Gestión de Riesgos y Fugas Industriales: Métodos y Cálculo de Inflamabilidad
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Métodos con el propósito expreso de reducir las frecuencias y las consecuencias de sucesos peligrosos.
- Gestión del riesgo: Proceso de tomar decisiones basándose en la información procedente de técnicas de identificación de peligros, la evaluación de riesgos y las técnicas de control del riesgo.
- Riesgo voluntario frente a involuntario: La población acepta niveles de riesgo mucho mayores en actividades elegidas voluntariamente frente a actividades que se consideran impuestas.
- Zonas de intervención/alerta (referidas a la población en una planta):
- Zona de intervención: Las consecuencias de los accidentes producen un impacto que justifica la aplicación inmediata de medidas de protección.
- Zona de alerta: Las consecuencias de los accidentes producen un impacto que, a pesar de ser perceptibles por la población, no justifica la intervención.
Análisis de Riesgos
1. Evaluación de la Consecuencia
(Enfoque determinista: no tiene en cuenta las posibilidades)
- Definición de fuga (principal causa).
- Cálculo del fenómeno peligroso - efecto físico de la fuga (obtener una dimensión):
- Incendios en charco: emiten radiación térmica.
- Bolas de fuego: emiten radiación térmica (se estima el diámetro).
- Explosiones: crean sobrepresiones y proyección de fragmentos (se estima la sobrepresión).
- Dispersión de tóxicos.
- Impacto en personas, medioambiente y bienes: Medida de la radiación térmica y de los efectos tóxicos en términos de probabilidad de mortalidad, calculadas a partir de la dosis recibida. Es en función de ese impacto como se tratan las zonas de intervención y alerta.
2. Causas
- Fallos en el proceso.
- Fallos en el almacenado.
3. Accidentes
- Agujeros en la pared de la unidad.
- Ruptura catastrófica (escenario poco probable, salvo explosiones): escapes instantáneos.
- Ruptura de tuberías.
- Fallos de sellos: escape semicontinuo.
Fugas
Puntos Débiles
- Fisuras, rendijas y agujeros en las unidades.
- Conexión de tuberías.
- Soldaduras.
- Cuerpo y selladuras de válvulas y bombas, bridas (no se produce con mantenimiento adecuado).
- Válvulas de alivio: solo por mantenimiento, pues deben estar conectadas a un dispositivo de disposición seguro (no son fugas).
Escape Instantáneo
Colapso del recipiente con vertido muy rápido del contenido. El estado físico inicial de este puede modificarse al quedar expuesto a las condiciones ambientales.
Escape Semicontinuo
Pérdida de contención de magnitud limitada.
La fuga a través de una apertura (ruptura catastrófica, orificio, etc.) está controlada por:
- Presión en el recipiente (la sobrepresión se puede deber a la compresión del gas, o la presión de vapor o a una columna de líquido).
- Resistencia al flujo.
- Estado de agregación de las sustancias; el más peligroso: gas licuado presurizado.
La fuga a través de una apertura puede modelizarse como:
- Escape transitorio.
- Escape instantáneo.
Cálculo del Flujo en una Fuga
Condiciones isotérmicas (adiabáticas solo en tramos de tubería pequeños o fugas muy rápidas).
Fugas Reales
- TNO: flujo de fluidos, termodinámica aplicada, modelos complejos.
- Modelos sencillos (dispersión en atmósfera): CCPS.
Inflamabilidad
Determinación de Límites de Inflamabilidad
Correlación de Jones
LII = 0,55 * Cest, LSI = 3,50 * Cest. (Siendo Cest la concentración estequiométrica del fuel). Los límites se expresan como % en volumen. El oxígeno requerido se corrige según el nitrógeno acompañante:
CnHxOy + (n+x/4 - y/2)O2 → nCO2 + (x/2)H2O
Correlación de Spakowski
LII = 4,354 * 103 / (-entalpíacomb * x)
Donde: entalpíacomb es el calor de combustión estándar en kJ/mol; x es la fracción de oxígeno externo que se necesita para la combustión.
Correlación de Suzuki
LII (LFL) = 3,42 / (-entalpíacomb * 10-3) + 0,569 * (entalpíacomb * 10-3) + 0,0538 * (-entalpíacomb * 10-3)2 + 1,8
LSI (UFL) = 6,3 * (entalpíacomb) * 10-3 + 0,567 * (entalpíacomb * 10-3)2 * 23,5
Correlación de Intervalos de Inflamabilidad
Con respecto a la Temperatura (Zabetakis):
LIIT / LII25ºC = 1 - 0,75 * (T - 25 / -entalpíacomb)
Con respecto a la Presión (Zabetakis):
Solo existe para el superior porque el inferior varía poco.
LISp = LIS1atm + 20,6 * (logP + 1)
Donde P = presión en MPa absolutos.
Ecuación de Le Chatelier: Cálculo para Mezclas
LIImix = 1 / (Σi=1n (yi / LIIi))
LSImix = 1 / (Σi=1n (yi / LSIi))
Donde: LSIi y LIIi: límites de cada sustancia i.
yi: fracción molar sobre la base de combustible.
N: número de especies combustibles.
Diagramas Triangulares
No existe un límite en sí, sino una banda de puntos experimentales que limitan esa zona de inflamabilidad.