Los escenarios accidentales y los estudios de consecuencias y vulnerabilidad en los Análisis de Riesgos de Procesos de la ASP (PSM) Mario L. Fantazzini.

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1 Los escenarios accidentales y los estudios de consecuencias y vulnerabilidad en los Análisis de Riesgos de Procesos de la ASP (PSM) Mario L. Fantazzini Consultor Senior, DSR LA (BRASIL)

2 Objetivo Presentar la visión de la inserción de los estudios de consecuencias y vulnerabilidad como parte del Análisis de Riesgos en la Administración de la Seguridad de los Procesos. (ASP /PSM) Hablar de las características, importancia y beneficios de la AC&V en los AR, como parte de un robusto PSM. Despertar la necesidad de su utilización como herramienta de percepción de riesgos y administración de las emergencias en instalaciones de ductos. *AC&V- Análisis de Consecuencias y Vulnerabilidad *AR – Análisis de Riesgos

3 Recorrido Un poco de historia
Ubicando a la Administración de Seguridad de Procesos. Las Análisis de Riesgos y Escenarios Críticos en instalaciones de procesos. Modelado y Previsión de Consecuencias de Escenarios Críticos en ductos. Vulnerabilidad de Bienes y Personas en el Entorno de Instalaciones. Impacto a la Comunidad. Beneficios de los Estudios de AC&V en el marco de los AR en ASP.

4 1802 Inicio de las actividades de la empresa E. I
1802 Inicio de las actividades de la empresa E.I.DuPont de Nemours and Co. en los márgenes del Rio Delaware, en Wilmington (DE), USA E.I. du Pont breaks ground along the Brandywine River near Wilmington, Delaware, for mills to produce potassium nitrate, or “saltpeter,” an ingredient in black powder. Construction begans July 19 of Du Pont’s first powder manufacturing plant. DuPont recored its first sale a year later when President Thomas Jefferson arranged for the War Department to purchase the company’s refined saltpeter, an essential ingredient in black powder. The manufacturing facility included a boarding house for employees as well as innovative architecture to isolate and contain accidental explosions.

5 La Cultura de Seguridad de DuPont
1802 – Inicio de la operación de la fabrica de pólvora 1811 –Primeras reglas de seguridad establecidas “La seguridad es de responsabilidad de la gerencia.” “Ningún empleado puede entrar a un molino nuevo o reconstruido, mientras un miembro de la alta gerencia no lo haya operado personalmente primero.” E. I. du Pont 1904 – Contratación del primer médico en la fábrica 1912 – Primeras estadísticas en seguridad 1940 – Todos los accidentes se pueden evitar 1950 – Seguridad fuera del trabajo

6 If we can’t do it safely - we won’t do it at all
Seguridad es responsabilidad de la Organización de Línea. Ningún empleado puede entrar a una fábrica nueva o reconstruida antes de que un miembro de la Alta Gerencia haya, personalmente, operado la unidad. If we can’t do it safely - we won’t do it at all E I DuPont ca 1817 Almost from the beginning, DuPont is a firm unlike most companies. It is one of a few American companies to hire a physician for employees. In 1809 DuPont introduces overtime and night pay, and provides small jobs for employees’ family members. A year later, confronted by an expanding labor force and rising food prices, DuPont discontinued the practice of boarding workers and began constructing low-rent, family-sized homes for employees and their immediate relatives. In 1813, DuPont implemented a “savings plan” to encourage financial independence among its employees. Employees earned 6 percent interest on balances of $100 or more deposited with the company at the end of each year. Early on the company realized the value of education and in 1814, E.I. established the nondenominational Brandywine Manufacturers’ Sunday School to educate employees’ children.

7 PSM La Seguridad de Procesos en DuPont viene del 1802...
Predecesores de los elementos actuales del PSM estaban evidenciados en la fabricación de pólvora Facility Siting (alocación) y Diseño Protección contra sobrepresión Procedimientos operacionales Un estándar formal de PSM es de aprox

8 La empresa en América Latina
DuPont – Presencia Global Presencia Global La Empresa Global Facturación (’08): Empleados: N° Países: N° Fábricas: N° Lab.: Fortune 500: US$ 30,5 bi 60.000 75 135 95 67 La empresa en América Latina Início: Facturación (’07): Empleados: Localidades: 1925 US$ 3,1 bi 5.400 Argentina Brasil Chile Colômbia México Venezuela América del Norte América Latina África Europa e Oriente Médio Ásia

9 Cuidado del Medio Ambiente Ética Respeto por las Personas
Valores Corporativos Seguridad y Salud Cuidado del Medio Ambiente Ética Respeto por las Personas

10 Estadística DuPont Tasa de accidentes con pérdida de día laboral
PROMEDIO (Por Horas)

11 Puntos Clave para Mejoría y Cambio
Responsabilidad de Línea; Compromiso del Liderazgo; Concepto de Dueño; Sinergia Organizacional / Gobernanza; Disciplina Operativa / Auditoria

12 Evolución Culturas – La Curva de Bradley
Instinto Natural Pérdidas Supervisión Individuo Equipos Reactivo Dependiente Independiente Interdependiente Seguridad por Instinto Natural Cumplimiento es la meta Seguridad Delegada al gerente de seguridad Falta de involucramiento de la Gerencia Compromiso de la gerencia Poder/ Autoridad Reglas / Procedimientos Control del Supervisor Valorar a todo el personal Entrenamiento Conocimiento, compromiso y estándares personales Internalización Valores personales Autoprotección Prácticas y Hábitos Reconocimiento Individual Ayudar a otros a cumplir Guardián de otros Contribuye en el equipo / “networking” Orgullo por la organización A DuPont é reconhecida como referência mundial por seu Sistema de Gestão de Segurança, Saúe e Meio Ambiente e acredita que sua Cultura Corporativa é um dos principais fatores para a sustentabilidade de seus resultados operacionais e práticas de gestão. Em 1980, um Diretor de Produção da DuPont chamado Vernon Bradley desenvolveu um modelo esquemático sobre a evolução da Cultura de SSPA, com base em sua própria experiência de liderança. Essa figura é conhecida como “Curva de Bradley”.

13 Instalaciones de Ductos son Vulnerables ...
Como cualquier otra instalación, a problemas en... Proyectos Montaje, Construcción y pruebas Operación y procedimientos Mantenimiento Dar cuenta de su vida util Desactivación, desmantelamiento. Seguridad Física

14 Instalaciones de Ductos son Vulnerables ...
Pero, como una muy peculiar instalación, a problemas por: No ser exactamente un “sitio” operacional No poseer “operadores” en toda su extensión física, presentando extensas zonas sin vigilancia las 24 horas Por su cercanía a “vecinos críticos”, como población, sitios ambientales sensibles, otras instalaciones de riesgo. Por su gran vulnerabilidad física la intrusión y daños (accidental o voluntaria) – tienen solamente un muro “virtual” en los derechos de vía.

15 Que Causas Són Más Comunes en Accidentes?
HAZARDOUS LIQUIDS PIPELINES Reported Cause Number of Accidents % of Total Barrels Lost Property Damages % of Total Fatalities Injuries Excavation 40 14.7 35,075 $8,987,722 12.0 Natural Forces 13 4.8 5,045 $2,646,447 3.5 Other Outside Force 12 4.4 3, 068 $2,062,535 2.8 Materials or Weld Failure 45 16.5 42,606 $30,681,741 41.0 Equipment 42 15.4 5,717 $2,761,068 3.7 Corrosion 69 25.4 55,610 $17,775,629 23.8 Operations 14 5.1 8,332 $817,208 1.1 4 37 13.6 20,022 $9,059, 811 12.1 1 272 175,475 $74,792,161 5 Enfatizar que son datos de USA.

16 ¿Qué Causas Són Más Comunes en Accidentes?
NATURAL GAS TRANSMISSION Reported Cause Number of Incidents % of Total Property Damages Fatalities Injuries Excavation Damage 32 17.8 $4,583,379 6.9 2 3 Natural Force Dama ge 12 6.7 $8,278,011 12.5 Other Outside Force Damage 16 8.9 $4,688,717 7.1 Corrosion 46 25.6 $24,273,051 36.6 Equipment $5,337,364 8.0 5 Materials 36 20.0 $12,130,558 18.3 Operation 6 3.3 $2,286,455 3.4 Other 20 11.1 $4,7 73,647 7.2 Total 180 $66,351,182 13 Enfatizar que son datos de USA.

17 Incidents on Pipelines
Most Incidents on Natural Gas Distribution Pipelines Caused by Excavation Damage/Outside Force ( ) U.S. Department of Transportation’s Office of Pipeline Safety.  AGA – American Gas Association.

18 Presentan informaciones
Las Organismos de Gobierno*, las Empresas de Servicios y las Organizaciones de Comunidades Involucradas con Instalaciones de Ductos... Presentan informaciones Producen estadísticas Orientan al público “Venden” sus principios operativos y valores Luchan por más seguridad Y están acesibles en la “red” (Internet) * Ejemplo México - CRE

19 Risk Rating

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21 La ASP (PSM) La Administración de la Seguridad de los Procesos (Process Safety Management) involucra... ... Administración, conocimientos y tecnologia aplicados a reconocer, comprender y controlar peligros y riesgos de los procesos...

22 Administración de la Seguridad de los Procesos (PSM)

23 4 Pasos Claves En DuPont, a los 14 elementos del PSM se agregan 4 pasos Clave al proceso de Implementación: Establecer una Cultura de Seguridad Proveer Liderazgo y compromiso de la administración Implementar un Programa abarcativo para PSM Alcanzar la Excelencia Operativa a través de la Disciplina Operativa.

24 Sistema de Seguridad, Salud y Protección Ambiental (SSPA) DuPont
Seguridad de los Procesos Comunidad y Responsabilidad Social Cultural / Comportamiento Salud Ocupacional ASP

25 Se enfoca en tres vertientes:
Concepto de ASP Se enfoca en tres vertientes:

26 Que es un peligro de proceso ?
Un Peligro de Proceso representa una condición o característica con potencial para causar daños serios a personas, medio ambiente y instalaciones. Los daños típicos involucrados suelen considerarse como Efectos de explosiones (misiles, sobrepresión, impulso) Efectos de exposición térmica Efectos de exposición a Tóxicos Agudos.

27 Analisis de los Peligros del Proceso
Esta etapa es el corazón del PHA y debe producir un estudio formal y completo de los peligros, con un equipo multidisciplinario y una metodología elegida para el segmento bajo estudio. El equipo busca Reconocer y entender los peligros y escenarios de riesgo Establecer los efectos y consecuencias de cada riesgo Verificar si las protecciones existentes son adecuadas Proponer recomendaciones para protección adicional cuando aplicable.

28 LA ECUACIÓN DEL PHA PHA = RP + MIC + APP + AC + FS + FH + PIS + CEI + VC + SPO + D + RL + SR RP - Reconocimiento de Peligros MIQ - Matriz de Incompatibilidad Química APP - Análisis de los Peligros del Proceso (Estudio con una Metodología) AC - Análisis de Consecuencias FS - Facility Siting (Selección del lugar físico de la instalación) FH - Factores Humanos PIS - Procesos Inherentemente más Seguros CEI - Clasificación de Eventos de Interlocks VC - Visita de Campo SPO - “Seguro para Operar” D - Documentación RL - Revisión del Liderazgo SR - Seguimiento de Recomendaciones

29 Metodologias Usuales WHAT IF + CHECKLIST
FMEA – FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS (ANÁLISIS DE MODOS DE FALLA Y EFECTOS) HAZOP – HAZARD AND OPERABILITY STUDY (ESTUDIO DE PELIGROS Y OPERABILIDAD) FTA – FAULT TREE ANALYSIS (ANÁLISIS DE ARBOLES DE FALLAS) PHA – PRELIMINARY HAZARD ANALYISIS (ANÁLISIS PRELIMINAR DE PELIGROS)

30 Análisis de Consecuencias
Una análisis de los efectos no deseados directos de los eventos peligrosos que resultan de la pérdida de los controles administrativos y de ingeniería.... ... Y la evaluación del impacto resultante en el personal, comunidades del entorno y al medio ambiente (así como el impacto en el negocio). VCEC, BEAST, SAFER ENTRE OTROS

31 Orientar el planteamiento de respuesta a emergencias
Los Usos de Análisis de Consecuencias, Según la Orientación del CCPS (*) Orientar el planteamiento de respuesta a emergencias Para conformidad legal Para comparación y decisión sobre opciones de diseño Para soportar la decisión de la aceptabilidad de la instalación Para soporte en el desarrollo de recomendaciones. ______________________________ (*)CCPS – Center for Chemical Process Safety, AIChE

32 Peligros, Escenarios, Efectos e Impactos en las Análisis de Consecuencias y Vulnerabilidad

33 Desde los Peligros Hasta los Impactos
(Peligros) Riesgos  Eventos Directos o Fuentes Escenarios de Accidentes Consecuencias  Impactos

34 Desde los peligros hasta los impactos
Por ejemplo Corrosión Descontrolada  (Peligro)/Riesgo Pérdida de Contención y Fuga de Inflamables Fuente Formación de Nube de Vapor Ignición de Nube de Vapor  Escenario Explosión (Sobrepresión) Consecuencias Lesiones a las Personas, Daños Materiales Impactos

35 Niveles de Consecuencias
Los niveles de consecuencias pueden ser modelados.

36 Definición del Evento / Escenario
Discusión sobre la severidad del evento PEOR CASO CREÍBLE? CASO MÁS PROBABLE? (EXCEPTO POR OBLIGACIÓN LEGAL, CUANDO CIERTOS PARÁMETROS SON PREDEFINIDOS POR EL ÓRGANO REGULADOR, COMO EL TIEMPO DE FUGA) [hacer variar los parámetros del escenario ayudan al analista a adquirir “feeling (conocimiento)” – de que tan grandes son las consecuencias (sensibilidad) a dicho parámetro ?]

37 Consecuencias de Interés de un escenario (ejemplos)
Fugas toxicas  Concentración de una sustancia química tóxica en el aire Fugas de inflamables  (Fuego, explosión)  sobrepresión, impulso, radiación térmica Explosión de recipientes abiertos o a presión, equipo de proceso o tramo de ducto  sobrepresión, misiles.

38 Ejemplos de Escenarios Específicos y sus Impactos

39 Flash Fires (Fuego Relampago)
Una combustión de una mezcla de aire-inflamable con una velocidad de propagación de llama tal que no se produce una sobrepresión que produzca daños. Después del flash fire, un fuego puede quedar sostenido (por ejemplo, un incendio de charco o de chorro). Efecto Potencial: Personal dentro de la “zona de quema” delimitada por el 0,5 del LIE puede sufrir quemaduras de 2o y 3er grado. Pueden ocurrir fatalidades.

40 Jet Fires (Incendio de chorro)
Un flujo en chorro se produce cuando ocurren fugas presurizadas por agujeros. Si la fuga se inflama, un incendio de chorro se establece. La amenaza a la vida es representada por la radiación térmica emitida por los gases inflamados.

41 Pool fire (Incendio de Charco)
Cuando el vapor que se desprende de un charco se inflama, la llamarada se propaga hacia atrás (retrotrae) hasta la fuente, quedando sostenido un incendio de charco. Efecto Potencial: la radiación térmica emitida por el charco puede causar quemaduras y fatalidades a distancia considerable*. Nota: *Son efectos producidos por radiación infrarroja (térmica), no necesariamente quemaduras por gases calientes (convección).

42 Explosiones Una rápida liberación de enegia, generando un pulso de presión destructivo y amenazador de la vida. Tipos de Explosiones Explosiones de nube de vapor. Explosiones de estanques o vasos. Las definiciones de deflagración, explosión y detonación dependen de la velocidad del frente de presión, y unas pueden evolucionar en otras dependiendo de que tan cerrado y cuantos obstáculo estén en el camino.

43 Vapor Cloud Explosions (Explosiones de Nube de Vapor)
Una combustión de una nube de mezcla aire – inflamable en la cual la velocidad de flama se acelera a altas velocidades produciendo significativa sobrepresión. Puede ocurrir en interiores (confinada) o exteriores (no confinada). Efecto Potencial: personal e instalaciones son vulnerables a lesiones/fatalidades y daños de la ola de presión y llamarada. En San Juanico hubo BLEVES

44 Un Caso Muy Impresionante con Gás Licuado de Petróleo.
Gasoducto 5 m profundidad, 52 km, localidad Barueri, cerca de São Paulo Dia 15 junio 2001, festivo Corpus Christi Tubería perforada por obra civil del anillo viario de São Paulo, cerca de una carretera existente. Fuga de 168 tons GLP. CD. MENDOZA DERRUMBE Fuente datos y ilustraciones: CETESB

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47 Una Fuente Vigorosa de GLP...
Se expande a 270 veces su volumen de liquido Se expande y se enfría, produce hielo de la humedad del aire y suelo Cuando agota fuentes de calor, queda liquida y una nube muy densa, lentamente recoge calor en su pasaje Pasa a “fluir” para partes bajas La nube se esparció sobre un arroyo, calles cerca e ingresó en un sistema de tubería de 120m debajo de la carretera. KUNDUACAN – DOS BOCAS, SE QUEMARON 10 KM2 Y CALCINARON A 20 PERSONAS GUADALAJARA EXPLOSIÓN EN EL CENTRO DE LA CD

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51 Barueri... Las bombas fueron interrumpidas a los 3 y 4 minutos (terminales extremos) Las válvulas del tramo fueron cerradas a los 25 minutos La carretera quedó bloqueada por 12 horas El monitoreo indicó concentración inflamable a los 500 m del agujero (dimensión estimada de la nube) Fue apagada la red eléctrica de 6 barrios por 30 horas.

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54 Barueri... Niebla de agua como tentativa de contener y diluir los vapores Volumen líquido de la fuga = 293 m3 o m3 de vapor Se hizo la extracción de los vapores de la tubería. Niveles aún elevados a la h del otro día Evacuadas 1500 personas de un radio de 500m. Vuelta a sus casas 28 horas después.

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57 Cuando la Excepción Valida la Regla...
En análisis de riesgos, se dice “alguna fuente de ignición se va a encontrar”... El alrededor seguramente entrañaba múltiples oportunidades de ofrecer fuentes de ignición Por que no se incendió la nube y se produjo probablemente la más grande catástrofe urbana de GLP ? Por que la aleatoriedad de los eventos incluye el evento vacío (con muuuy baja probabilidad)... Y por el dicho popular...

58 Niveles de Preocupación o de Interés
Los niveles de consecuencias pueden ser obtenidos por modelado en software. Personal + Instalaciones expuestos se ponen vulnerables a tales consecuencias (físicas o físico – químicas).

59 Los niveles de interés para humanos e instalaciones pueden ser diseñados para definir áreas peligrosas.

60 ERPGs Valores de Consecuencias – Niveles de Preocupación o de Interés para fugas tóxicas. ERPG-2 funciona como “nivel de acción”. Es el umbral para la habilidad reducida de auto-rescate. ERPG-3 es el umbral para riesgo de daños serios a la salud o fatalidades.

61 (FRAGMENTO)

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63 Ejemplos de Niveles de Interés
RADIACIÓN TÉRMICA (kW/m2) Referencia Sensorial : 1 kW/m2  radiación solar del mediodía en la zona tropical.

64 Algunos Efectos de la Radiación Térmica (Personas e Instalaciones)
kW/m2 Característica 1 Radiación solar al mediodía 1,75 Umbral de dolor en 1 minuto. 2 Aislamiento de PVC en cables dañado. 5 Umbral de dolor en 15 s 6,4 Quemaduras de 2o grado en 20 s 12,5 Ignición de las ropas. Fusión de tubería plástica. Riesgo de vida empeza en 30 s 16 Quemaduras severas en 5 s 25 Ignición de la madera. Riesgo de vida. 37,5 Daño a equipos de proceso. AltoRiesgo de vida (99% en 50 s).

65 Fuente – CCPS.

66 Datos del tratado "Thermal Radiation: Physiological and Pathological Effects" by Ian Hymes, et al, IChemE, Rugby, Warwickshire, UK, 1996.

67 Valores de Consecuencias de Explosiones – Niveles de Interés
Interés en términos de Sobrepresión / Impulso t = duración presión Impulso El pico de presión y el impulso – ambos importantes en la produción de daños

68 5 NOV 2009 – Bushland Pipeline Explosion

69 Niveles de consecuencias – Sobrepresión
Barg Daños 0,002 Grandes cristales ocasionalmente destruidos. 0,010 Presión típica para rotura de cristales. 0,034 – 0,068 Rotura de cristales y daño a los cuadros sujetadores. 0,068 Demolición parcial de viviendas, sin condición de habitar 0,136- 0,544 Lesiones ligeras a severas por astillazos de vidrio e misiles 0,156 Daño estructural severo a instalaciones. 0,20-0,27 Demolición de edificaciones no reforzadas con acero. 0,30-0,48 Virtual destrucción de viviendas, casi completamente puestas abajo. 0,68 Probable destrucción total de edificios.

70 Humanos y Vulnerabilidad a la Sobrepresión
Sobrepresión (barg) Fatalidad por hemorragia pulmonar (%) 1 1,4 50 1,75 90 2 99

71 Análisis de Consecuencias y Vulnerabilidad...
Producen referencias de distancias de riesgo (y seguridad relativa) Por la severidad evidenciada, ayudan a la administración entender y ponderar los riesgos ... Y fundamentan a las medidas de prevención necesarias Permiten anticipar la dimensión de los recursos y procedimientos adecuados para hacer frente a los escenarios de riesgos.

72 Software ? Para ganar sentimiento de lo que pasa, estimativas no detalladas, decisión de impartir estudios precisos EPA RMPComp (freeware) EPA ALOHA (freeware) – más flexible. Basicamente para emergencias y planeamiento de respuestas. Ejemplos de “Proprietary Software” (*) VCEC (Vapor Cloud Explosion Contours) BEAST (Building Evaluation and Screening Tool) (*) desarrollados por Wilfried Baker Engineering para “2000 Industry Technology Cooperative”, un grupo de 13 empresas de que participan DuPont, BP Oil, Chevron, Eastman Chemical y otras. CUIDADO CON LAS SOLICITUDES DE SOFTWARE

73 Fuga de 400 kg de amonio

74 Con las AC&V en las AR de ASP, obtenemos....
Mejor percepción del riesgo Mayor sensibilidad administrativa a la necesidad de medidas de prevención Mejor diseño de los planes de emergencia Líneas maestras para la colocación de las instalaciones de ductos Zonas de exclusión (buffer) para viviendas, rutas etc. en la vecindad de una instalación (Facility Siting) ... Y aseguramos acciones de conformidad legal.

75 Una ASP robusta, donde se privilegia
Como Asegurar Instalaciones de Ductos Más Confiables y Reducir los Impactos de los Escenarios de Alto Riesgo? Una ASP robusta, donde se privilegia Elemento “Calidad asegurada” de instalaciones ARP (PHA) produciendo medidas preventivas y correctivas para los riesgos a las instalaciones Énfasis en la integridad mecánica de los activos Un perro de caza: Administración de Cambios Análisis de Consecuencias y Vulnerabilidad como soporte a la administración de riesgos y Planes de Emergencia fundamentados y eficaces

76 Administración de la Seguridad de los Procesos (PSM)

77 Incidentes por Resultados
Número de Accidentes de Proceso Puntuación en diagnosticos de seguridad de procesos Puntuación en el Diagnóstico (2a Parte) Ocurrencias 90 Accidentes de Proceso vs Puntuación en Diagnósticos de Seguridad de Procesos en el tiempo

78 Como Asegurar que ASP se Implemente y se mantenga Vivo y Operante
Compromiso visible y sentido del liderazgo Concepto de dueño Responsabilidad de linea Disciplina operativa Un programa de PSM organizado y abarcativo “un sistema que es más que tecnologia, es la administración involucrada con acciones de liderazgo y compromiso, mirando a una cultura de excelencia que incluye el hombre y su comportamiento”

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