIVAS

EXAMINAR POSIBLES CAUSAS

EXAMINAR POSIBLES CONSECUENCIAS

IDENTIFICAR PELIGROS – PROBLEMAS OPERACIONALES

DEFINIR ACCIONES REQUERIDAS





2

MAR.04


B.3 B.3

Indice manual

Indice norma

Eval Evalua uaci ción ón Té Técn cnic ica a de Segu Seguri rida dad d Indu Indust stri rial al

Las evaluaciones técnicas de seguridad industrial son una herramienta que permite verificar si la instalación y sus procedimientos de operación y mantenimiento cumplen con los estándares y prácticas de seguridad reconocidos. La técnica consiste en hacer una revisión completa de una planta, incluyendo inspecciones de las instalaciones y entrevistas con el personal clave involucrado en la operación y mantenimiento de la misma, con el fin de identificar los peligros más significativos. Este método es efectivo en las etapas de construcción, prearranque prearranque y operación de una planta. En esta última se lleva a cabo periódicamente, especialmente en aquellas plantas consideradas de alto riesgo. Los resultados son cualitativos e incluyen: – Identificación Identificación de peligros provenientes provenientes del diseño de la planta, planta, condición condición de la misma y modificaciones realizadas durante su vida. – Desviaciones de los procedimientos operacionales y de d e mantenimiento. – Identificación de sistemas que por sus características requieren ser analizados más detalladamente usando otro método de análisis de riesgo. – Recomendaciones referentes a cambios en diseño, procedimientos, etc. Para que la revisión sea completa, el grupo deberá tener acceso a información vital, tal como: – Diagramas de tubería e instrumentación. – Diagramas de flujo. – Manual de operación de la planta. – Informes de accidentes e incidentes. – Registros de mantenimiento. – Planos de clasificación de áreas. – Organización. – Reportes de HAZOP. HAZOP. Es recomendable un máximo de 5 ingenieros familiarizados con los procedimientos, estándares de seguridad y con la operación de la instalación bajo estudio. Se requiere apoyo de especialistas en áreas tales como: instrumentación, sistemas eléctricos, equipo rotativo, corrosión y otras áreas de especial consideración.





2

MAR.04


B.4 B.4. B.4.1 1

Indice manual

Indice norma

Estimación de Fr Frecuencias Anál An ális isis is d de e Arbo Arboll de Fal Falla las s (FT (FTA)

Es un método para identificar combinaciones de fallas de equipos y errores humanos que pueden resultar en un accidente, siendo por tanto una técnica deductiva que a partir de un evento particular, provee la metodología para determinar sus causas. El Arbol de Fallas en sí facilita una visión gráfica de las diferentes combinaciones de fallas de equipos y errores humanos que pueden conducir a un accidente. El Arbol de Fallas puede ser usado en la etapa del diseño para descubrir modos de falla ocultos que resultan de combinaciones de fallas de equipos, igualmente se puede usar para estudiar sistemas críticos, a fin de determinar combinaciones de fallas potenciales que puedan dar lugar a accidentes específicos. Los resultados son cualitativos, pero un árbol de fallas puede ser usado para obtener resultados cuantitativos siempre y cuando se disponga de información estadística adecuada. Para llevar a cabo este método se requiere un conocimiento amplio del funcionamiento del sistema bajo estudio, así como de los diferentes modos de falla y sus efectos en la planta. Este es un método que requiere personal altamente calificado y es recomendable asignar un analista por sistema. Para el caso de requerirse varios árboles de falla es preferible asignar un grupo de analistas. El tiempo requerido es dependiente de la complejidad de los sistemas bajo estudio. Una pequeña unidad de proceso puede requerir un día o menos contando con un grupo experimentado. Sistemas más complejos pueden tomar varias semanas. B.4. B.4.2 2

Anál An ális isis is de Arbo Arboll de de Eve Event ntos os (ET (ETA)

Un Arbol de Eventos es un modelo binario, gráfico y lógico que identifica los posibles escenarios que siguen a un evento iniciador. El Arbol de Eventos proporciona cobertura sistemática de la secuencia de propagación del accidente, bien a través de una serie de acciones de sistemas de protección, funciones normales de la planta, o intervenciones del operador. La principal desventaja de este enfoque está determinada por el hecho de que los mismos escenarios pudieran surgir de otros eventos iniciadores, los cuales pudieran no estar incluidos en el árbol, si el análisis no fue exhaustivo. El árbol de eventos puede ser usado en la fase de diseño para evaluar accidentes potenciales que resulten de eventos iniciadores. Así mismo, este método podrá ser utilizado en la fase de operación de una instalación a fin de evaluar la compatibilidad de los sistemas de seguridad existentes, o para examinar las consecuencias potenciales de fallas de equipos. Los resultados obtenidos pueden puede n ser cualitativos o cuantitativos, siempre y cuando se cuente cuente con una base base de datos adecuada.

PDVSA IR-S-02 Analisis Cuantitativo de Riesgos

Recommend Documents