GESTIÓN DE RIESGOS EN LA INDUSTRIA QUÍMICA
Lic. Alfredo Avila Dávila, MSc
INDICE
PRINCIPIOS
DE GESTIÓN DE RIESGOS
CASO DE ESTUDIO:
FABRICACION DE UNA RESINA ACRILICA
LIMITACIONES DE
LOS ESTUDIOS DE RIESGO
VISIÓN GENERAL DEL
PROCESO DE EVALUACIÓN DE RIESGOS
INTRODUCCIÓN
Muchas
personas se preguntan: ¿Es la industria química peligrosa? A quienes
respondemos que no, alguien nos recuerda los eventos de Bhopal y Seveso. A quienes
responden que sí, les pedimos datos para soportar sus aseveraciones. Uno de los
mayores retos de la industria química es manejar adecuadamente sus materiales y
procesos para que los riesgos sean mínimos.
El primer requisito para una gestión
correcta del riesgo industrial es la identificación de los distintos accidentes
que razonablemente pueden producirse en una determinada instalación. (Casal,
2009). El estudio de accidentes en la industria química muestra que todo
comienza con una “pérdida de contención”, instantánea o durante un cierto
tiempo. Esto significa que el recipiente o la línea que contiene un material
pierde su continuidad. Un tanque puede romperse por la corrosión de sus
paredes; una válvula puede tener fugas o no sellar adecuadamente; Una reacción
no deseada genera un gas que escapa de los sistemas de lavado. La pérdida de contención permite que el
material tenga contacto con una fuente de ignición y se incendie o explote o
que el material tóxico se disperse en el aire o en el agua y alcance alguna
población cercana a la planta. La severidad del accidente va a depender por un
lado de los materiales involucrados, de la escala del evento y de la naturaleza
del impacto en el entorno. (Abassi,2017) Casal et al reportan 5 escenarios de
eventos posibles a partir de una pérdida de contención, sea de líquido, vapor,
gas o polvo, a saber: Incendio, Explosión, Llamarada, Dispersión de productos
tóxicos y BLEVE. (Casal, 2009).
En la industria química usamos el enfoque
de Gestión de Seguridad de procesos (GSP), también conocido por sus siglas en inglés:
Process Safety Management (PSM). Existen dos modelos básicos: el planteado por
la OSHA (Administración de seguridad y Salud Ocupacional, USA) a través de la norma
federal 29 CFR 1910-119 de 1992 titulada Gestión de seguridad de procesos de
químicos altamente peligrosos (Process Safety Management of Highly Hazardous
Chemicals (OSHA, 2000) y el propuesto por el Center for Chemical Process Safety
(CCPS, 2014). En Inglaterra (COMAH, 2015), Canadá (CEPA,1999) y México (NOM
028, 2012) existen legislaciones similares.
Gestión de seguridad de procesos (GSP)
busca “identificar, entender y controlar los peligros de los procesos para
prevenir lesiones e incidentes” (Amyotte, 2007). Se define como “Un marco disciplinado para gestionar
la integridad de los sistemas operativos y los procesos que manejan sustancias
peligrosas mediante la aplicación de buenos principios de diseño, ingeniería y
prácticas operativas.” (IOGP, S/F)
Contamos también con el programa
Responsible Care (RC) el cual incluye el código Seguridad de Productos, que plantea
que estos deben desarrollarse, fabricarse y utilizarse en una forma segura y
sustentable (ACC, 2024).
PRINCIPIOS DE GESTION DE RIESGOS
Un primer paso para minimizar el impacto de
un evento químico es desarrollar un estudio de riesgos. En GSP el análisis de Peligros
del proceso (APP/PHA) es un elemento fundamental del sistema.
El Análisis de Peligros de procesos se
define como: “Un esfuerzo organizado para identificar y evaluar los peligros
asociados con los procesos y las operaciones para permitir su control”. (CCPS,
2014)
A partir de esta definición vemos que este
elemento busca “Identificar y Evaluar”. Ello se desglosa a su vez en dos elementos:
1) Conocimiento y documentación del proceso y 2) Identificación de peligros y
análisis de riesgos. (Mannan, 2005). La
identificación de peligros y el análisis de riesgo forman parte de los estudios
de riesgo, los cuales deben responder a tres preguntas básicas:
·
¿Qué puede salir mal? El Peligro
·
¿Cuán grave puede ser? Las
consecuencias.
·
¿Qué tan frecuente ocurre el
evento? La probabilidad
El nivel de detalle del estudio debe ser
compatible con los objetivos planteados, la etapa del proceso en su ciclo de
vida, la información y los recursos disponibles. Con base en los resultados, la
empresa puede tomar decisiones sobre las acciones necesarias, sea eliminar,
reducir o controlar los riesgos existentes (CCPS,2014).
Para realizar un análisis de riesgos es
requisito fundamental tener un buen entendimiento del proceso o instalación
sujeta a estudio. Esto se logra mediante la recopilación y análisis de la información
que describe con detalle el funcionamiento y las interacciones de todos los
componentes de la instalación. Debe incluir las bases de diseño del proceso, la
especificación de equipo, los diagramas de flujo y de instrumentación, la lógica
de control, los programas y las bitácoras de mantenimiento, la calibración y
las pruebas y los manuales de operación normal y de emergencia, inventarios
máximos esperados, condiciones de operación y sus límites (Temperatura,
presión, flujo, etc.) y una evaluación de las consecuencias potenciales de
desviaciones en las condiciones del proceso que pudieran afectar la seguridad y
salud de los empleados. (OSHA, 2000). Debe apoyarse en trabajo de campo, recorrido
de la instalación y entrevistas con el personal operativo.
Después de organizar y analizar la
información, se pasa a la etapa de identificación de aquellas situaciones que podrían
implican riesgo. (Santamaría, 1994). A continuación de evalúan los diferentes
escenarios y sus consecuencias, lo cual se logra mediante el uso de modelos que
permitan entender los mecanismos por los que se producen los eventos.
CASO
DE ESTUDIO: FABRICACION DE UNA RESINA ACRILICA
Las resinas acrílicas son componentes de la
cadena de suministros de pinturas, adhesivos, fibras, recubrimientos, adsorbentes
y floculantes, entre otras. Su fabricación requiere un equipamiento particular
y unas condiciones de proceso bien controladas. (Alfachemic,s/f).
El análisis de riesgos de un proceso puede
realizarse mediante diferentes técnicas. Para nuestros fines asumimos que el
proceso no es bien conocido y por tanto utilizaremos el ANALISIS PRELIMINAR DE
PELIGROS (PrHA) para identificar los peligros principales (Vincoli, 2014). El PrHA
es un método cualitativo, basado en juicio experto y conocimiento para evaluar
la importancia de los peligros. Puede aplicarse a cualquier actividad o
sistema.
Comienza realizando un listado preliminar
de peligros y su resultado se presenta en forma de un listado o una tabla
(Edet, 2024). Los resultados del estudio de riesgos dependerán de la calidad de
la información utilizada. Generalmente sirve de base para análisis más
profundos, como HAZOP, HAZAN o AMEF.
Los pasos básicos en el PrHA son: 1:
Organización del equipo de trabajo. 2. Identificar peligros, 3. Estimación de
frecuencia y consecuencias. 4. Jerarquizar los riesgos y 5. definir medidas de
mitigación (Edet, 2024)
A continuación, mostraremos el proceso para
desarrollar el PrHA de la fabricación de resinas.
Antecedentes
Se asume que el reactor está instalado y
listo para operar, por lo que es necesario una revisión de seguridad para
operación de rutina, según Guidelines for
engineering design for process safety (CCPS, 2012).
Un enfoque práctico para el análisis de los
riesgos de un proceso es identificar los peligros de los materiales, los equipos
y las condiciones de operación (EUOSHA, s/f)
Propiedades De Los Materiales
Comenzamos elaborando una tabla de las
características de los diferentes materiales involucrados en el proceso. Para
ello debemos consultar documentos técnicos y, en caso de duda, contrastar los
datos entre varias fuentes, autorizadas y reconocidas. En primer lugar, los
proveedores deben entregar una hoja de datos de seguridad (HDS) al despachar
sus materiales. Si no disponemos de la
HDS actualizada podemos consultar la base de datos de chemicalsafety.com
(Chemsafety. 2023). En segundo lugar, podemos ubicar la ficha internacional de
seguridad química, FISQ/ICSC en el portal de riesgo químico del INSST (INSST,
2024). En un artículo posterior trataremos el tema de la información de
seguridad de los procesos químicos.
La norma OSHA 1910-119 establece que se
debe disponer, como mínimo, de la siguiente información: Toxicidad, Límites
permisibles de exposición, Datos físicos, Reactividad, Corrosividad,
Estabilidad Térmica y Química, efectos peligrosos de la mezcla con otros
materiales. Para nuestros fines, en este momento, es suficiente con la
información registrada. Nuestra tabla de materiales se muestra a continuación.
Tabla 1.
Propiedades de las
materias primas. Datos de FISQ.
MATERIAL |
FISQ |
#CAS |
ESTADO
FÍSICO |
PELIGROS |
P.EB.
°C |
F.P.
°C |
ACIDO
ACRÍLICO |
79-10-7 |
Líquido |
Inflamable Corrosivo Tóxico |
141 |
48 -
55 |
|
ACRILATO
DE ETILO |
140-88-5 |
Líquido |
Altamente Inflamable, Tóxico |
99 |
9 |
|
AIBN |
78-67-1 |
Sólido |
Explosivo, Tóxico. |
n.a. |
n.a. |
|
XILENO
(MEZCLA DE ISÓMEROS) |
1300-71-6 |
Líquido |
Inflamable. Tóxico Corrosivo. Dañino
al ambiente |
203
- 225 |
61 -
95 |
Una forma alterna de presentar la
información es utilizar los símbolos del SGH,
Tabla 2.
Propiedades
peligrosas de los materiales. Según SGA
Tenemos entonces una mezcla de materiales que son inflamables, Corrosivos, Dañinos al ambiente, Explosivos y Tóxicos. Detallemos alguna información. El Etil acrilato, en particular es el más peligroso, porque su punto de inflamación (Flash Point) es de 9°C, menor que la temperatura ambiente. El AIBN es un material explosivo e inestable y puede generar polvos que no deben ser respirados (SIGMA/ALDRICH, s/f). EL ácido acrílico puede polimerizar durante almacenamiento, lo cual se evidencia por un aumento de la temperatura del recipiente que puede originar aumento de presión y potencial ruptura de los envases. (BAMM; s/f). Los vapores de Xileno son corrosivos para la piel y pueden ser absorbidos por inhalación. (ICSC 0601)
LOS EQUIPOS
Para
la fabricación de las resinas utilizamos un reactor. La figura 1 muestra el
reactor de Synthron Chemical, tal como lo reporta la CSB (CSB, 2007)
Figura 1. Reactor de Synthron, (CSB)
Este
reactor está equipado con una chaqueta para enfriamiento y calentamiento, un
condensador de reflujo, una válvula de alivio de presión, dos salidas de
venteo. La carga se realiza en forma manual, a través de la escotilla
(Manhole).
Las
características del diseño del intercambiador de calor, establecen los
coeficientes de transferencia. Por diversas razones, la capacidad para enfriar
y calentar puede ser diferente de la establecida en el diseño. Es importante verificar
experimentalmente las curvas de calentamiento y enfriamiento.
El
condensador es otro elemento fundamental. Sus coeficientes de transferencia de
calor deben ser conocidos y validados.
La
válvula de seguridad o de alivio debe cumplir las especificaciones diseño y
validar que este instalada en forma debida.
El
agitador por lo general no presenta problemas de control.
Las condiciones de operación
El proceso general para la fabricación de
resinas acrílicas consta de 6 etapas diferenciadas, las cuales se describen a
continuación:
Carga de materiales.
Los materiales líquidos se cargan mediante
una bomba manual o usando presión de aire para impulsarlos, desde los tambores.
Los materiales sólidos pueden fraccionarse previamente para que la carga se efectúe
en porciones completas. Por ejemplo, si el AIBN se presenta en envases de 10KG
es conveniente ajustar la fórmula para poder utilizar envases completos, sin
fraccionamiento. Esto reduce la exposición de los trabajadores al material.
Calentamiento hasta reflujo
En
esta etapa se comienza a aplicar calor, hasta establecer un equilibrio en el
reflujo, que es una temperatura estable cercana al punto de ebullición del
solvente.
Reacción de polimerización.
Cerca
de la temperatura de reflujo debe comenzar la reacción de polimerización. Al
aumentar el peso molecular debe aumentar la viscosidad de la masa.
Enfriamiento
Una
vez alcanzada la viscosidad esperada, consumidos los reactantes, se comienza a
enfriar lentamente hasta que se detiene el reflujo y luego hasta la temperatura
de dilución.
Dilución
Se
completa la carga de solvente y se agita durante un tiempo determinado
Descarga
Se
descarga el producto hacia el tanque de almacenamiento.
Partiendo de la premisa de los eventos
potenciales en cada etapa, la tabla sumariza los hechos relevados usando el
esquema de Vincoli (2014)
Tabla 3.
Peligros durante el proceso de polimerización.
Fuente |
# |
Condición peligrosa |
Causa |
Efecto |
Carga de Materiales líquidos |
1 |
Contacto con el material |
Salpicadura. Derrame |
Intoxicación |
Carga de materiales sólidos |
2 |
Contacto con materiales sólidos |
Salpicadura |
Intoxicación |
Calentamiento |
3 |
Falla de calentamiento |
Falla de control |
Calentamiento muy rápido |
Polimerización |
4 |
Falla de enfriamiento |
Falla de control |
Reacción fuera de control |
Enfriamiento |
5 |
Falla de enfriamiento |
Falla de control |
Reacción fuera de control |
Descarga |
6 |
Contacto con el material |
Salpicadura. Derrame |
Intoxicación |
Podemos observar dos condiciones: las que
pueden generar contacto con los materiales (Fuga, Derrame, Salpicaduras) y las
que pueden presentarse por problemas de control de la temperatura.
En una reacción de polimerización de
monómeros acrílicos el principal peligro es una reacción fuera de control
(Runaway Reaction) pues estos materiales tienen una elevada reactividad, lo que
puede originar una reacción muy rápida que genera una cantidad sustancial de
calor y presión si no se controla apropiadamente. (Kao, 2002)
Al asignar probabilidad y gravedad a los
posibles eventos podemos generar una matríz de aceptabilidad de riesgos. En esta,
los diferentes peligros identificados, se ubican en la cuadricula en función
del valor de probabilidad y gravedad asignado.
Figura 2. Matriz de
aceptabilidad de riesgos.
A partir de esa tabla podemos tomar algunas
decisiones. Como todos los posibles eventos se encuentran en zona roja, debemos
definir medidas de prevención para reducir la frecuencia o la gravedad. El
evento con mayor gravedad es la reacción fuera de control, ítems 3,4 y 5. Para
cada evento se definen medidas preventivas, las cuales deben posteriormente
incluirse en un plan de trabajo.
Tabla 4.
Condiciones peligrosas y medidas preventivas.
FUENTE |
# |
CONDICIÓN
PELIGROSA |
MEDIDAS PREVENTIVAS |
Carga
de Materiales líquidos |
1 |
Contacto
con el material |
Carga
cerrada |
Carga
materiales sólidos |
2 |
Contacto
con materiales sólidos |
Carga
cerrada |
Calentamiento
|
3 |
Falla
de Calentamiento |
Inspección
de sistemas de control. Revisión
de la lógica del control (REF: Temperature Control for
Batch Reactors in your industry (incatools.com) ) |
Polimerización |
4 |
Falla
de enfriamiento |
AJUSTAR
LA FORMULA PARA REDUCIR CANTIDADES. Evaluar
el enfriamiento |
Enfriamiento |
5 |
Falla
de enfriamiento |
Inspección
de sistemas de control. Revisión de la lógica del control |
Descarga |
6 |
Contacto
con el material |
Descarga
cerrada |
Un
modelo sencillo para presentar los resultados del análisis de riesgos, es un
corbatín (BOW TIE), que muestra en forma gráfica las relaciones entre los
eventos potenciales, el evento generador del incidente y las consecuencias.
Permite además incorporar las medidas de prevención, para evitar el evento y la
medida de mitigación, para reducir el impacto. (Ristek, 2018) La figura 3 muestra
un corbatín simplificado.
Figura 3. Diagrama Bow Tie: Evento de perdida
de contención en refinería. Adaptado de Risktec, 2018.
Analicemos
la línea superior. Puede ocurrir una pérdida de contención si hay corrosión en
el tanque. Esto puede generar un derrame. Para prevenir la rotura por
corrosión, usamos mediciones de espesor de las paredes (según API 650), lo que
nos puede indicar si el espesor es adecuado al servicio. Para mitigar el
impacto del derrame, debemos utilizar contención secundaria para evitar que el
material llegue al ambiente. Un análisis
completo del diagrama bow tie está fuera del alcance de este articulo.
PERSONAL
Todo
el personal que deba manejar procesos alrededor de la polimerización, deben ser
entrenados en los peligros, los procedimientos de operación, técnicas de manejo
de emergencias y utilización de los equipos de protección personal y colectiva.
(BAMM, s/f)
Realizar
un estudio de riesgos, incluso con el esquema simplificado que usamos en este artículo,
nos permite obtener una mejor comprensión del proceso, las posibles
consecuencias de desviaciones y las medidas preventivas y de mitigación.
De
ser posible, puede profundizarse el estudio mediante el uso de otras técnicas
más avanzadas o validar en función de experiencia de otras empresas.
Por
ejemplo, en el evento de Synthron se realizaron modificaciones en la formula,
lo que generó cambios en la velocidad de reacción y en la generación de calor,
que el sistema no pudo manejar. Como nota curiosa, los reactores de
polimerización acrílica se equipan con un sistema de corte de la reacción, que
se dispara automáticamente cuando se produce un gradiente de temperatura mayor
que el diseñado, y este equipo no estaba disponible en el reactor de Synthron.
LIMITACIONES DE LOS
ESTUDIOS DE RIESGO
Casal (2009), reporta cinco limitaciones de
los estudios de riesgos:
-
No podemos estar seguros de que
el estudio sea completo y se hayan identificado todos los posibles escenarios.
-
Si el estudio es repetido por
otros especialistas, los resultados pueden ser diferentes.
-
A menudo se genera una cantidad
de información que resulta difícil de interpretar.
-
Todas las técnicas dependen del
nivel de experiencia del equipo que la aplica.
-
Si la valoración se basa en
criterios subjetivos, los resultados pueden no ser confiables.
VISIÓN GENERAL DEL
PROCESO DE EVALUACIÓN DE RIESGOS
A modo de resumen, la figura 4, muestra los
pasos fundamentales del proceso de evaluación de riesgos, se acuerdo a SafeWork
Australia (2023). Los interesados pueden consultar el documento original que
contiene más detalles.
Figura 4. Visión general del proceso de evaluación de riesgos (Adaptado de Safework
Australia, 2023)
Los estudios de riesgos son un elemento
central en el proceso de gestión de la seguridad y salud en la industria
química. Se ha demostrado que muchos accidentes están relacionados con
deficiencias en el análisis de riesgos, tanto en su ejecución como en la
implementación de las acciones y las decisiones que de él se derivan. Es
importante realizar los estudios de riesgos en forma oportuna y sistemática y
contar con el apoyo necesario por parte de la gerencia, para definir e
implementar las acciones apropiadas para proteger al personal, la comunidad y
las instalaciones. Los resultados de los estudios y las acciones planteadas, deben
ser comunicados al personal que podría ser afectado y los cambios que puedan
generarse deben rastrearse hasta los procedimientos y procesos que sean
afectados. Esto permitirá que las personas conozcan los riesgos y las medidas
de control y puedan actuar en consecuencia para su propia protección.
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