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Es el índice de peligro más reconocido por la industria química y proporciona información clave

Índice Dow para valorar el riesgo de incendio y explosión

Giuliano Fibbiani, PSTL (Process Safety Technology Leader) para Europa del Sur y del Medio Este de Dow
Ángela Moreno, EH&S (Environmental, Health & Safety) Delivery Leader para Tarragona (Plastics and Polyurethanes Businesses) de Dow.
01/08/2004
El Índice de Incendio y Explosión (F&EI), creado por Dow Chemical, es una herramienta para la evaluación objetiva paso a paso de la posibilidad real de un incendio, explosión y reactividad de equipos de proceso y su contenido en la industria química. Su propósito es servir como guía para seleccionar el método de protección contra incendios adecuado y ofrecer información clave para ayudar a evaluar el riesgo general de incendio y explosión.
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El F&EI es una de las herramientas usadas para la evaluación realista del riesgo potencial de fuego, explosión y reactividad química de los equipos de proceso y su contenido. Desarrollado en 1964, ha evolucionado hasta convertirse en un índice completo que proporciona una medida del riesgo relativo de pérdidas de unidades individuales de proceso debido a fuegos o a explosiones potenciales.

Este índice se ha utilizado ampliamente en Dow y fuera de Dow. Es el índice de peligro más reconocido por la industria química y proporciona información clave para evaluar el riesgo total de fuego y explosión. Se puede utilizar con el resto de información del proceso para consolidar un paquete de análisis del riesgo y comprender mejor los riesgos potenciales asociados a una unidad de la fabricación.

El “Fire & Explosion Index Hazard Classification Guide” está disponible para todas las partes interesadas en una edición del American Institute of Chemical Engineers (AIChE), 345 East 47th Street, New York, NY 10017 [ teléfono 1-(212) 705-7657 ].

Varios países hacen referencia a la guía de F&EI en su legislación. Las medidas cuantitativas usadas en el análisis se basan en datos históricos de pérdidas, en la energía potencial del material en estudio y en las prácticas de prevención de pérdidas que se aplican actualmente.

Objetivos

El propósito del sistema de F&EI es:
  • Cuantificar, en términos realistas, el daño que se puede esperar de los potenciales incidentes de fuego, explosión y reactividad.
  • Identificar el equipo con probabilidad de contribuir a la iniciación o a la escalada de un incidente.
  • Comunicar el potencial del riesgo de F&EI a la dirección.

Su propósito más amplio es disponer de un método que permita ordenar las unidades de proceso individuales según su riesgo, centrándose en los equipos importantes y proporcionar datos a los ingenieros de las pérdidas potenciales en cada área de proceso, para ayudarles a identificar maneras de disminuir, de una manera eficaz y rentable, la severidad y las pérdidas resultantes (en términos de dólares) de incidentes potenciales.

Las evaluaciones de riesgos de las compañías de seguros se basan normalmente en el peor incidente imaginable. Puede ser que anticipen, por ejemplo, que el contenido completo de un reactor podría vaporizarse instantáneamente e incendiarse. Sus estimaciones de pérdidas para los asegurados, que se determinan en parte a partir de tal análisis, pueden ser extremadamente grandes. Desde un punto de vista realista, el escenario es improbable.

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El sistema F&EI de Dow intenta determinar la pérdida máxima, realista, que puede ocurrir a una planta de proceso (o a la unidad de proceso) o a las unidades próximas. Una pérdida que podría ocurrir realmente en las condiciones de funcionamiento más adversas. El cálculo se basa en datos cuantificables. El cálculo del caudal de la fuga, la temperatura de proceso respecto a las de ignición y de ebullición y la reactividad del material son algunos de los muchos factores que contribuyen a un posible incidente.

Aunque el método de F&EI está diseñado principalmente para cualquier operación en la que se almacene, se maneje o se procese un material inflamable, combustible o reactivo, puede también ser utilizado para analizar pérdidas potenciales en instalaciones de tratamiento de aguas residuales, sistemas de distribución, tuberías, rectificadores, transformadores, calderas, oxidadores térmicos y algunos elementos de centrales eléctricas. El sistema se puede también utilizar para evaluaciones del riesgo de procesos pequeños con inventarios modestos de materiales potencialmente peligrosos. Su uso en plantas piloto es muy recomendable.

El esquema siguiente resume el proceso usado para calcular el índice y la estimación de las pérdidas.

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El primer paso en el cálculo de F&EI requiere definir qué unidades de proceso deben ser estudiadas, usando un procedimiento eficaz y lógico. Una unidad de proceso es cualquier equipo de proceso importante, como un tanque de almacenaje de materia prima, un tanque de almacenaje de proceso, una bomba de alimentación, el reactor, el separador, etc., pero puede ser también un almacén. Es evidente que la mayoría de las unidades de fabricación tienen muchas unidades de proceso. Para calcular el F&EI se deben considerar solamente las unidades de proceso que podrían tener un impacto desde un punto de vista de prevención de pérdidas. Se les denomina como unidades de proceso pertinentes.

El material factor (MF) se refiere al material usado en la unidad de proceso seleccionada y es una medida del índice intrínseco de liberación de energía a partir de un fuego o una explosión producida por combustión o reacción química. Este valor se obtiene de las tablas de inflamabilidad e inestabilidad según NFPA 704. Para mezclas, se determina el MF a partir de ensayos de reactividad química. Si no se dispone de datos, se puede calcular de manera aproximada usando el MF del componente con el valor más alto. Este componente debe ser uno que se encuentre en concentración significativa en la mezcla, al menos un 5 por ciento.

Después de determinar el MF adecuado, el paso siguiente es calcular el índice de riesgo de la unidad de proceso (F3), que es el término que se multiplica por el MF para obtener el F&EI.

El valor numérico índice de riesgo de la unidad de proceso se determina a partir del producto del índice general de riesgo de la unidad de proceso (F1) y el índice especial de riesgo de la unidad de proceso (F2). Se utiliza el producto en lugar de la suma porque los elementos considerados en F1 (peligros de proceso generales) y F2 (peligros de proceso especiales) se sabe que tienen un efecto potenciador entre ellos.

Los riesgos de proceso que contribuyen a aumentar la magnitud y la probabilidad de pérdidas penalizan en el cálculo del resultado. Cuando se calculan las penalizaciones se recomienda escoger el momento más peligroso de la operación normal de la unidad de proceso. El arranque, la operación continua y la parada están entre los estados operacionales que pueden ser considerados.

Los “riesgos de proceso generales” son los factores que determinan principalmente la magnitud de un incidente.

Los seis elementos de riesgo enumerados en esta sección como riesgos son aplicables en la mayoría de las situaciones de proceso:

  • Reacciones químicas exotérmicas
  • Procesos endotérmicos
  • Manejo y transferencia de materia
  • Unidades de proceso encerradas o interiores
  • Acceso en caso de fuego
  • Control del derrames y sistema de drenaje

Aunque puede que no sea necesario considerarlos todos, estos elementos han jugado un papel clave en muchos incidentes de fuego y explosión. Su evaluación cuidadosa para la unidad de proceso en estudio es de mayor importancia.

Este índice se ha utilizado ampliamente en Dow y fuera de Dow

El índice especial de riesgo de la unidad de proceso contribuye sobre todo a la probabilidad de que ocurra un incidente con pérdidas. Se calcula a partir de las condiciones específicas de proceso que han demostrado ser causa importante de los incidentes de fuego y de explosión. Se compone de doce elementos:
  • Material tóxico
  • Presión sub-atmosférica
  • Operación dentro o próxima a la temperatura de inflamación
  • Explosión de polvo
  • Presión de alivio
  • Baja temperatura
  • Cantidad de material inflamable o inestable
  • Corrosión y erosión
  • Fugas-juntas de dilatación y empaquetaduras
  • Uso de equipos con fuego
  • Sistemas del intercambio de calor con aceite caliente
  • Equipo rotativo

El F&EI es el producto del índice de riesgo de la unidad de proceso (F3) y del material factor (MF). El F&EI se relaciona con un radio de exposición. La tabla 1 es un listado de los valores de F&EI y la descripción del grado del peligro asociado al índice, que da una idea relativa de la severidad del F&EI. Se necesita una revisión más en detalle para las instalaciones con un F&EI mayor de 128.

El sistema cuantifica el daño que se puede esperar de los potenciales incidentes de fuego, explosión y reactividad
El área a considerar es la que contiene el equipo que podría estar expuesto a un fuego o en la que se podría generar una explosión aire-combustible. Para la evaluación del riesgo, lo que realmente se utiliza es el volumen del cilindro cuya base es el área alrededor del equipo calculada a partir del F&EI. La altura del cilindro es igual al radio de exposición. En algunos casos se usa el volumen esférico. La parte de la unidad de proceso contenida en dicho volumen es la que está expuesta al riesgo de daños por fuego o explosión.

La figura representa el esquema de un tanque vertical considerado como unidad de proceso con su radio de exposición, área y de volumen de exposición.

Si el área de exposición incluye las paredes de un edificio y éstas son resistentes a fuego o explosión o a ambos, el edificio puede ser excluido del área de exposición. Si hay una pared resistente a la explosión y fuego dentro del área de exposición, el área detrás de la pared no es necesario incluirla.

En la construcción de cualquier planta química, se deben considerar cierto número de características fundamentales como conformidad con los códigos aplicables, tales como códigos del edificio o los códigos de Asme, de NFPA, de ASTM, del Ansi y los requisitos legislativos locales.

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Además de estos requisitos fundamentales de diseño, ciertas herramientas de control de pérdidas basadas en la experiencia han demostrado su eficacia en la prevención de incidentes serios y en la reducción de la probabilidad y de la magnitud de un incidente particular. Hay tres categorías en las herramientas para prevenir y controlar las pérdidas:
  • C1 Control de proceso
  • C2 Material de aislamiento
  • C3 Protección contra incendio

Las herramientas de control de pérdidas se deben seleccionar según su contribución real para reducir o controlar los riesgos de la unidad que se evalúa. Seleccionar herramientas para acumular créditos no es la intención del análisis de riesgo. La intención es reducir la cantidad del capital invertido que está expuesto al riesgo o “Maximum Probable Property Damage” (MPPD) a un valor más realista.

El sistema F&EI intenta determinar la pérdida máxima, realista, que puede ocurrir a una planta de proceso

El cálculo del máximo número de días necesarios para volver a producir o “Maxima Probable Days Outage” (MPDO) es un paso necesario en la determinación de la Interrupción de Negocio o “Business Interruption” (BI) causado por un incidente. El impacto económico de la interrupción del negocio a menudo iguala o supera el de los daños materiales, dependiendo de niveles del inventario y de demanda del producto.

Comentarios al artículo/noticia

#1 - Efrain Fernandez Lastra
26/02/2010 4:29:35
El Indice Dow tiene alguna certificacion internacional que lo pueda ofrecer como una herramienta cien por ciento veridica para obtener un parametro real de la magnitud de cierto evento generado ya sea por explosion o fuego.

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