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POSTER-08
ANÁLISIS DEL RIESGO AMBIENTAL PARA UN PROCESO DE
ENDULZAMIENTO DE CONDENSADOS AMARGOS
MUNGUÍA MIRANDA R.1, SÁMANO TREJO V.2
TOVAR GÁLVEZ L.R.1
1
2
Centro Interdisciplinario de Investigaciones y Estudios sobre Medio Ambiente y Desarrollo,
Miguel Othón Mendizabal 485, Nva. Industrial Vallejo, C.P. 07000, México, D.F.
Instituto Mexicano del Petróleo, Eje central Lázaro Cárdenas 152, San Bartolo
Atepehuacan C.P. 07730, México, D.F. 53 33 65 74, [email protected]
RESUMEN
El presente trabajo aborda la problemática de la aplicación de un análisis de
riesgo en la interconexión de dos plantas de endulzamiento para condensados
amargos de la industria petrolera,. Determinándose los escenarios de riesgo
mediante la valoración de sus condiciones de operación como temperatura,
presión, características del fluido, gasto, material de construcción y
dimensiones del ducto, para estimar cuantitativamente el peligro potencial del
proceso en términos de emisiones contaminantes y
por explosión,
determinándose mediante el uso de un simulador. Los resultados se presentan
sobre un plano de la planta, así como sobre un mapa de la región.
SUMMARY
A Risk Analysis application is carry out over the interconnection piping section for
two liquid sweetening process plants in the petroleum industry. Selecting risk
scenarios were based on its operating conditions: temperature, pressure, fluid
characteristics, flow, material construction and pipe dimensions in order to figure
out in a quantitative way, using a environmental mathematical simulator, the
potential damage due to contaminant or explosive emissions. Results are presented
over the chemical complex plot plant and also over a regional map.
INTRODUCCIÓN
A partir de la Conferencia de Estocolmo en 1972, los temas medioambientales
han ocupado un lugar preponderante en el interés de la sociedad. El amplio
concepto del medio ambiente ha despertado una sensibilidad especial ante la
posibilidad de accidentes industriales que, por su magnitud, sean capaces de
causar daños importantes a las personas, a la propiedad o al medio ambiente.
En el pasado, esta preocupación se asociaba principalmente a la industria
nuclear, actualmente incluye también a la industria química.
El << Análisis de Riesgo >> es una disciplina que combina la evaluación de la
ingeniería y el estado actual del proceso con técnicas matemáticas que
permiten realizar estimaciones de frecuencias y consecuencias de accidentes.
Los resultados del Análisis de Riesgo ( A.R. ) se utilizan para la toma de
decisiones (<<Administración de Riesgos >> ), ya sea mediante la
jerarquización de las estrategias de reducción de riesgos o mediante la
comparación con los niveles de riesgo fijados como objetivo en una
determinada actividad.
El A.R. permite cuantificar el potencial de accidentes existente en una
determinada instalación o proceso y, si éste resultara demasiado elevado,
comparar las distintas alternativas de solución, como es lógico, cada una de
ellas implicará un costo económico diferente, que también debe considerarse
en la decisión final.
El A.R. está orientado a prevenir accidentes e incluye las siguientes etapas:
? Identificación de riesgos. Elaboración de una lista
de todas las
desviaciones que puedan producir un efecto adverso significativo y tengan
una probabilidad razonable de producirse.
? Análisis de consecuencias. Cuantificación de los efectos previstos
mediante el uso de modelos.
? Cuantificación del riesgo. Cuantificación de la frecuencia o la probabilidad
de que tengan lugar los sucesos.
El producto de la magnitud del daño esperado por la probabilidad de que tenga
lugar, proporciona la esperanza matemática del daño, que constituye una
herramienta de gran utilidad en la posterior toma de decisiones.
La identificación de riesgos es la etapa más importante del análisis, dado que
cualquier riesgo no identificado no será considerado en los análisis posteriores.
El sentido común ingenieril y la experiencia acumulada sobre el proceso en
estudio, aunados a métodos desarrollados por la industria para la identificación
de riesgos (listas de comprobación <<CHECKLISTS>>, análisis histórico de
accidentes, índices de riesgo, análisis de riesgo y operabilidad << HAZOP>>,
etc.), evitan la omisión de éstos.
Los compromisos internacionales adquiridos por México en materia de medio
ambiente; con la firma del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (
TLCAN ) y el acuerdo paralelo sobre el medio ambiente, en 1993, y su adhesión
a la OCDE , en 1994; han determinado las profundas reformas a las políticas
ambientales y a la gestión ambiental en nuestro país, así como, la aplicación
cada vez más rigurosa de la legislación ambiental.
Entre las medidas reguladoras de la Ley General de Equilibrio Ecológico y
Protección Ambiental (LGEEPA ), se encuentra el procedimiento de Evaluación de
Impacto Ambiental (EIA) al que deben ajustarse las obras o actividades que
pudieran causar efectos negativos sobre el medio ambiente. Dicho procedimiento
contempla la presentación de la manifestación de impacto ambiental y del estudio
de riesgo correspondiente para aquellas actividades consideradas altamente
riesgosas.
Actualmente, y bajo la dirección de la SEMARNAP, se están introduciendo
técnicas de evaluación de riesgos, en especial para las instalaciones de
PEMEX.
CASO DE ESTUDIO
El presente trabajo muestra la metodología empleada para el Análisis de
Riesgo de una planta endulzadora y estabilizadora de condensados amargos
en Ciudad PEMEX, Tabasco, y la determinación del daño potencial al ambiente
por la emisión accidental de los compuestos involucrados en el proceso.
El complejo petroquímico ¨Ciudad Pemex¨ tiene como objetivo el
procesamiento del gas húmedo amargo, gas húmedo dulce y condensados
amargos provenientes de los campos de distrito y de las plataformas marinas
de la Sonda de Campeche, obteniéndose como productos gas natural seco y
dulce, propano y butano, azufre, pentanos, hexanos y naftas, que se envían a
otros centros para continuar su procesamiento. Las plantas endulzadoras y
estabilizadoras de condensados amargos tienen por objeto eliminar los
componentes amargos (ácido sulfhídrico, H2S, y bióxido de carbono, CO2) de
la corriente líquida y posteriormente separar el metano y el agua de los
condensados dulces obtenidos.
Los componentes que se manejan en el proceso representan riesgos para la
población y los medios natural y socioeconómico circundantes, pues se trata de
hidrocarburos con propiedades explosivas ( C1 a C6 ) y ácido sulfhídrico,
sustancia tóxica que ocasiona daños a la salud ( asfixia ) y afecta el medio
natural ( corrosión ).
Tomando en cuenta las características de los componentes involucrados en el
proceso de endulzamiento y estabilización de condensados amargos, y
considerando que:
1. Dentro de un radio aproximado de 10 Km del área de la planta a estudiar se
encuentran cuerpos de agua (laguna ¨El Limón¨,laguna ¨El Bayo¨y el río
¨Chilapilla¨ ); flora y fauna sujetas a manejo especial ya que son raras,
vulnerables o están en peligro de extinción ; tierras cultivables; centros
urbanos; núcleos residenciales y centros rurales.}
2. Ciudad Pemex contaba en 1995 con una población de 5 763 habitantes.
3. Las principales actividades de la zona son: agrícola, ganadera, comercial e
industrial.
La realización del análisis de riesgo se justifica ampliamente, ya que permitirá
estimar cuantitativamente el nivel de peligro potencial del proceso ( en términos
de magnitud del daño y la probabilidad de que tenga lugar), y proporcionará
bases para mejorar el nivel de seguridad de la planta endulzadora y
estabilizadora de condensados amargos.
El estudio inició con el análisis de las corrientes del área de interconexión de
las plantas endulzadoras y estabilizadoras, previamente considerada como la
de mayor riesgo. A continuación se determinaron los escenarios potenciales de
riesgo, haciendo su evaluación, simulación y determinación de puntos críticos,
así como la demarcación de las áreas de afectación sobre los planos de la
región.
Para la determinación de los escenarios de riesgo, se hizo un análisis detallado
de cada una de las corrientes que integran esta interconexión, valorando sus
condiciones de operación, tales c omo : presión, temperatura, características del
fluido, gasto, así como, el material de construcción y dimensiones del ducto,
etc. Para la evaluación y simulación de los escenarios de riesgo se
consideraron las siguientes condiciones:
1.
2.
3.
El diámetro de la fu ga sobre la corriente en estudio.
El tiempo de fuga.
Las propiedades de los compuestos y mezclas, así como, las
condiciones de operación de las corrientes en estudio.
SIMULACIÓN DE LOS ESCENARIOS DE RIESGO
La simulación de los escenarios de riesgo, tanto tóxicos como explosivos, se
realizó utilizando el paquete de cálculo “ SCRI” ( Modelos Atmosféricos para
Simulación de Contaminación y Riesgos en Industrias), versión 2.0,
desarrollado por la compañía Sistemas Heurísticos, S.A. de C.V.; en México,
D.F.; empleándose los modelos para dispersión de fugas y derrames y el de
nubes explosivas.
A)
Nube tóxica
Para el caso de este tipo de fugas o derrames, se determinó el perímetro de
afectación para las siguientes concentraciones:
Concentración de 15 mg / m3 , en la cual se puede permanecer durante una
jornada normal de trabajo de 8 horas diariamente sin daño a la salud. TlV8hs
(Threshold Limit Value ), o por sus siglas en español LPE ( Límite Permisible
de Exposición ). Tiempo suficiente para efectuar el plan de emergencia,
incluyendo la posible evacuación de zonas perimetrales habitadas.
Concentración de 40 mg / m 3 , en la que se tiene un daño inmediato a la salud
o a la vida después de 30 minutos de exposición al contaminante, se conoce
como IDLH 30 min (Inmediately Dangerous to Life or Health ), o por sus siglas en
español IPVS (Concentración Inmediatamente Peligrosa para la Vida o la
Salud ), representa un nivel máximo al cual se puede escapar en 30 min. sin
sufrir síntomas o efectos a la salud de manera irreversible.
La simulación se efectuó bajo los dos tipos de atmósfera que se presentan
diariamente: moderada ( A-B ), durante el día, y muy estable ( F ), durante la
noche, así como la dirección y velocidad del viento, según datos reportados por
el Servicio Meteorológico Nacional para la zona, cuyo centro de medición está
ubicado en el municipio de Macuspana, Tab. Se requiere aclarar que las
concentraciones mencionadas se localizan solamente en el perímetro del área
demarcada, implicando que dentro de ésta existen mayores concentraciones,
descritas en el reporte de esta simulación.
B ) Nube explosiva
Para este caso, se estimaron consecutivamente 9 diámetros de sobre presión,
para igual número de ondas expansivas y bajo dos criterios o tipos de daños
probables: el daño máximo probable ( DMP ) y el daño máximo catastrófico (
DMC ),seleccionándose por las características del escenario los valores de la
gráfica del Daño Máximo Probable para la demarcación del área de afectación
por explosión. En la demarcación del área de afectación se seleccionaron 3
ondas expansivas :
Onda expansiva de 0.5 psi
Se puede presentar la ruptura de cristales en cuartos de control y medidores e
indicadores de nivel.
Onda expansiva de 1 psi
Se pueden presentar deformaciones en las estructuras de concreto, soportes y
tanques de almacenamiento.
Onda expansiva de 7 psi
Se pueden presentar derrumbes de estructuras de concreto y metálicas así
como fracturas de equipo de proceso.
RESULTADOS
Se determinó que; debido a sus condiciones de trabajo, tipo de interconexión o
al diseño mecánico de las tuberías; 8 corrientes presentan potencialmente un
escenario de riesgo. Asimismo, se ubicaron 6 escenarios de riesgo en la
interconexión para cada planta y 4 escenarios comunes a ambas . Sin embargo,
de los escenarios simulados se desprende que el escenario de mayor riesgo y
afectación tanto por emisiones tóxicas como por ondas de sobre presión,
producto de la explosión, recae sobre el escenario 4, corriente 8, con las
siguientes características:
DESCRIPCIÓN
Corriente 8-10”-CAM-70-TID
(Endulzadora de condensados
I) y 10”-CAM-71TID(Endulzadora
de condensados II). Líneas de
conducción de condensado
amargo que se interconectan a
la línea de distribución
10”-CAM-72-TID
C ARACTERÍSTICA
S DE LA FUGA
RESULTADOS
MOD.EXPLOSIÓN
(DIÁMETRO)
Condensados
0.5 psi - 530m
amargos con alto 1 psi - 329m
contenido
de 7 psi - 99m
ácido
H2S : 5.32% Mol
Flujo 85,061Kg/H
Pi :50.0 Kg/cm2
Ti : 38 0C
RESULTADOS
MOD. TÓXICO
(DISTANCIA)
IDLH (H 2S):
450 mg / m3
Día :76 m
Noche :558m
TLV (H2S) 8h:
15 mg / m3
Día : 421m
Noche :5777m
CONCLUSIONES
Con base en la experiencia reportada de cientos de plantas operando en el
mundo, para el endulzamiento mediante el proceso Girbotol, así como, para la
conducción o transporte de insumos y productos a través de tuberías y ductos,
se considera que la integración de estas plantas en los complejos
petroquímicos y su operación son sumamente seguras.
Adicionalmente, en materia de riesgos, y aún considerando que el escenario de
mayor riesgo simulado ocurriera, el área de afectación para un daño inmediato
a la vida (IDLH) se localiza dentro del área del complejo, limitada por una barda
perimetral. Sin embargo, para una concentración de 15 mg/m 3 el área de
afectación sobrepasa la barda a 5 Km. en promedio, esta región es de
características pantanosas, sin habitantes, por lo que el daño al entorno natural
se encuentra en proceso de estudio.
Si existiese un cambio tanto en la dirección como en la velocidad de los
vientos, de tal suerte que el área de afectación cubriera las poblaciones
periféricas, se estima que durante las 8 horas ( Tiempo de Exposición al
compuesto tóxico (H2S) sin Daño a la Salud ), se puede aplicar exitosamente el
Plan de Emergencia.
Este estudio se está evaluando utilizando modelos de simulación más
actualizados para una mejor predicción de emisiones y cuantificación de daños.