Gestión de Riesgos y Fugas Industriales: Métodos y Cálculo de Inflamabilidad

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)

1. Definición de fuga (principal causa).
2. 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.
3. 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 / (-entalpía_comb * x)

Donde: entalpía_comb 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 / (-entalpía_comb * 10^-3) + 0,569 * (entalpía_comb * 10^-3) + 0,0538 * (-entalpía_comb * 10^-3)² + 1,8

LSI (UFL) = 6,3 * (entalpía_comb) * 10^-3 + 0,567 * (entalpía_comb * 10^-3)² * 23,5

Correlación de Intervalos de Inflamabilidad

Con respecto a la Temperatura (Zabetakis):

LII_T / LII_25ºC = 1 - 0,75 * (T - 25 / -entalpía_comb)

Con respecto a la Presión (Zabetakis):

Solo existe para el superior porque el inferior varía poco.

LIS_p = LIS_1atm + 20,6 * (logP + 1)

Donde P = presión en MPa absolutos.

Ecuación de Le Chatelier: Cálculo para Mezclas

LII_mix = 1 / (Σ_i=1ⁿ (y_i / LII_i))

LSI_mix = 1 / (Σ_i=1ⁿ (y_i / LSI_i))

Donde: LSI_i y LII_i: límites de cada sustancia i.

y_i: 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.