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ANÁLISIS CUANTATIVO DE RIESGOS (ACR) Carlos Cataluña Montejo

25 de Noviembre de 2014

•  Introducción y Conceptos de Seguridad Industrial •  Seguridad y Riesgo •  Sistemas de Gestión de la Seguridad •  Desarrollo Histórico de la Seguridad Industrial •  Tendencias Modernas para Minimización de Riesgos de Proceso •  Metodologías de Evaluación de Riesgos de Proceso •  Tipos de Sucesos •  Fundamentos del ACR •  Peligros Típicos •  Identificación de Peligros •  Riesgo Individual y Riesgo Social •  Metodología ACR

ÍNDICE

”Experiencia es el nombre que todo el mundo damos a

nuestros errores” Oscar Wilde, escritor inglés

”Todo nuestro conocimiento deriva exclusivamente de la

corrección de nuestros errores”

Karl Popper, filósofo austriaco

SEGURIDAD INDUSTRIAL

SEGURIDAD LABORAL

Lugares y superficies

Máquinas

Herramientas

Riesgo eléctrico

Riesgo de incendios

Señalización de seguridad

SEGURIDAD DE PROCESO

Análisis Riesgos Proceso ACR

Sustancias peligrosas

Normativa

Organización y control

Actuación

Comunicación y evacuación

GESTIÓN DE LA EMERGENCIA


Análisis Riesgos Proceso HAZOP

SIL LOPA

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡accidentemuertesuenciasCon

añoaccidentesFrecuencia

añomuertesRiesgo sec

SEGURIDAD Y RIESGO •  SEGURIDAD

Estar exento de que un riesgo inaceptable ocasione lesiones físicas o daños a la salud humana de forma directa o indirecta, como resultado de un daño a la propiedad o al Medio Ambiente

•  RIESGO Probabilidad de ocurrencia de un suceso con efectos adversos sobre la salud humana, los bienes materiales o el medio ambiente como consecuencias de la exposición de un riesgo a un peligro que pueda provocar un accidente

–  FRECUENCIA DE OCURRENCIA –  GRAVEDAD DE LAS CONSECUENCIAS

R = f (f,c)

PARÁMETROS DE RIESGO: FRECUENCIA Y GRAVEDAD Fr

ecu

enci

a d

e oc

urr

enci

a

Gravedad de las consecuencias

RIESGO INDUSTRIAL

ZONA ACEPTABLE

ZONA RESIDUAL

ZONA ALARP

ZONA INACEPTABLE

RIESGO TOLERABLE

•  ELEMENTOS DE GESTIÓN

SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA SEGURIDAD

1.  Responsabilidad Continuidad operaciones Continuidad sistema Expectativas de la compañía Proceso de calidad Métodos alternativos Accesibilidad de gestión Comunicaciones

2.  Documentación y conocimientos de proceso Definición y criterios Diseño proceso y equipos Memoria de la compañía Análisis de riesgos Capas de protección Condiciones de operación Salud ocupacional y químicos

3.  Diseño y ampliación de plantas industriales Procedimientos de requisición Riesgos de viabilidad Revisión de peligros Emplazamiento y plot plan Procedimientos de diseño Gestión de proyectos

5.  Gestión de cambios Cambios de tecnología Cambios de instalación Cambios organizativos con impacto en el proceso Procedimientos de cambio Cambios temporales Cambios permanentes

6.  Integridad de equipos y proceso Ingeniería de fiabilidad Materiales de construcción Fabricación e inspección Instalación Mantenimiento Comisionado Gestión de alarmas De-comisionado

4.  Gestión de riesgo de proceso Identificación de peligros Valoración de riesgos Reducción de riesgo Gestión riesgo residual Respuesta frente a Emergencias

7.  Factores humanos Evaluación de error humano

Interfaz operador/proceso en

equipos

Control administrativo

HW

8.  Formación y realización Capacidades y conocimientos Programas de formación Operación y mantenimiento Cualificación inicial Rendimientos Programas de instrucción Registros

•  ELEMENTOS DE GESTIÓN

SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA SEGURIDAD

9.  Investigación de incidentes Incidentes graves Informes de “por-casi-que” Resolución y seguimiento Comunicación Informes de incidentes Participación de agentes externos si se necesitan

10.  Normas, regulaciones y leyes Normas internas, guías y prácticas Normativas y guías externas

11.  Auditorias y acciones correctivas Auditorias seguridad de proceso Revisión de conformidades Resolución y procedimientos de cierre

12.  Fortalecimiento de conocimientos en seguridad de procesos Investigación interna y externa Sistemas predicitivos mejorados Bases de datos y referencias

MEJORAS DE LA SEGURIDAD

INDUSTRIAL

ACCIDENTES GRAVES

HISTÓRICOS

EVOLUCIÓN DE LA SEGURIDAD INDUSTRIAL

ANTES 1º EVITAR PÉRDIDAS

ECONÓMICAS

AHORA 1º EVITAR PÉRDIDAS HUMANAS

OBJETIVOS DE LA SEGURIDAD INDUSTRIAL

ACCIDENTE SEVESO, ITALIA (11/07/76)

Ø Planta del grupo roche (ICMESA)

Ø Producción de triclorofenol para la fabricación de un producto desinfectante

Ø  Un accidente en el proceso – disparo de un reactor - provocó la emisión de una nube de gases tóxicos con una alta proporción de dioxinas

Ø Localidad de Seveso (Italia), en donde 736 personas fueron evacuadas, unos 3.300 animales murieron, y unos 77.000 animales fueron sacrificados

Ø CAUSA DEL ACCIDENTE: Hidrólisis de Isocianato de met i lo a l ent rar agua en los depósi tos de almacenamiento (la reacción provocó un aumento de la presión y la Tª en el tanque).

Ø EFECTOS DEL ACCIDENTE: formación de una nube de gas Tóxico (Isocianato de metilo).

Ø CONSECUENCIAS DEL ACCIDENTE: 4.000 muertos y 200.000 intoxicados.

ACCIDENTE INDUSTRIAL EN BHOPAL, INDIA (3/12/84)

Ø CAUSA DEL ACCIDENTE: estallido de una cantidad desconocida de nitrato amónico, que produjo una onda expansiva de radio superior a 15 km.

Ø EFECTOS DEL ACCIDENTE: formación de un cráter de 10 metros de profundidad por 50 de diámetro, derrumbe de varios edificios de la planta y destrucción de un almacén de electrodomésticos próximo a la fábrica.

Ø CONSECUENCIAS DEL ACCIDENTE: 26 muertos y 2.200 heridos

Ø Otros Datos: en la planta se almacenaban 6.300 tm de amoniaco líquido, 100 de cloro, 6.000de nitrato amónico, 30.000 de abonos y 2.500 de metanol. La planta química AZF es una filial del grupo Total Fina Elf.

ACCIDENTE EN TOULOUSE, FRANCIA (21/9/2001)

Ø HECHOS

Ø Incendio y explosión en la Refinería de Texas City

Ø La tercera refinería más grande de los EE.UU.

Ø El peor accidente en los EE.UU ocurrido en más de una década

Ø 15 muertos

Ø 180 heridos

Ø Daños en casas ubicadas a más de tres cuartos de una milla (aprox. 1,2km) de la refinería

Ø Costo: $1,5 billones

ACCIDENTE EN TEXAS CITY (23/3/2005)

Instalación industrial (plantas de proceso,

almacenamientos, terminal, etc)

Sustancias peligrosas que manejan

RIESGO de sucesos indeseados (accidentes)

Componentes

Probabilidad de ocurrencia del suceso en un período

(frecuencia)

Consecuencias de que se produzca el suceso

(severidad)

TENDENCIAS MODERNAS PARA MINIMIZACIÓN DE RIESGOS / ACCIDENTES

§  “DISEÑO INTRÍNSECAMENTE SEGURO”

§  Selección de la mejor tecnología (moderna, más segura, respetuosa con el medio ambiente, etc)

§  Realización de HAZOP en todas las fases del “ciclo de vida” del proyecto.

§  Selección apropiada de materiales

§  Minimización de los almacenamientos de materias primas y productos (control de “stocks”)

§  Selección adecuada de las condiciones de operación y diseño

TENDENCIAS MODERNAS PARA MINIMIZACIÓN DE RIESGOS / ACCIDENTES

§  “CALIDAD”

§  Calidad, inspección y certificación

§  Control de cambios

§  Actualización de documentación

§  Traceabilidad de todos los procedimientos y tareas

§  Control de subcontratas

§  Etc…….

TENDENCIAS MODERNAS PARA MINIMIZACIÓN DE RIESGOS

INTEGRACIÓN ENTRE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

§  PREVENCIÓN RIESGOS LABORALES : RIESGOS ASOCIADOS A LA ACTIVIDAD DEL TRABAJADOR EN LA EMPRESA (solo aparecen si el trabajador está actuando)

§  SEGURIDAD INDUSTRIAL : RIESGOS INHERENTES AL PROCESO PRODUCTIVO (están siempre latentes incluso sin presencia del trabajador)


SEGURIDAD LABORAL

Lugares y superficies

Máquinas

Herramientas

Riesgo eléctrico

Riesgo de incendios

Señalización de seguridad


Análisis Riesgos Proceso ACR

Sustancias peligrosas

Normativa

Organización y control

Actuación

Comunicación y evacuación

GESTIÓN DE LA EMERGENCIA


CUALITATIVOS

SEMICUANTITATIVOS

CUANTITATIVOS

+ RA

PID

EZ

+ CO

STO

SOLUCIÓN:

IDENTIFICAR

RIESGOS CON

CUALITATIVOS Y

RIESGOS CRÍTICOS

CON SEMI O

CUANTITATIVOS + D

ETA

LLE

COMPARATIVA METODOS ANALISIS RIESGOS

•  ANÁLISIS HISTÓRICO DE ACCIDENTES (AHA)

•  ANÁLISIS PRELIMINAR DE RIESGOS (APR/

PHA)

•  WHAT IF?

•  LISTAS DE CHEQUEO

•  ANÁLISIS DE SEGURIDAD DE TRABAJOS

•  ANÁLISIS DE MODOS DE FALLOS Y EFECTOS

(AMFE)

•  HAZOP

1. CUALITATIVOS

•  ÍNDICE DE FUEGO Y EXPLOSIÓN

(ÍDICE DOW)

•  ÍNDICE DE FUEGO, EXPLOSIÓN Y

TOXICIDAD (ÍNDICE DE MOND)

•  SIL

•  ANÁLISIS DE MODOS DE FALLO,

EFECTOS Y CRITICIDAD (AMFE-

FMECA)

SEMICUANTITATIVOS

•  ÁRBOLES DE FALLOS

•  ÁRBOLES DE SUCESOS

•  LOPA

•  ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS

(ACR ó QRA)

CUANTITATIVOS

•  Ignición del vapor existente sobre superficie de charco líquido

•  Ignición de dardo de gas / vapor / aerosol fugado de equipo / tubería

Tipo de sucesos: inflamabilidad Incendio de charco Pool fire

Dardo de fuego Jet fire

•  Ignición retardada de nube inflamable sin presencia de confinamiento

•  Ignición retardada de nube inflamable con presencia de congestión

Llamarada

Flash fire

Explosión de nube inflamable Vapour cloud explosión (VCE)

retrocede y culmina en incendio de charco o dardo de fuego

En ambos casos el origen de la nube puede ser

–  Equipo o tubería –  Charco de líquido

Tipo de sucesos: inflamabilidad

•  Ignición de vapores inflamables debido a ruptura de recipiente a presión

Tipo de sucesos: BLEVE

BLEVE

Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion

•  Fuga de gas /vapor / aerosol: − Equipo o tubería − Charco de líquido

Tipo de sucesos: toxicidad

Dispersión de nube tóxica

•  Ruptura de un equipo a presión −  Sobrepresión −  Defecto −  Colapso por vacío

•  Descarga de gas comburente −  Equipo o tubería −  Charco de líquido

Tipo de sucesos: otros Explosión (implosión) física

Dispersión de nube comburente

Caudal de fuga líquido

Formación de charco

Evaporación de charco Dispersión

Vapor/gas

Caudal de fuga Gas/aerosol

Incendio de charco

Dardo de fuego

Fuga bifásica y fracción flash

Llamarada* Explosión de nube inflamable

Nube tóxica

*: Una llamarada puede culminar en un dardo de fuego o en un incendio de charco

Interconexión entre sucesos

Peligro Iniciadores Consecuencias

Frecuencias

¡Peligro no identificado, riesgo no evaluado!

Los cimientos del ACR

Gases tóxicos

Fuego

Explosión

Peligros 8picos en seguridad de procesos

•  Químico − Dispersión de gas / vapor / niebla tóxico:

exposición de las personas (dosis tóxica) − Causado por sustancias tóxicas

•  Físico − Explosión: sobrepresión de la onda y proyección

de misiles − Fuego: radiación térmica − En ambos casos provocan daños a las personas,

equipos y edificios − Causado por sustancias inflamables o explosivas

Peligros típicos: introducción

Peligro adicional: daños a subsuelo, medio acuático / marino debido a sustancias ecotóxicas

•  Este peligro no lo analizaremos en detalle, pero no se puede ignorar!

Peligros típicos: introducción

•  ¿Dónde? − Equipos − Recorridos − Tipos de fugas

•  ¿Cuánto? − Inventario − Instantáneo / semi-continuo / continuo

•  ¿Qué pasaría?

Identificación de peligros en un ACR

– Listar iniciadores de accidente: §  Genéricos: LOCs §  Específicos: operacionales, efecto dominó,

sucesos externos (sobrellenado, runaway…) – Agrupar iniciadores cuando proceda – Descartar iniciadores de baja frecuencia o que no

alcancen el exterior del establecimiento – Recomendación:

§  Caracterizar los iniciadores desde un principio §  Llevar a cabo sesión HAZID con personal de

planta (proceso, operación, instrumentación)

Iden:ficación de peligros

• Incendios y explosiones pueden dañar equipos o tuberías vecinos.

• El origen puede ser interno al establecimiento, pero también externo

Efecto dominó

•  Eliminar

•  Sustituir

•  Reducir cantidades

•  Llevar a cabo los procesos en condiciones de menor

peligro inherente: menor temperatura, menor

presión, materias primas de menor peligro…

•  Separar

Eliminar o reducir los peligros

Lo que no tienes no fuga

Principio de base

•  ANÁLISIS: distinción y separación de las partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos.

DEFINICIONES

•  CUANTITATIVO: perteneciente o relativo a la cantidad.

RIESGO •  RAE: contingencia o proximidad de un daño. •  RD 1254/1999: la probabilidad de que se produzca un efecto

específico en un período de tiempo determinado o en circunstancias determinadas.

ACR •  Evaluación numérica objetiva del riesgo derivado de una

determinada actividad industrial sobre la población exterior, el medio ambiente y/o los bienes.

•  ANÁLISIS: distinción y separación de las partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos.

•  Riesgo individual: probabilidad (referida a un período de un año) que una persona ubicada de forma permanente en un sitio determinado y sin protección específica sea víctima de un accidente debido a la actividad desarrollada en las instalaciones objeto de estudio.

DEFINICIONES

•  Riesgo social: probabilidad (referida a un período de un año) que un grupo de personas sea víctima, al mismo tiempo, de un accidente debido a la actividad desarrollada en las instalaciones objeto de estudio.

DEFINICIONES

Grado de exposición de la población en términos de fatalidades para cada valor del riesgo individual

DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA

Fase 2: Determinación de las frecuencias de los iniciadores

Fase 1: Identificación de iniciadores de accidente

Fase 3: Determinación de las probabilidades de los sucesos condicionantes y las frecuencias de los escenarios finales

Fase 4: Determinación de las distancias de afectación letal

Fase 5: Determinación del riesgo individual

Fase 6: Determinación del riesgo social

Fase 7: Análisis de los resultados

¿Riesgo aceptable?

FIN

SI NO

Fase 8: Medidas de reducción del riesgo

1-. Identificación de los iniciadores de accidente: DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA

–  Medidas de prevención (tipo y grado).

–  Medidas de protección (tipo y grado).

–  Presencia fuentes ignición. –  Condiciones atmosféricas. –  Coordenadas UTM…

•  Subdividir la planta en instalaciones AG. •  Listar iniciadores genéricos (LOCs + incendios almacenes) +

específicos (operacionales, efecto dominó, sucesos externos). •  Agrupar iniciadores cuando proceda. •  Caracterizar los iniciadores para poder estimar cuantitativamente sus

frecuencias y consecuencias:

•  HAZOP en esta fase es muy recomendable para acordar iniciadores y avanzar en el suministro de información.

–  Escenarios finales previstos. –  Dimensiones. –  Condiciones operación. –  Factores uso (horas

operación). –  Distribución población exterior

2-. Determinación de las frecuencias de los iniciadores de accidente:


•  Genéricos: Asignar frecuencias de ocurrencia partiendo de la base de datos de la guía BEVI (p.ej: rotura de una línea de DN < 75: 1·10-6 oc/m·año).

•  Específicos: desarrollo y resolución de árboles de fallos.

3-. Determinación de las probabilidades de los sucesos que condicionan la evolución del iniciador hasta el accidente

•  Desarrollo y resolución de árboles de sucesos para cada iniciador.

•  Asignación de valores: base de datos guía BEVI

•  En un ACR la frecuencia a estimar es la del evento para el que se han calculado las consecuencias

•  Probabilidad: expresión de que un evento tenga posibilidades de ocurrir (razón entre el número de casos favorables y el número de casos posibles)

•  Frecuencia: expresión de que un evento tenga lugar en un determinado período de tiempo o en una determinada muestra

•  Fallo: desviación del servicio prestado respecto al servicio previsto

Generalidades

•  Dependiendo del iniciador o el alcance del estudio ACR se pueden emplear distintas metodologías: −  Bases de datos para iniciadores genéricos

(valores derivados de la experiencia en la industria)

−  Frecuencias base de fugas (junta, brida, conexión) + recuento de partes en equipos

−  Análisis mediante Árboles de Fallos (iniciadores específicos en terminología BEVI)

•  La contribución del Efecto Dominó es controvertida: un criterio conservador es multiplicar por dos la frecuencia del iniciador cuando se prevea su influencia

Metodologías

•  Antes de estimar las frecuencias de los sucesos finales de un determinado iniciador se debe definir su posible secuencia accidental por medio de la identificación de éxitos y fracasos funcionales que conducen a un suceso no deseado (suceso final)

•  Los sucesos finales dependen de : − Los efectos previsibles (toxico, térmico, sobrepresión...) − Los objetivos considerados (hombre, medio ambiente,

bienes...) •  La herramienta que se emplea para representar los caminos

que llevan a los sucesos no deseados y cuantificar dichos sucesos es el árbol de sucesos

Generalidades

Análisis de árbol de sucesos

•  Árbol de sucesos: diagrama lógico de combinaciones de éxito y fracaso de sucesos empleado para identificar todas las secuencias de accidente (y sus consecuencias finales) que pueden derivarse de un iniciador

•  Suceso iniciador : Primer suceso en una secuencia accidental. Puede conducir a un accidente si no se han previsto sistemas de protección o actuaciones humanas que prevengan o mitiguen el accidente. Es el suceso de cabecera en el árbol de fallos.

•  Suceso de cabecera del árbol de sucesos : Suceso que propaga o mitiga el suceso iniciador a lo largo de la secuencia accidental

Árbol de sucesos - definiciones

4-. Determinación de las distancias de afectación letal


•  Determinación para cada iniciador y para cada escenario final respectivo de las distancias a las cuales un % de la población podría ser víctima del mismo (1, 50 y 99).

•  Letalidad = f (efecto físico , vulnerabilidad).

•  Efectos físicos: –  Radiación térmica. –  Sobrepresión mecánica. –  Exposición a agente tóxico.

•  Vulnerabilidad: ecuaciones probit de la guía BEVI.

•  Se descartan iniciadores cuya distancia letal 1% no alcance el límite de planta.

4-. Determinación de las distancias de afectación letal

•  Término fuente: descripción y caracterización de las condiciones de fuga del iniciador para obtener los parámetros requeridos por los modelos de cálculo de consecuencias:

−  Caudal de fuga −  Masa instantánea −  Caudal de evaporación

Término fuente: introducción

•  Los accidentes provocan efectos físicos: − Radiación térmica (kW/m2) − Sobrepresión (mbar) − Concentración tóxica o comburente (mg/m3)

•  El riesgo se define en base a los daños sobre los objetivos, que pueden ser: − Víctimas mortales − Heridos graves o leves − Pérdida económica…

Noción de vulnerabilidad

Es necesario convertir efecto físico en daño


R = ∑ frecuencia (i) X severidad (i) i: iniciadores, sucesos finales, condiciones atmosféricas.

5-. Determinación del riesgo individual

•  Integración de frecuencias, probabilidades y distancias letales para cada iniciador identificado.

•  Representación de riesgo individual bajo forma de curva de isoriesgo.

•  L a s c u r v a s d e i s o r i e s g o s o n u n a representación en 2D de los puntos del espacio con un mismo valor de riesgo individual.

•  Es muy importante disponer de una herramienta informática con soporte visual (RiskCurves):

•  Se evitan errores. •  Se ahorra tiempo. •  Se pueden visualizar contribuciones al

riesgo.

DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA 5-. Determinación del riesgo individual (Continuación)


•  Representación de riesgo social bajo forma de gráfico FN.

6-. Determinación del riesgo social

•  Gráfico logarítmico en el que el eje de abscisas corresponde al número de víctimas mortales (N) y el eje de o r d e n a d a s c o r r e s p o n d e a l a f recuencia acumulada de los accidentes que ocasionan un número de víctimas mortales superior o igual a N.

•  Es muy importante disponer de una herramienta informática con soporte visual (RiskCurves 7)

•  Frecuencia acumulativa (F, por año) de que un grupo objetivo de al menos un determinado tamaño (N) sea simultáneamente afectado por un accidente

Diferencias entre IR y SR

7-. Análisis de los resultados


–  Riesgo social: F < 10-3 x N-2 (N ≥ 10): criterio no vinculante.

–  Riesgo individual: Posición relativa curva 10-6 víctimas/año respecto elementos vulnerables (EV) y/o muy vulnerables (EMV).

•  Comparación de los resultados obtenidos de las diferentes representaciones del riesgo con los criterios de aceptabilidad del riesgo:

7-. Análisis de los resultados

•  Cuando el ACR genera un riesgo situado en zona Intolerable se deben implantar medidas de reducción del riesgo

•  No todos los iniciadores suponen la misma contribución al riesgo global de la actividad

•  No todos los iniciadores suponen la misma contribución al valor no tolerable de riesgo IR o SR

•  Para definir las medidas de reducción de riesgo es imprescindible listar los Máximos Contribuyentes al Riesgo

•  El uso de software apropiado es muy importante •  Cuando se dispone del listado, el primer paso consiste en

analizar los cálculos de frecuencias y consecuencias de los escenarios implicados: errores, verificación de inputs…

Análisis de los máximos contribuyentes al riesgo

8-. Medidas de reducción del riesgo

DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA 8-. Medidas de reducción del riesgo

Su función es reducir el nivel de riesgo, lo cual se consigue reduciendo sus dos componentes:

•  La frecuencia de ocurrencia (prevención)

•  La severidad de las consecuencias (mitigación) Las medidas de reducción del riesgo se pueden clasificar: •  Por tipo de actuación

§  Pasivas (elementos estáticos) §  Activas (elementos dinámicos,

requieren un input externo)

§  Por naturaleza (técnica, organizacional,…)

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