SIMULACIÓN DE ESCENARIO DE RIEGO POR MEDIO DEL SOFTWARE ALOHA (DESARROLLO POR EPA).
SIMULACIÓN DE ESCENARIO DE RIEGO POR MEDIO DEL SOFTWARE ALOHA
(DESARROLLO POR EPA).
Ing. Mario González Méndez.
Maestría en Gestión Integral de Riesgos.
Unidad 3, Gestión de Riesgos Ambientales.
1 de Octubre del 2021
Universidad Ducens.
Contenido.
5. Empleo de ALOHA para determinación de radios de afectación por derrame
de Sustancia Química
5.1. Datos de la sustancia química para la modelación
5.2. Composición/Información sobre los componentes
5.3. Propiedades Físico-Químicas
6. Repercusiones para la seguridad humana y el medio ambiente
8. Simulación de escenario de riesgo
8.2. Escenario 2, Nube Inflamable
8.3. Escenario 3. Formación de
Nube detonante
9. Instrumentos Normativos de la Gestión del Riesgo
Indice de Imágenes.
Imagen 1.
Escenario de Nube Toxica por Derrame de n-Hexano.
Imagen 2. Escenario de Nube Inflamable por
Derrame de n-Hexano.
Imagen 3. Escenario de Nube Detonante por Derrame
de n-Hexano.
Índice de Tablas.
Tabla 1.
Escenarios de Riesgo por Derrame de n-Hexano.
1. Marco Teórico.
El transporte, almacenaje, uso y disposición de sustancias
químicas peligrosas en las actividades
industriales representa siempre un riesgo potencial de accidente por fuga o
derrame de la misma representante siempre un peligro para la salud y el medio
ambiente. Un material peligroso son elementos, substancias, compuestos,
residuos o mezclas de ellos que, independientemente de su estado físico,
represente un riesgo para el ambiente, la salud o los recursos naturales, por
sus características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables o
biológico-infecciosas. (LGEEPA 2011).
Entre 1921 y 2002 han ocurrido 43 accidentes con químicos a
nivel mundial que se consideran los más graves en la historia por el número de muertos, heridos y daños (Dennis
P. Nolan y PNUMA) en México de los más graves se consideran los ocurridos
en el 19 de noviembre de 1984
donde una serie de explosiones de esferas y tanques de gas Lp en la planta de
Petróleos Mexicanos (PEMEX) en San Juan Ixhuatepec Estado de México dejando como resultado más de 500 muertos,
4500 heridos y más de 1000 desaparecidos así como destrucción masiva de
viviendas y la destrucción total de la instalación propiedad de PEMEX. Otro
evento grave fue el ocurrido en Guadalajara Jalisco el 22 de Abril de 1992
donde un derrame de hidrocarburo (gasolina) se fuga de una tubería propiedad de
PEMEX ocasionado con esto una serie de explosiones en la red de alcantarillado
derivando en 190 muertos, 470 heridos, 6500 damnificados, 1547 edificios
dañados, 600 vehículos dañados y 13 kilómetros de calle destruidas.
En los casos anteriormente señalados se ha debido al empleo
de sustancias químicas peligrosas y de los peligros derivados de sus
propiedades físico-químicas.
La Secretaria del Trabajo y Prevención Social Aquellas que por sus propiedades
físicas, químicas y características toxicológicas presentan peligros físicos
para las instalaciones, maquinaria y equipo, y para la salud de las personas
que se encuentre en el centro de trabajo. (STPS, 2015)
Las anteriores definiciones (LGEEPA. STPS) aunque distintas desde el punto de vista
laboral y medio ambiental coinciden en que las sustancias químicas son
peligrosas siendo esta la razón principal del por qué se deben de contar con
medidas para la protección de las personas, sus bienes, el medio ambiente y la
propiedad con la finalidad de prevenir fugas o derrames que generen la
formación de nubes toxicas, inflamables o explosivas.
Actualmente en la legislación Mexicana existen diferentes
ordenamientos jurídicos para el control de las sustancias químicas, a continuación
se hace mención de las obligaciones legales que las empresas y particulares
deben de cumplir en la materia.
ü
Es importante señalar que los eventos que
derivan en fuga o derrame de sustancias químicas ocurren por los siguientes
factores:
ü
Falta de aplicación del marco regulatorio.
ü
El no reconocimiento y cuantificación del riesgo
así como su evaluación.
ü
Ausencia o deficiencia en programas de
mantenimiento.
ü
Falta de medidas de seguridad o medidas
insuficientes.
ü
Falta de medias de protección y respuesta o estas
son insuficientes.
ü
Ausencia o deficiencia en programas de
capacitación y entrenamiento de los empleados que tienen relación con las
actividades de recepción, transporte, almacenaje, uso y disposición y que hacer
en caso de emergencia con sustancias químicas.
ü
Pobre cultura de la seguridad y autoprotección.
ü
Falta de políticas o directrices corporativas o
si existen que no sean aplicadas e implementadas por la dirección de la
empresa.
ü
Ausencia o deficiencia en los sistemas de
alertamiento.
ü
Ausencia o deficiencia en procedimientos de
respuesta en caso de emergencia.
ü
Conflictos y fenómenos sociales que deriven en
sabotaje, actos vandálicos o delictivos.
ü
Por acción de la naturaleza como huracanes,
ciclones, tornados, lluvias intensas.
ü
Recorte de presupuestos y programas de
austeridad en las empresas que aumenten la vulnerabilidad y riesgo de la
empresa en caso de emergencia con sustancias químicas.
ü
Actos de corrupción entre particulares y
autoridades.
ü
Autorización de cambios de uso de suelo sin
realizar estudios de riesgo.
ü
Falta de políticas de desarrollo urbano y
crecimiento económico.
ü
Migraciones por causas sociales o naturales.
ü
Otras causas.
ü
Para protección de las personas y el medio
ambiente además de lo señalado en la Legislación, existen dos instrumentos de
gestión para la identificación de riesgos y medidas de control el caso de
accidente, a continuación se describen.
ü
Estudio de Riesgo (ERA).
ü
Programa de Prevención de Accidentes (PPA).
ü
Estudio de riesgo.
Se entiende por
riesgo ambiental la probabilidad de que ocurran accidentes mayores que
involucren los materiales peligrosos que se manejan en las actividades
altamente riesgosas que puedan trascender los límites de sus instalaciones y
afectar adversamente a la población, los bienes, el ambiente y los ecosistemas.
La evaluación de
dicho riesgo comprende la determinación de los alcances de los accidentes y la
intensidad de los efectos adversos en diferentes radios de afectación. Quienes
realicen actividades altamente riesgosas deberán formular y presentar a la
Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) un estudio de
riesgo ambiental.
De acuerdo con el
Artículo 147 de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al
Ambiente (LGEEPA), la realización de actividades industriales, comerciales o de
servicios altamente riesgosas, se llevarán a cabo con apego a lo dispuesto por
esta Ley, las disposiciones reglamentarias que de ella emanen y las Normas
Oficiales Mexicanas correspondientes.
Programa de Prevención de Accidentes.
La regulación de
las actividades consideradas como altamente riesgosas, está fundamentada en los
artículos 146 al 149 de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección
al Ambiente (LGEEPA). Esta regulación se realiza principalmente mediante la
aplicación de dos instrumentos; El Estudio de Riesgo Ambiental (ERA) y El
Programa para la Prevención de Accidentes (PPA).
De acuerdo con el
artículo 147, los establecimientos en operación que realicen actividades
altamente riesgosas deben formular ante la SEMARNAT dicho Estudio y someter el
PPA a la aprobación de la SEMARNAT y otras Secretarías. El PPA, es un documento
a través del cual una persona física o moral que realiza actividades
consideradas como altamente riesgosas, describe las medidas y acciones de
prevención contra los riesgos analizados en el Estudio de Riesgo Ambiental.
La Gestión de los
Programas para la Prevención de Accidentes inicia en 1989, después de la
publicación de la LGEEPA en 1988, para lo cual SEMARNAT ha venido desarrollando
lineamientos y guías para facilitar a los usuarios, la elaboración de estos
Programas.
La Compañía de
Aceite Comestible S.A. de C.V, Ubicada en el municipio de Querétaro, Querétaro,
tiene como actividad principal la elaboración
de aceite comestible por medio de refinación y extracción de aceite crudo y
cuenta con contenedor horizontal de N-Hexano,
con capacidad para 95,000 litros, esta cuenta con un dique para contención de
derrames con capacidad para 125,000 lts.
ALOHA es el programa de modelado de peligros del
aire en el paquete de software CAMEO desarrollado conjuntamente por NOAA y la
Agencia de Protección Ambiental (EPA).
Con base en su información sobre una liberación
química, los modelos de fuerza de la fuente de ALOHA estiman la rapidez con la
que la sustancia química escapará de un tanque, charco o tubería de gas y
formará una nube de gas peligroso, y también cómo esa tasa de liberación puede
cambiar con el tiempo.
5. Empleo de
ALOHA para determinación de radios de afectación por derrame de Sustancia
Química.
5.1. Datos de
la sustancia química para la modelación.
ü
Nombre
del producto: Hexano.
ü
Familia
Química: Hidrocarburo alifico.
ü
Nombre
Químico: Hexano.
ü
Formula: C6H14.
ü Sinónimos: N-Hexano
5.2. Composición/Información
sobre los componentes.
ü
Componente: Hexano.
ü
%
molar: > 99%.
ü
Numero
CAS: 110-54-3
ü
Limites de Exposición: PEL-TWA= 500 ppm, ACGIH:
TLV-TWA= 50 ppm.
ü (PEL TWA- limite
de exposición permitido, TLV-TWA-limite de exposición a corto plazo (15 min
5.3.
Propiedades Físico-Químicas.
ü Densidad relativa (agua=1): 0.66.
ü Punto de Ebullición a 1 atm: 68º C (154º F).
ü Punto de congelación/ fusión a 1 atm: -95º C (-139 º
F).
ü pH: No aplica.
ü Peso Molecular: 86.18.
ü Gravedad específica: 0.66.
ü Solubilidad en agua, vol/vol 20º C (68º F),
1 atm: 0.047.
ü Volumen especifico del gas a 15.6º C (60º F)
1 atm: 0.7813 m3/kg (12.5151 f3/lb).
ü Presión de Vapor a 21.1 º C (70º F): 17.33 Kpa (2.51
psi).
ü Coeficiente de distribución agua/aceite: No aplica.
ü Apariencia y Color: Gas Incoloro e
Inodoro.
ü Punto de inflamación: -22 º C (-7.6º F).
ü Temperatura de auto ignición: 225º C (437 º F).
ü Límites de inflamabilidad: Inferior (LEL) 1.1
%, Superior (UEL) 7.5%
ü
Datos
de toxicidad: DL50 (oral rata): 28710 mg/kg, CL50: > 3.367 mg/kg
ü DL50 (dosis letal
media a la ingesta), CL50 (concentración letal media a la inhalación).
ü Capacidad irritante del producto: El Hexano no es
irritante.
ü
Sensibilidad
a materiales: No se conoce que cause sensibilidad en humanos.
ü
Efectos
en el sistema reproductivo: Mutagénicos, teratogenicos, no se conocen efectos en
humanos.
6. Repercusiones para la seguridad humana y el medio ambiente.
Los combustibles fósiles utilizados para combustión en vehículos
poseen diferentes peligros potenciales los cuales pueden ser:
1). Fuego o Explosión:
ü
Los vapores pueden formar mezclas explosivas con el
aire.
ü
Los vapores pueden viajar a una fuente de ignición y regresar con flama.
ü
Los contenedores pueden explotar cuando se calientan.
2). Salud:
ü
Algunos vapores son irritantes.
ü
El fuego puede
producir gases irritantes y/o corrosivos.
3). Medio Ambiente.
ü
Los escurrimientos pueden contaminar vías fluviales y contaminar los mantos
freáticos y el suelo.
Derrame de 800 l de n-Hexano por fuga en manguera de descarga.
8. Simulación
de escenario de riesgo.
Tabla 1. Escenarios
de Riesgo por Derrame de n-Hexano.
|
Falla |
Derrame
de 800 l de n-Hexano |
Cantidad
Hipotética Liberada |
Zona
de Alto Riesgo (m) |
Zona
de Amortiguamiento (m) |
|
1 |
Formación de nube toxica por charco en evaporación |
807 l (161 kg/min) duración 5 minutos |
94 m (8600 ppm= AEGL-3 para 60 Min) |
160 m ( 2900 ppm= AEGL-2 para 60 Min) |
|
2 |
Formación de nube Inflamable |
807 l (161 kg/min) duración 5 minutos |
102 m (7200 ppm= 60% LEL) |
244 m (1200 ppm 10% LEL) |
|
3 |
Explosión por formación de nube detonante |
807 l (161 kg/min) duración 5 minutos |
79 m (3.5 psi= lesiones serias) |
113 m ( 1.0 psi= ruptura de cristales) |
8.1. Escenario
1. Nube Toxica.
SITE DATA:
Location: QUERETARO, MEXICO
Building Air Exchanges Per Hour: 0.26 (unsheltered single storied)
Time: October 1, 2021 2020 hours
ST (using computer's clock)
CHEMICAL DATA:
Chemical Name: N-HEXANE
Molecular Weight: 86.18 g/mol
AEGL-1 (60 min): N/A
AEGL-2 (60 min): 2900 ppm AEGL-3
(60 min): 8600 ppm
IDLH: 1100 ppm LEL: 12000
ppm UEL: 72000 ppm
Ambient Boiling Point: 61.8° C
Vapor Pressure at Ambient Temperature: 0.20 atm
Ambient Saturation Concentration: 249,496 ppm or 24.9%
ATMOSPHERIC DATA: (MANUAL INPUT OF DATA)
Wind: 1.5 meters/second from 167° true at 10 meters
Ground Roughness: urban or forest
Cloud Cover: 5 tenths
Air Temperature: 25° C
Stability Class: F
No Inversion Height
Relative Humidity: 50%
SOURCE STRENGTH:
Direct Source: 4.1 liters/sec
Source Height: 1 meters
Source State: Liquid
Source Temperature: equal to ambient
Release Duration: 5 minutes
Release Rate: 161 kilograms/min
Total Amount Released: 807 kilograms
THREAT ZONE:
Model Run: Heavy Gas
Red : 94 meters --- (8600 ppm =
AEGL-3 [60 min])
Orange: 160 meters --- (2900 ppm = AEGL-2 [60 min])
Yellow: no recommended LOC value --- (N/A = AEGL-1 [60 min])
Imagen 1. Escenario de
Nube Toxica por Derrame de n-Hexano.
8.2. Escenario
2, Nube Inflamable.
SITE DATA:
Location: QUERETARO, MEXICO
Building Air Exchanges Per Hour: 0.26 (unsheltered single storied)
Time: October 1, 2021 2020 hours
ST (using computer's clock)
CHEMICAL DATA:
Chemical Name: N-HEXANE
Molecular Weight: 86.18 g/mol
AEGL-1 (60 min): N/A
AEGL-2 (60 min): 2900 ppm AEGL-3
(60 min): 8600 ppm
IDLH: 1100 ppm LEL: 12000
ppm UEL: 72000 ppm
Ambient Boiling Point: 61.8° C
Vapor Pressure at Ambient Temperature: 0.20 atm
Ambient Saturation Concentration: 249,496 ppm or 24.9%
ATMOSPHERIC DATA: (MANUAL INPUT OF DATA)
Wind: 1.5 meters/second from 167° true at 10 meters
Ground Roughness: urban or forest
Cloud Cover: 5 tenths
Air Temperature: 25° C
Stability Class: F
No Inversion Height
Relative Humidity: 50%
SOURCE STRENGTH:
Direct Source: 4.1 liters/sec
Source Height: 1 meters
Source State: Liquid
Source Temperature: equal to ambient
Release Duration: 5 minutes
Release Rate: 161 kilograms/min
Total Amount Released: 807 kilograms
THREAT ZONE:
Threat Modeled: Flammable Area of Vapor Cloud
Model Run: Heavy Gas
Red : 102 meters --- (7200 ppm =
60% LEL = Flame Pockets)
Yellow: 244 meters --- (1200 ppm = 10% LEL)
Imagen 2. Escenario de
Nube Inflamable por Derrame de n-Hexano.
8.3. Escenario 3.
Formación de Nube detonante.
SITE DATA:
Location: QUERETARO, MEXICO
Building Air Exchanges Per Hour: 0.26
(unsheltered single storied)
Time: October 1, 2021 2020 hours ST (using computer's clock)
CHEMICAL DATA:
Chemical Name: N-HEXANE Molecular Weight: 86.18 g/mol
AEGL-1 (60 min): N/A AEGL-2 (60 min): 2900 ppm AEGL-3 (60 min): 8600 ppm
IDLH: 1100 ppm LEL: 12000 ppm UEL: 72000 ppm
Ambient Boiling Point: 61.8° C
Vapor Pressure at Ambient Temperature: 0.20
atm
Ambient Saturation Concentration: 249,496
ppm or 24.9%
ATMOSPHERIC DATA: (MANUAL INPUT OF DATA)
Wind: 1.5 meters/second from 167° true at 10
meters
Ground Roughness: urban or forest Cloud Cover: 5 tenths
Air Temperature: 25° C Stability Class: F
No Inversion Height Relative Humidity: 50%
SOURCE STRENGTH:
Direct Source: 4.1 liters/sec Source Height: 0
Source State: Liquid
Source Temperature: equal to ambient
Release Duration: 5 minutes
Release Rate: 161 kilograms/min
Total Amount Released: 807 kilograms
THREAT ZONE:
Threat Modeled: Overpressure (blast force)
from vapor cloud explosion
Type of Ignition: ignited by spark or flame
Level of Congestion: congested
Model Run: Heavy Gas
Red
: LOC was never exceeded --- (8.0 psi = destruction of buildings)
Orange: 79 meters --- (3.5 psi = serious
injury likely)
Yellow: 113 meters --- (1.0 psi = shatters
glass)
Imagen 3. Escenario de
Nube Detonante por Derrame de n-Hexano.
9. Instrumentos
Normativos de la Gestión del Riesgo.
El artículo 146 de la LGGEPA
establece que la clasificación de las
actividades que deban considerarse altamente riesgosas en virtud de las
características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables o
biológico-infecciosas para el equilibrio ecológico o el ambiente, de los
materiales que se generen o manejen en los establecimientos industriales,
comerciales o de servicios, considerando, además, los volúmenes de manejo y la
ubicación del establecimiento.
Lo anterior obliga a las
empresas que empleen una o más sustancias señaladas en el primer y segundo listado a elaborar un
Programa de Prevención de Accidentes (PPA) fundamentado en el artículo 147 de
la Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA).
Además de la elaboración del Programa Interno de
Proteccion Civil conforme a los establecido en la Ley General de Proteccion
Civil y el cumplimiento del numeral 8 de la NOM-002-STPS-2010 sobre prevención
y protección contra incendios en los centros de trabajo en lo referente al plan
de emergencias.
El
PPA es una herramienta de gestión administrativa fundamentada en la LGGEPA (Ley
General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente donde se establecen
las acciones de gestión, de control
administrativo y operativo que las
empresas que empleen sustancias de alto riesgo conforme a lo señalado en el
primer y segundo listado de actividades riesgosas ((DOF, 28 de marzo de 1990 y 4 de mayo de 1992) para la prevención de eventos de riesgo
que puedan poner en peligro la salud y
el ambiente así como las acciones de
atención a una emergencia en caso de fuga o derrame.
En
nuestro país sobran muchos ejemplos de tragedias humanas provocadas por
sustancias químicas, como lo sucedido en la explosión por gas Lp ocurrida el 19 de noviembre de 1984 en San Juan
Ixhuatepec o lo ocurrido en Guadalajara Jalisco el 22 de
Abril de 1992 por un derrame de hidrocarburo en el drenaje.
Los
antecedentes antes mencionados señalan la importancia de la implementación de un Programa de Prevención de Accidentes
(PPA).
Para la elaboración del PPA de La Compañía de Aceite Comestible S.A. de
C.V al emplear dos
sustancias químicas que superan la capacidad de reporte se realizaron
actividades de campo para la obtención de datos
se emplearon metodologías para la evaluación del riesgo, programas de
modelación de eventos, obtención de datos en la empresa y la consulta de
fuentes bibliográficas para su integración.
Los riesgos por las sustancias químicas implica
daños a la salud, el medio ambiente y el patrimonio de las empresas, sin embargo al implementar la legislación en
materia de prevención de riesgos, estos se reducen generando un entorno más
seguro ya que para el cumplimiento legal de la normativa aplicable, las
empresas sujetas estarán obligadas a implementar las obligaciones a las que
sean sujetas como el preparar al personal en evacuación, combate contra el
fuego, atención de fugas y derrames, primeros auxilios, mantenimiento a los
equipos para atención de emergencias y la adquisición de recursos materiales
para atención de emergencias quedando
estos integrados en el PPA debido a que en sus capítulos requiere que se
integre las evidencias de cumplimiento de parte de la empresa.
·
Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión.
(1988). LEY GENERAL DEL EQUILIBRIO ECOLÓGICO Y LA PROTECCION AL AMBIENTE. 25 de
Septiembre del 2021, de Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión. Sitio web: http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/148_180121.pdf.
·
Secretaria de Desarrollo Urbano y Ecología.
(1990). Primer Listado de actividades altamente riesgosas. 2 de Octubre del
2021, de Secretaria de Desarrollo Urbano y Ecología Sitio web: https://transparencia.info.jalisco.gob.mx/sites/default/files/Primer%20Listado%20de%20Actividades%20Riesgosas.pdf.
· SEMARNAT. (S/N). GUÍA PARA LA PRESENTACIÓN DEL ESTUDIO DE RIESGO MODALIDAD ANÁLISIS DE RIESGO. 2 de Octubre del 2021, de SEMARNAT Sitio web: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/120998/Guia_Estudio_de_Riesgo__Analisis_de_Riesgo_.pdf
Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión.. (1988). Ley General de Equilibrio Ecológico y Proteccion al Ambiente. 2 de Octubre del 2021, de Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión Sitio web: http://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/148_180121.pdf
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