Metodologias de Analisis y Evaluacion de Riesgos de Proceso

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Tema 4

Metodologías de Análisis y

Evaluación de Riesgos de

Proceso

Docente:

Ing. Gustavo Calderón

[email protected]

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DEFINICIONES

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PeligroEs una fuente o situación con potencial de daño en términos de lesión o enfermedad, daño a la propiedad, al ambiente de trabajo o una combinación de éstos. (NTC 5254 Gestión del Riesgo )

Riesgo:

Combinación de la probabilidad (posibilidad) de un evento y su consecuencia (Risk Management: Vocabulary Guide 73 ISO)

Posibilidad de que suceda algo que tendrá impacto en los objetivos. Se mide en términos de consecuencias y posibilidad de ocurrencia. (NTC 5254 Gestión del Riesgo )

DEFINICIONES


CONCEPTO DE ACCIDENTE DE SEGURIDAD

DE PROCESO (ASP)

Evento inesperado y no deseado que implica la pérdida de

contención de hidrocarburos u otras sustancias químicas peligrosas,

y/o que resulte en lesiones personales, daños a la propiedad,

pérdida de producción o de impacto ambiental.

Los daños típicos suelen

considerarse como

• Efectos de explosiones (misiles,

sobrepresión, impulso)

• Efectos de exposición térmica

• Efectos de exposición a Tóxicos

Agudos.

DEFINICIONES


GRANDES ACCIDENTES INDUSTRIALES


EXPLOSIÓN DE NITRATO DE AMONIO

OPPAU, ALEMANIA – SEPT. 21, 1921

Cráter ocasionado por la explosión. A las 7:30 a.m. de 21 de septiembre de 1921, dos

explosiones ocurrieron en la Planta de BASF en Oppau, Alemania.

Sustancia peligrosa: nitrato de amoinio y sulfato de amonio (50/50)

Instalación planta productora de fertilizantes

Muertes: 430-530

www.inegas.edu.bowww.inegas.edu.boSource: Fire Prevention And Engineering Bureau Of Texas

Foto aérea de la planta de Monsanto Chemical Co., 30 minutos después de la explosión

del barco S. S. GRANDCAMP durante la carga de nitrato de amonio. El accidente causó

daños en más del 90% de la ciudad y mató cerca de 600 personas.

EXPLOSIÓN DE NITRATO DE AMONIO

TEXAS CITY, TEXAS – ABRIL 16, 1947


El accidente de Seveso ocurrió en 1976 en una planta química que producía herbicidas y

pesticidas. Un vapor denso conteniendo (TCDD – dioxina) se liberó del reactor.

Más de 6000 personas tuvieron que ser evacuadas y más de 2000 fueron tratadas por

intoxicación con dioxina.

FUGA DE DIOXINA

SEVESO, ITALIA - 1976


FuenteUnited Nations

Environment Programme

En la noche del 2 a 3,de diciembre de 1984, una liberación súbita de alrededor de 30

toneladas métricas de isocianato de metilo ocurrió en la planta de Union Carbide en

Bhopal, India. El accidente fue resultado de malas prácticas de seguridad, pobres

sistemas de alerta y falta de preparación de la comunidad. Murieron más de 2,800

personas ( otras fuentes indican hasta 8000) y causó daño respiratorio y ocular a otras

20,000.

FuenteIndian state government of

Madhya Pradesh

FUGA DE ISOCIOANATO DE METILO

BHOPAL, INDIA – DIC. 2-3, 1984


INCENDIO Y EXPLOSIÓN REFINERÍA

BP TEXAS CITY, MARZO 23, 2005

El accidente ocurrió mientras se ponía

en marcha la unidad de isomerización.

15 trabajadores perecieron y 170

sufrieron heridas.

La pérdida fue de más de 2.000

millones de dólares.



COSTOS DE LOS ACCIDENTES DE PROCESO


LEGISLACIÓN Y NORMAS


Acciones legislativas y normas emitidas

producto de los accidentes de proceso

Directiva 82/501/EC Ley europea “Directriz SEVESO” dirigida a la

mejora de la seguridad de sitios que almacenan o tienen grandes

cantidades de sustancias peligrosas.

Directiva 96/82/EC 9/12/1996 para el control de accidentes graves

con sustancias peligrosas, conocida como Seveso II

Directiva 2003/105/CE emitida como complemento en base al

accidente en la fábrica de fertilizantes de Toulouse en Francia, en el

año 2001.

Directiva 2012/18/UE 04/07/2012 relativa al control de riesgos

inherentes a los accidentes graves en los que intervenga sustancias

peligrosas y que por la que se modifica y deroga la anterior.

Llamada también Seveso III.


ANSI/ISA S84.01-1996 “Aplicación de sistemas de seguridad de

instrumentación en procesos industriales

IEC 61508 “Aplicación de la seguridad eléctrica/electrónica/sistemas

de seguridad para programación electrónica”

BS IEC 61882: Guía de aplicación para estudios de seguridad de

operación (HAZOP)

CFR 1910.119 Process Safety Management of Highly Hazardous

Chemicals (Gestion de la Seguridad de Procesos de Químicos

Altamente Peligrosos)

Acciones legislativas y normas emitidas

producto de los accidentes de proceso


GESTIÓN DE SEGURIDAD DE

PROCESOS (PSM)


GESTIÓN DE SEGURIDAD DE PROCESOS

La Gestión de Seguridad de Procesos (PSM) es una norma

desarrollada por OSHA luego de los accidentes de Bhopal- Union

Carbide (1984) y otros accidentes en Estados Unidos: Pasadena-

Phillips Petroleum Company (1989), Cincinnati-BASF (1990),

Sterlington- IMC (1991)

Código de la Norma:

CFR 1910.119 Process Safety Management of Highly Hazardous

Chemicals (Gestion de la Seguridad de Procesos de Quimicos

Altamente Peligrosos)


1) Participación de los trabajadores

2) Información de Seguridad de Proceso (PSI)

3) Análisis de Riesgo de Proceso (PHA)

4) Procedimientos operacionales

5) Entrenamiento

6) Seguridad de contratistas

7) Revisión de Seguridad Pre-Partida (PSSR)

8) Integridad Mecánica

9) Programa de Trabajo en Caliente

10) Gestión de Cambios (MOC)

11) Investigación de Incidentes

12) Planes de Emergencia y Respuesta

13) Auditorías de Cumplimiento

14) Secretos Comerciales

Elementos del PSM



Análisis de Riesgos del Proceso OSHA 1910.119 (e)

El equipo a cargo del Análisis de Riesgos del Proceso hace una

revisión sobre qué sucedería en caso de que el funcionamiento

del proceso fallara según ha sido diseñado, cuales serian las

consecuencias y la identificación de que las guardas o

protecciones se encuentren en su lugar para proteger los

procesos que han fallado




www.inegas.edu.bowww.inegas.edu.boPrincipios de Análisis de Riesgos para la industria de Procesos / rpm-2004

Etapas del análisis de Riesgo Preguntas a resolver

1) Identificación de los peligros y de los eventos que pueden llevar a la materialización de tales peligros

¿qué accidentes pueden ocurrir?

2) Análisis de los mecanismos que dan lugar a estos eventos

¿Porqué y cómo pueden suceder?

3) Estimación de los efectos (severidad) debido a la materialización de dichos eventos

¿Cuáles son las consecuencias?

4) Estimación de la probabilidad de ocurrencia de tales eventos

¿Con qué frecuencia podría ocurrir un accidente?

5) Estimar el riesgo y determinar su aceptabilidad o tolerancia

¿Es aceptable o tolerable el riesgo?

ETAPAS DEL ANÁLISIS DE RIESGO


APLICACIÓN DE METODOLOGÍAS DE ANÁLISIS DE RIESGO

FASE DEL PROYECTO O INSTANCIA DE ANALISIS

CHECK LIST

ANALISIS PRELIMINAR DE RIESGOS

WHAT-IF

HAZOP FMEA ARBOL DE FALLAS

ARBOL EVENTOS

DEFINICIÓN DEL PROCESO

X X

PLANTA PILOTO X X X

PROYECTO BÁSICO X X X X X X X

PROYECTO DE DETALLE X X X X X X X

EJECUCIÓN DE OBRA E INICIO

X X

OPERACIÓN NORMAL X X X X X X

MODIFICACIONES X X X X X X X

ESTUDIO DE INCIDENTES X X X X X

DESMANTELAMIENTO O ABANDONO DEL PROCESO

X X


DINÁMICA DE LOS

ACCIDENTES DE PROCESO


DINÁMICA DE ACCIDENTES DE PROCESO

Fuente: Gutiérrez E. Ingeniería de Riesgos en la Prevención de AccidentesFuente: Gutiérrez E. Ingeniería de Riesgos en la Prevención de Accidentes



Fuente: Gutiérrez E. Ingeniería de Riesgos en la Prevención de Accidentes

www.inegas.edu.bowww.inegas.edu.bo Fuente: Gutiérrez E. Ingeniería de Riesgos en la Prevención de Accidentes



What If- Qué Pasa Si…?


Es una técnica de tormenta de ideas estructurada libremente que

identifica los peligros contestando las preguntas derivadas de la

imaginación de un equipo (grupo) de revisión y las listas de verificación

relevantes.

Un equipo de revisión formula una serie de preguntas que deben ser

contestadas por los miembros del equipo o por otros expertos en la

materia del asunto. El equipo luego sugiere acciones correctivas cuando

las preguntas/respuestas revelan riesgos no aceptables

DESCRIPCIÓN


a) Definir alcance del estudio

– Seguridad del proceso

– Seguridad eléctrica

– Global

b) Explicar el funcionamiento del proceso

c) Empezar por el principio del proceso: Normalmente almacenamiento y admisión de

materias primas hasta el final: Salida y almacenamiento de productos y

subproductos

d) Anotar todas las preguntas Que pasa sí…?, pero no contestarlas aún!!

e) Revisar estudios What if…? anteriores para verificar si hay preguntas adicionales.

f) Contestar las preguntas Que pasa sí…? Una a una, participando todo el equipo,

incluyendo participación de especialistas en control, materiales, mantenimiento.

g) Para cada pregunta contestar qué medidas de control existen y cuales se deben

tomar para disminuir el riesgo en su origen.

h) Redactar el informe

PROCEDIMIENTO WHAT IF…?


Las materias primas son de mala calidad?

Las concentraciones de cada una de ellas son incorrectas?

Fallan o se interrumpen las corrientes de cada una de ellas, de materias primas,

productos o servicios en el proceso?

Se detienen los equipos impulsores (bombas, compresores, eyectores y agitadores) ?

Fallan los elementos de seccionamiento y regulación (válvulas) intercalados en el

proceso?

Fallan los sistemas de instrumentación y control?

Fallan las actuaciones previstas para los operadores humanos?

Ocurre un evento natural externo: inundación, temblor, descarga eléctrica?

Ocurre un evento externo no natural: colisiones, fugas de gas de red pública, fuego

en áreas externas, incendio forestal?

EJEMPLOS DE PREGUNTAS WHAT IF…?


EJEMPLO- EMBOTELLADO DE ALCOHOL ETÍLICO

Descripción de la instalación

La línea de embotellado funciona del siguiente modo: la botella se desplaza

automáticamente hasta la zona de llenado, donde la detecta un sensor, se detiene y es

llenada por un sistema que mide el caudal. Cuando finaliza el llenado, la botella se

desplaza hacia la siguiente etapa y una nueva botella vacía llega a la posición de llenado.

Esquema de la línea de embotellado

Dado que el alcohol es un líquido inflamable, la máquina de llenado va provista de un

sistema de ventilación que impide que se concentre el vapor de alcohol en caso de que

este se derrame por fallo del sistema. Una vez instalado el sistema, se comprueba si

funciona correctamente.


No Que pasa si? Consecuencias Causas Protecciones Recomendaciones

1 Se rompe un

frasco?

Vertido del alcohol

Incendio

Falla del material

Falla en la inspección

Fuente de ignición.

Procedimientos de control de

calidad de insumos

Prohibir generación de chispas o

fuego.

Revisar instalaciones eléctricas..

2 Falla el sensor de

posición?

Vertido del alcohol

Incendio

Falla de mantenimiento

Inexistencia de

procedimiento de

mantenimiento.


Procedimientos de compra.

Inspección pre instalación.

Plan de mantenimiento e inspección.


3 Falla el actuador? Vertido del alcohol

Incendio


Inexistencia de

procedimiento de

mantenimiento



Inspección pre instalación



4 Falla el medidor

de caudal?

Vertido del alcohol

Incendio


Inexistencia de

procedimiento de

mantenimiento






5 Falla en la

ventilación?

Generación de

atmósfera inflamable

Incendio.


Inexistencia de

procedimiento de

mantenimiento.






6 Hay generación

de chispa-

Incendio. Electricidad estática.

Fallas en instalación

eléctrica.

Señalización. Humidificación de ambientes.

Dotación de ropa de algodón.


EJEMPLO WHAT IF - SOLUCIÓN


EJERCICIO – ALMACENAMIENTO DE PROPANO


ANÁLISIS PRELIMINAR DE

RIESGO


Probabilidad: posibilidad de que ocurra un evento o resultado específico, medida por

la relación entre los eventos o resultados específicos y el número total de eventos o

resultados posibles (NTC 5254: Gestión del Riesgo)

Consecuencia/severidad: Resultado de un evento expresado cualitativa o

cuantitativamente, como por ejemplo una pérdida, lesión, desventaja o ganancia.

Puede haber una serie de resultados posibles asociados con un evento. ( NTC 5254:

Gestión del Riesgo)

ELEMENTOS DEL RIESGO

Probabilidad Severidad/Consecuencia

Riesgo es la combinación de probabilidad (P) y severidad (S), comúnmente expresado

como P x S

R = P x S


Probabilidad

La probabilidad de que ocurra el hecho accidental se gradúa, con el siguiente

criterio:

o Extremadamente improbable. (O1)

o Una vez durante el período de vida de la planta. (O2)

o Una vez durante un período de 1 a 5 años. (O3)

o Una vez al año. (O4)

EJEMPLO DE CRITERIOS

DE PROBABILIDAD Y SEVERIDAD

Severidad

La severidad del evento se gradúa, con el siguiente criterio:

o Sin daños. (S1)

o Daños al equipo (S2)

o Lesiones, pérdidas financieras significativas, impacto ambiental serio (S3)

o Fatalidades, pérdidas financieras graves, impacto ambiental grave (S4)


VALORACIÓN DEL RIESGO

Fuente: Programa SCRI WHAT IF


La realización del análisis propiamente dicho se realiza

completando la siguiente planilla:

ELABORACIÓN DEL APR

Fuente: DNV

Peligro Causas Posibles consecuencias Protecciones existentes P S R Recomenda-

ciones


1ª Columna: PELIGROS

Esta columna contiene las situaciones generadoras de riesgo, que son eventos

accidentales que tienen potencial para causar daño a las instalaciones, a los

operarios, al público o al medio ambiente. Se refieren a eventos tales como:

Pequeña liberación de gas inflamable

Gran liberación de gas inflamable

Pequeña liberación de liquido inflamable

Gran liberación de liquido inflamable

Liberación de Materiales corrosivos

Presurización excesiva

Descarga atmosférica

Peligro Causas Posibles

consecuencias

Protecciones existentes P S R Recomenda-

ciones



2ª Columna: CAUSAS. Ejemplo:

- Pequeña o gran liberación

Fugas o rupturas en líneas y sus accesorios, tanques, bombas, filtros, u otros equipamientos.

Fallas humanas (operacionales o de mantenimiento)

Fallas de gestión.

Eventos externos.

Por lo general, las causas de pequeñas liberaciones están asociadas con las fugasy las de grandes liberaciones están asociadas con rupturas. Es importante incluirtodos los tipos de falla que pueden dar lugar a pequeñas o grandes liberaciones.Algunos ejemplos:

Fallas humanas – Válvula de drenaje abierta después del retorno del tanque de mantenimiento;

Falla de gestión – Sobrellenado del tanque sin acompañamiento del operador y sin alarma de alto nivel;

Eventos externos – Vandalismo.


consecuencias


ciones



3ª Columna: CONSECUENCIAS

Ejemplos:

Incendio en Nube (para líquidos volátiles o gases licuados)

Incendio en charco

Explosión en Nube

Chorro de fuego

Bleve -Explosión de Vapores en Expansión de Líquido en Ebullición

Lo importante es que el escenario de accidente esté compuesto por el peligro, la causa y elefecto, ejemplos:

“Incendio en nube (efecto) generado por una liberación de gas inflamable (peligro) debido a(causas): ruptura de línea, ruptura de válvula o fuga a través de la bomba”


ciones



4ª Columna: PROTECCIONES

Modos de detección (ejemplos):

Visual (operador de campo u operador en sala de control)

Alarma de nivel alto local o en sala de control

Alarma de nivel bajo local o en sala de control

Alarma de presión alta local o en sala de control

Alarma de presión baja local o en sala de control

Modos de Respuesta:

Enfriamiento por duchas

Muros cortafuego

Plan de emergencia


ciones



5ª Columna: CATEGORÍAS DE FRECUENCIA

Los escenarios de accidente deben clasificarse en categorías de frecuencia.

6ª Columna: CATEGORÍAS DE SEVERIDAD

Los escenarios de accidente deben clasificarse en categorías de gravedad.

7ª Columna: CATEGORÍAS DE RIESGO

Con la combinación de las categorías de frecuencia con las de severidad se obtiene una

indicación cualitativa del nivel de riesgo de cada uno de los escenarios identificados en el

análisis.

8ª Columna: RECOMENDACIONES/OBSERVACIONES

Esta columna debe contener las recomendaciones de medidas mitigadoras de riesgo.


consecuencias


ciones



EJEMPLO DE APR



ciones

1. Pequeña

liberación

de gas

inflamable

1.Error humano-válvula de

drenaje abierta

2.Corrosión del tanque y

tuberías.

3. Pequeña rotura o

mal ajuste de accesorios

empaques, o ring , válvulas

1.1.Incendio y/o explosión

1.2. Quemaduras a trabajadores

2.1. Incendio y/o explosión

2.2. Quemaduras a

Trabajadores.



•Plan de inspecciones(medición de

espesores)

•Cupones de corrosión

•Plan de emergencias.

•Procedimientos de mantenimiento y

calibración de instrumentos

•Procedimiento operativo

O2

O2

O3

S3

S3

S3

B

B

B

Verificar

funcionamiento

sistema control de

corrosión por

cupones y sondas

2. Gran

liberación

de gas

inflamable

4. Falla de válvulas.

5. Impacto mecánico

de vehículos





•Plan de inspecciones.

•Plan de emergencias.

•Cerramiento(cerca)


•Permiso de trabajo

•Control de vehículos en planta

O3

O2

S4

S4

C

C

Implementar

sistema de

mantenimiento

basado en Riesgo.

Sustituir la cerca

de los tanques.

3. Presurización

Excesiva

6. Falla en PSV (no abre a

presión seteada)

7. Incendio externo

6.1. Rotura de equipos

con liberación de liquido y gas

Inflamable (BLEVE)


•Plan de mantenimiento de PSV

•Manual operativo

•Plan de emergencias

•Red contra incendios

O2

O2

S4

S4

C

C

Colocar sistema de

doble válvula de

seguridad

Instalación de red

contra incendios.

4. Pequeña

liberación de

líquido

inflamable

8. Sobrellenado por falla de

instrumentos- ind. de nivel.

9. Sobrellenado por error

humano.

8.1. Derrame. Incendio y

explosión

9.1. Derrame. Incendio y/o

explosión

•Plan de mantenimiento


•Manual operativo

O2

O2

S3

S3

B

B

Implementar

sistema de

mantenimiento

Capacitación

5. Gran

liberación de

líquido

inflamable

10. Falla catastrófica del

recipiente por impactos

mecánico de vehículos


10.2. Quemaduras a

trabajadores

•Cerramiento(cerca)


•Permiso de trabajo

•Control de vehículos en planta


O1 S4 C Sustituir la cerca

de los tanques.

EJEMPLO


Elabore el APR del siguiente sistema:

EJERCICIO – TRANSFERENCIA DE PROPANO


HAZOP Hazard and Operability

Study Análisis de Peligros y

Operabilidad


El HAZOP es una técnica de identificación de riesgos, basada en la

premisa de que los riesgos, los accidentes o los problemas de

operabilidad, se producen como consecuencia de una desviación de

las variables de proceso con respecto a los parámetros normales de

operación en un sistema dado y en una etapa determinada.

La técnica consiste en analizar sistemáticamente las causas y las

consecuencias de unas desviaciones de las variables de proceso,

planteadas a través de unas “palabras guía”

DESCRIPCIÓN


1. DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

Consiste en delimitar las áreas a las cuales se aplica la técnica.

Línea de descarga a un depósito

Separación de disolventes

Reactores

2. DEFINICIÓN DE LOS NUDOS

En cada uno de estos subsistemas o líneas se deberán identificar una serie de

nudos, o puntos claramente localizados en el proceso. Por ejemplo:

Tubería de alimentación de una materia prima a un reactor

Impulsión de una bomba

Depósito de almacenamiento

ETAPAS DEL HAZOP


3. APLICACIÓN DE LAS PALABRAS GUÍA

Las “Palabras guía”, se utilizan para indicar el concepto que representan a

cada uno de los nudos definidos anteriormente que entran o salen de un

elemento determinado.

Se aplican tanto a acciones:

Reacciones

Transferencias, etc.

Como a parámetros específicos:

Presión

Caudal

Temperatura

Etc.

ETAPAS DEL HAZOP


PALABRAS GUÍA


PALABRAS GUÍA


CONSOLIDACIÓN DEL ANÁLISIS


EJEMPLO DEL HAZOP


EJEMPLO

Palabra

Guía

Desviación de la

variable

Posibles Causas Consecuencias Respuesta del

Sistema

Acciones a Tomar

Presión 1. Alta presión 1.1. Incremento de la

temperatura

ambiental externa.

1.2. Fuego externo.

1.3. Sobrellenado del

recipiente por mala

operación.

Rotura del recipiente.

Incendio y explosión.

• Indicador de presión.

•Válvula de alivio (PSV)

•Colocar sistema de doble

válvula de seguridad.

• Instalar sistema de agua

de enfriamiento (ducha).

•Procedimiento operativo.

2. Baja presión 2.1. Fuga de gas Incendio y explosión • Indicador de presión • Instalar detectores de gas

y llama.

Temperatura 3. Alta temperatura 3.1. Incremento de la

temperatura

ambiental externa.

3.2. Fuego externo.

Rotura del recipiente.

Incendio y explosión.

• Indicador de presión.

• Válvula de alivio(PSV)

•Colocar sistema de doble

válvula de seguridad.

• Instalar sistema de agua

de enfriamiento (ducha).

4. Baja temperatura 4.1. Descenso de

temperatura externa.

Ninguna. •Ninguna •Ninguna.

Nivel 5. Alto nivel 5.1. Sobrellenado del

recipiente por mala

operación.

Fugas.

Derrames.

• Medidor de nivel. •Colocar sistema de

alarma por alto nivel.

•Procedimiento operativo..

6. Bajo nivel. 6.1. Fuga de gas Incendio y explosión. • Ninguna • Instalar detectores de gas

y llama.

Composición 7. Contaminantes. 7.1. Falla de control

de calidad.

Producto fuera de

especificación.

• Ninguna •Procedimiento de control

previo de calidad.

• Proveedor confiable.

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Metodologias de Analisis y Evaluacion de Riesgos de Proceso