Modelización de accidentes en una refinería de Tarragona usando ALOHA

1 é Autora: Andrea León Sierra Tutor: Carlos Leiva Fernández Modelización de accidentes en una refinería de Tarragona usando ALOHA. Trabajo Fin de Máster Ingeniería Ambiental Curso 2021/2022 Dpto. Ingeniería Química y Ambiental Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla 1 Resumen El presente Trabajo Fin de Máster se basa en la modelización de los distintos accidentes que podrían producirse en una industria química, en concreto en la Refinería de Repsol ubicada en La Pobla de Mafumet, Tarragona. Se llevará a cabo una descripción tanto de la ubicación, instalaciones y condiciones meteorológicas… así como de las sustancias con las que se trabaja en dicha industria y que justifican la aplicación del RD 840/2015 de accidentes graves. Debido a esto, resulta necesario estudiar los posibles accidentes que pueden darse en la planta, a través de modelizaciones. Estas modelizaciones se realizarán empleando dos softwares: ALOHA y Google Earth. A lo largo del documento se detallará como realizar cada modelización. Los principales accidentes que se van a estudiar en serían: o Nube tóxica sin inversión térmica. o Nube tóxica con inversión térmica. o Jet Fire. o BLEVE. Para estos accidentes se determinarán las zonas de planificación y en el caso de la nube tóxica también las zonas de efecto dominó. 2 Abstract This Master’s Thesis is based on the modeling of the different accidents that could occur in a chemical industry, specifically in the Repsol Refinery located in La Pobla de Mafumet, Tarragona. A description will be carried out both of the location, facilities and meteorological conditions... as well as of the substances with which they work in that industry and that justify the application of RD 840/2015 of serious accidents. Due to this, it is necessary to study the possible accidents that may occur in the plant, through modeling. These modelizations will be carried out using two softwares: ALOHA and Google Earth. Throughout the document it will be detailed how to perform each modelization. The main accidents to be studied will be: o Toxic cloud without thermal inversion. o Toxic cloud with thermal inversion. o Jet Fire. o BLEVE. For these accidents its zones of planification will be determinated as well as the dominoeffect zones in the case of the toxic cloud. 3 Indice Resumen ........................................................................................................................................ 1 Abstract ......................................................................................................................................... 2 Indice de tablas .............................................................................................................................. 8 1. Introducción .......................................................................................................................... 9 2. Objeto .................................................................................................................................... 9 3. Principales accidentes en la Industria Química .................................................................... 10 3.1 Accidentes de tipo térmico ................................................................................................ 10 3.1.1 Incendio en charco (Pool Fire) .................................................................................... 11 3.1.2 Bola de fuego (Fireball) ............................................................................................... 11 3.1.3 Dardo de fuego (Jet Fire) ............................................................................................ 11 3.1.4 Incendio Flash (Flash Fire) .......................................................................................... 12 3.2 Accidentes de tipo mecánico ............................................................................................. 12 3.2.1 Explosiones iniciadoras de fugas................................................................................. 13 3.2.2 Explosiones como consecuencia de fugas .................................................................. 13 3.2.3 Explosiones como consecuencia de incendios ........................................................... 13 3.2.4 Explosiones como consecuencia de otras explosiones ............................................... 13 3.3 Accidentes de tipo químico ............................................................................................... 14 3.3.1 Formación y desarrollo de las nubes tóxicas .............................................................. 14 3.3.2 Parámetros involucrados en las emisiones ................................................................. 14 3.4 BLEVE ................................................................................................................................. 16 4. Accidentes químicos históricos en España .......................................................................... 16 5. Toxicología industrial ........................................................................................................... 21 5.1 Dosis-efecto y dosis-respuesta .......................................................................................... 21 5.2 Dosis: Límites, valores umbrales, etc. ................................................................................ 22 5.2.1 Valores absolutos........................................................................................................ 22 5.2.2. Valores relacionados con los tiempos de exposición ................................................. 23 5.2.3 Valores medios ponderados en el tiempo .................................................................. 24 6. Modelos de accidentes ............................................................................................................ 25 6.1 Modelos de dispersión de gases en la atmósfera .............................................................. 25 6.2 Radiación térmica en incendios de líquidos y gases .......................................................... 28 6.2.1 Radiación térmica en un incendio .............................................................................. 29 6.3 Explosiones de nubes de vapor no confinadas .................................................................. 35 6.3.1 Modelo TNT de evaluación ......................................................................................... 35 4 7. Legislación aplicable a la seguridad industrial ......................................................................... 36 7.1 Marco Legislativo ............................................................................................................... 36 7.2 Normativa Seveso .............................................................................................................. 40 7.3 Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas (Real Decreto 1196/2003). .. 41 7.4 Norma ISO 13.702 ............................................................................................................. 42 8. Descripción de la refinería de Tarragona, Repsol Petróleo Tarragona. ................................... 43 8.1 Introducción ...................................................................................................................... 43 8.2 Descripción de la ubicación ............................................................................................... 43 8.3 Geografía ........................................................................................................................... 43 8.4 Demografía ........................................................................................................................ 44 8.5 Geología ............................................................................................................................. 44 8.6 Hidrología .......................................................................................................................... 45 8.7 Paisaje ................................................................................................................................ 45 8.8 Patrimonio histórico artístico y medio socieconómico ...................................................... 45 8.9 Vegetación y fauna ............................................................................................................ 46 8.10 Meteorología ................................................................................................................... 46 8.11 Historia del Complejo Petroquímico de Tarragona .......................................................... 52 8.12 Información sobre el establecimiento ............................................................................. 52 8.12.1 Identificación del establecimiento ............................................................................ 52 8.12.2 Descripción del proceso............................................................................................ 53 9. Software empleado ................................................................................................................. 53 9.1 ALOHA................................................................................................................................ 53 9.2 Google Earth ...................................................................................................................... 54 10 Posibles accidentes ................................................................................................................. 54 10.1 Características del compuesto iniciador del accidente .................................................... 54 10.2 Modelización de una nube tóxica .................................................................................... 55 10.2.1 Modelización de una nube tóxica: S ......................................................................... 55 10.2.2 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: S .......................................... 58 10.2.3 Modelización de una nube tóxica: W ....................................................................... 61 10.2.4 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: W ........................................ 63 10.2.5 Modelización de una nube tóxica: SE ....................................................................... 65 10.6.3 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: SE ........................................ 67 10.2.4 Modelización de una nube tóxica: E ......................................................................... 69 10.6.4 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: E .......................................... 71 10.3 Modelización de una nube tóxica con inversión térmica ................................................ 73 5 10.3.1 Modelización de una nube tóxica con inversión térmica: S ...................................... 73 10.4 Prevención y protección frente a una fuga de GLP.......................................................... 75 10.4.1 Ventilación ................................................................................................................ 76 10.5 Modelización de un Jet Fire ............................................................................................. 77 10.5.1 Modelización de un Jet Fire: S .................................................................................. 78 10.5.2 Modelización de un Jet Fire: W................................................................................. 80 10.5.3 Modelización de un Jet Fire: SE ................................................................................ 83 10.5.4 Modelización de un Jet Fire: E .................................................................................. 85 10.5.5 Protección y prevención frente a un Jet Fire ............................................................ 87 10.7 Modelización de una BLEVE ............................................................................................. 88 10.7.1 Modelización de una BLEVE: S .................................................................................. 89 10.7.2 Modelización de una BLEVE: W ................................................................................ 91 10.7.3 Modelización de una BLEVE: SE ................................................................................ 94 10.7.4 Modelización de una BLEVE: E .................................................................................. 96 11. Conclusiones .......................................................................................................................... 98 12. Referencias: ......................................................................................................................... 99 ANEXO I: GUIA PARA ALOHA Y GOOGLE EARTH ........................................................................ 102 Indice de figuras Figura 1-Bola de fuego ............................................................................................................ 11 Figura 2Jet Fire o Dardo de fuego .......................................................................................... 12 Figura 3Estado de la zona después del accidente ................................................................... 17 Figura 4Carguero Casón encallado en la costa ....................................................................... 18 Figura 5Rotura del dique de contención ................................................................................ 18 Figura 6Incendio de los tanques de la Refinería de Repsol en Puertollano .............................. 19 Figura 7Zonas de riesgo accidente IQOXE .............................................................................. 20 Figura 8Comparación de las zonas de riesgo y el punto de impacto ........................................ 20 Figura 9Vivienda afectada por el accidente ............................................................................ 21 Figura 10Representación gráfica del desarrollo de una nube de gas que procede de una fuente instantánea (Cuscó Vidal, 1998) ............................................................................................... 25 Figura 11Curvas de Pasquill-Gifford (Ebrary, 2016) ................................................................ 27 Figura 12-Forma cilíndrica vertical de un incendio (Turmo, 1999) ............................................ 29 Figura 13-Coeficiente de transmisión d en función de la distancia c (Turmo, 1999) .................. 31 Figura 14-Gráfica para calcular la sobrepresión de una BLEVE (Turmo, 1999) ........................... 36 6 Figura 15-Localización de la instalación objeto de modelización ............................................... 44 Figura 16-Temperaturas máximas y mínimas año 2021 (AEMET) .............................................. 47 Figura 17-Precipitaciones y horas diarias de sol año 2021 (AEMET) .......................................... 48 Figura 18-Velocidad promedio del viento 2021 (AEMET) .......................................................... 49 Figura 19-Humedad relativa 2021 (Weather Atlas) ................................................................... 49 Figura 20-Rosa de los vientos Tarragona (MeteoBlue) .............................................................. 50 Figura 21-Tipos de estabilidad térmica según Pasquill .............................................................. 51 Figura 22-Representación gráfica de las zonas de planificación para una nube tóxica de propano. ............................................................................................................................................... 57 Figura 23-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 57 Figura 24-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó ................................................................................................................................... 59 Figura 25-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 60 Figura 26-Representación gráfica de las zonas de planificación para una nube tóxica de propano. ............................................................................................................................................... 62 Figura 27-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa. .................................... 62 Figura 28-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó ................................................................................................................................... 64 Figura 29-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 64 Figura 30-Representación gráfica de las zonas de planificación para una nube tóxica de propano ............................................................................................................................................... 66 Figura 31-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 66 Figura 32-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó ................................................................................................................................... 68 Figura 33-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 69 Figura 34-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica ................ 70 Figura 35Representación gráfica de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital ................... 71 Figura 36-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó ................................................................................................................................... 72 Figura 37-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 73 Figura 38-Representación gráfica de las zonas de planificación de una nube tóxica de GLP....... 75 Figura 39-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 75 Figura 40-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire. ....................... 79 Figura 41-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 80 Figura 42-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire. ....................... 82 7 Figura 43-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 82 Figura 44-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire ........................ 84 Figura 45-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa ..................................... 85 Figura 46-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire ........................ 87 Figura 47-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 87 Figura 48-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE ............................... 90 Figura 49-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 91 Figura 50-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE ............................... 93 Figura 51-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 93 Figura 52-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE ............................... 95 Figura 53-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 95 Figura 54-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE ............................... 97 Figura 55-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa ..................... 98 Figura 56-Información sobre la localización ........................................................................... 102 Figura 57-Información sobre la localización ........................................................................... 103 Figura 58Fecha y hora del accidente .................................................................................... 103 Figura 59Selección de la sustancia química .......................................................................... 104 Figura 60Información meteorológica ................................................................................... 105 Figura 61Información meteorológica ................................................................................... 105 Figura 62-Descripción del tanque .......................................................................................... 106 Figura 63-Condiciones de almacenamiento............................................................................ 106 Figura 64-Volumen de GLP en el tanque ................................................................................ 107 Figura 65-Tipo de accidente que se produce .......................................................................... 107 Figura 66-Características de la grieta ..................................................................................... 108 Figura 67-Ubicación de la grieta ............................................................................................ 108 Figura 68-Resumen información del accidente ...................................................................... 108 Figura 69-Resumen información del accidente ...................................................................... 109 Figura 70-Límites de concentración ....................................................................................... 109 Figura 71-Zonas de amenaza ................................................................................................. 110 Figura 72-Información acerca de las coordenadas geográficas del accidente .......................... 110 Figura 73-Zonas de riesgo representadas sobre la imagen satelital en Google Earth ............... 111 Figura 74Tipo de accidente que se produce ......................................................................... 111 Figura 75Información general sobre el accidente ................................................................. 112 Figura 76Límites de las zonas de riesgo ............................................................................... 112 Figura 77-Tipo de accidente que se produce .......................................................................... 113 8 Figura 78Resumen información accidente ........................................................................... 113 Figura 79Tipo de accidente que se produce ......................................................................... 114 Figura 80Parámetros acerca de la explosión ........................................................................ 114 Figura 81Límites de las zonas de riesgo ............................................................................... 115 Figura 82Representación de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital ............................ 115 Figura 83Tipo de accidente que se produce ......................................................................... 116 Figura 84-Límites de las zonas de riesgo ................................................................................ 116 Figura 85Representación gráfica de las zonas de riesgo ....................................................... 117 Figura 86Representación de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital ............................ 117 Indice de tablas Tabla 1Tipos de incendio ....................................................................................................... 10 Tabla 2Valor para cada clase de fuga ..................................................................................... 26 Tabla 3-Coeficientes para el cálculo de σy y σz en función de la clase de estabilidad atmosférica (Cuscó Vidal, 1998). ................................................................................................................. 28 Tabla 4-Valores de la rugosidad z0 para diferentes zonas (Cuscó Vidal, 1998). ......................... 28 Tabla 5-Presión de vapor saturado del agua (Pa) en función de la temperatura (ºC) (Turmo, 1999) ...................................................................................................................................... 30 Tabla 6-Intensidad media de radiación de la superficie de la llama (kW/m2) (Turmo, 1999) ..... 32 Tabla 7-Intensidad media de radiación de la superficie de la llama (kW/m2) (Turmo, 1999) ..... 33 Tabla 8-Máxima radiación que puede ser tolerada por personas y materiales (Turmo, 1999) ... 33 Tabla 9-Porcentaje de la población afectada según la Función Probit (Turmo, 1999) ................ 34 Tabla 10-Legislación laboral aplicable de forma general y de aplicación específica a la Industria Química .................................................................................................................................. 38 Tabla 11-Legislación industrial de aplicación general y específica para la Industria Química. ..... 40 Tabla 12-Normativa en materia de protección civil .................................................................. 40 Tabla 13-Información de las poblaciones más cercanas............................................................ 44 Tabla 14-Temperaturas medias año 2021 (AEMET) .................................................................. 46 Tabla 15-Resumen temperaturas 2021 (AEMET) ...................................................................... 47 Tabla 16-Precipitaciones medias año 2021 (AEMET) ................................................................ 47 Tabla 17-Resumen precipitaciones 2021 (AEMET).................................................................... 48 Tabla 18-Tipo de estabilidades según Gifford. .......................................................................... 51 Tabla 19-Información sobre identificación del establecimiento ................................................ 52 Tabla 20-Propiedades físicas del propano ................................................................................ 55 15 Atendiendo a las tuberías, el caudal de fuga depende de las características de su almacenamiento, de la geometría de la tubería y del orificio, así como el coeficiente de descarga. b) Estado físico del gas o líquido Este parámetro es de gran importancia ya que en función de las condiciones de presión y temperatura de almacenamiento este puede estar presente en fase líquida, gaseosa o como gas licuado. c) Orificio de fuga El tamaño del orificio de la fuga fija la duración de la emisión. De este modo, si el orificio es grande con respecto al volumen del depósito la fuga será más rápida, considerándose como fuga instantánea. En cambio, si el orificio es pequeño la fuga es continúa pudiendo producirse un bloqueo. d) Vertidos Si se produce la fuga de una sustancia líquida, el grado de contención de los alrededores condiciona la formación de charcos. Otros factores muy importantes a tener en cuenta en el desarrollo de una nube tóxica son las condiciones meteorológicas, las más relevantes se presentan a continuación: - Temperatura y presión La temperatura ambiente afecta a la cinética de las sustancias, pudiendo producirse la transformación de las sustancias fugadas en el aire. La presión atmosférica a nivel del suelo se relaciona con la estabilidad. - Humedad y pluviosidad La humedad puede formar aerosoles líquidos cuando el producto fugado es higroscópico, y también puede cambiar la densidad de la nube incrementando la masa molar. Atendiendo a la pluviosidad este factor es muy importante ya que influye en la eliminación de contaminantes atmosféricos. - Magnitud, dirección y persistencia del viento La velocidad del viento influye en la dispersión de la nube tóxica. La dirección afecta al transporte de la sustancia que ha fugado, mientras que la persistencia hace referencia a la estabilidad de la dirección del viento. - Radiación solar La radiación solar se dinamiza los distintos movimientos que tienen lugar en la atmósfera. - Turbulencia 16 La turbulencia o el tipo de estabilidad atmosférica influye sobre la mezcla y la dispersión vertical de las emisiones y se ve condicionada por diversos parámetros comentados anteriormente. 3.4 BLEVE El término BLEVE se emplea para designar mediante su acrónimo en inglés una explosión mecánica en la que interviene un líquido en ebullición que se incorpora rápidamente al vapor en expansión. La traducción literal de BLEVE es “expansión explosiva del vapor de un líquido en ebullición” que corresponde a “boiling liquid expanding vapour explosion” (Unizar, s.f.). Al almacenar un líquido a presión elevada, la temperatura de almacenamiento tiende a ser mucho mayor que su temperatura de ebullición normal. Cuando se produce la ruptura del recipiente, el líquido que se encuentra en su interior entra en ebullición rápidamente debido a la diferencia de temperaturas mencionada. El cambio masivo a fase vapor, provoca la explosión del depósito ya que se supera la resistencia mecánica del mismo. En el caso de que la sustancia almacenada sea un líquido inflamable, puede producirse la ignición de la nube formando lo que se denomina bola de fuego (Unizar, s.f.). La principal característica de una BLEVE es la expansión explosiva de la masa de líquido que se ha evaporado súbitamente. Las principales consecuencias de este tipo de accidentes son las siguientes: o Sobrepresión por la onda expansiva. o Proyección de fragmentos metálicos o proyectiles del depósito y piezas adyacentes. o Radiación térmica por la bola de fuego que se forma. Otro de los efectos secundarios nocivos que podrían darse es el denominado efecto dominó, como consecuencia de que los efectos de la sobrepresión, radiación y proyectiles alcancen a otros depósitos, instalaciones que almacenen sustancias peligrosas y que generen a su vez otros accidentes secundarios propagando y aumentando las consecuencias iniciales (Unizar, s.f.). 4. Accidentes químicos históricos en España Desde el siglo XX, en España se han producido un total de noventa accidentes industriales, en los que en el 2% de estos se produjeron más de cien fallecidos, en el 6% de dichos accidentes hubo entre 10-100 muertos, en el 63% hubo hasta diez fallecidos, y en un 29% no se produjeron víctimas mortales (Planas, 2014). En este apartado, se van a presentar los accidentes de mayor importancia que han ocurrido en España en los últimos años: - Accidente de los Alfaques, San Carlos de la Rápita (1978). 17 El 11 de julio de 1978, en torno a las 14:00 horas, se desencadenó la explosión de un camión cisterna que transportaba propileno que procedía de la refinería de Tarragona en la carretera que rodea el camping de los Alfaques, ubicado en la localidad de San Carlos de la Rápita (Tarragona). El camión cisterna superaba su capacidad máxima de 19,35 t puesto que transportaba 25 t. Hay que tener en cuenta que además no se disponía de ningún sistema de alivio de sobrepresión. Después de la explosión se generó una bola de fuego que alcanzó más de 2000 grados centígrados, esto produjo la muerte instantánea de 158 personas, 57 muertes al haber transcurrido unas horas y 70 personas que presentaban heridas graves (Arturson, 1981). Figura 3Estado de la zona después del accidente - Accidente del carguero Casón, Finisterre (1987). El 5 de diciembre de 1987, en frente de la playa Del Rosto de la costa de Finisterre, se produjo el encallamiento del carguero Casón el cual transportaba miles de toneladas de productos químicos inflamables y corrosivos a bordo. Como consecuencia del temporal parte de la carga se desplazó y esto dio lugar al origen de un incendio. Se dieron 23 muertos y 8 supervivientes. 18 Figura 4Carguero Casón encallado en la costa - Accidente de Aznalcóllar, Sevilla (1998). El 25 de abril de 1998, se produjo un accidente en las instalaciones de la empresa Boliden-Apirsa, responsable de la explotación de una mina en el pueblo de Aznalcóllar. En esta mina se producían concentrados de zinc, plata, plomo y cobre. En el desarrollo de la actividad, los residuos del proceso de extracción se vertían a una balsa que presentaba una superficie aproximada de 1,5 km2 y que almacenaba en torno a treinta millones de toneladas de fangos. La balsa estaba rodeada por un dique de contención. En la noche del 24 al 25 de abril de 1998, el dique encargado de asegurar la balsa sufrió una rotura de aproximadamente unos 50 metros de longitud, por donde se vertieron en torno a 3 millones de metros cúbicos de fangos y 4 millones de metros cúbicos de aguas ácidas. Como consecuencia se contaminaron unas 4.500 hectáreas del Parque Nacional “Coto de Doñana” y llegaron al río Guadimar (Grimalt, 1999). Se aproxima que el coste de descontaminar la zona ascendió a los 300 millones de euros. En la Figura 5, se observa la rotura que se produjo en el dique de contención. Figura 5Rotura del dique de contención 19 - Accidente de un camión cisterna, Tivissa (2002). El accidente se produjo el 22 de junio de 2002 a las 14:45 horas. El conductor del camión tuvo que frenar de manera brusca al llegar a una curva muy pronunciada lo que causó la pérdida de control. El camión fracturó una valla y volcó produciéndose un pequeño incendio en el camión. El camión cisterna se incendió durante 20 minutos hasta que se produjo la explosión. La deflagración causó la muerte del conductor y quemaduras a la gente que estaba alrededor de la zona. - Accidente de Puertollano, Ciudad Real (2003). El 14 de agosto de 2003, a las 8:15 horas de la mañana, tuvo lugar una explosión en la refinería de Puertollano. Después de la explosión se desencadenó un incendio que se propagó a los tanques situados en los alrededores, ardiendo un total de 7 tanques. El accidente se produjo como consecuencia de que en los días previos se llevó a cabo una parada en la unidad de craqueo. Atendiendo al informe de investigación, se produjo una difusión de una de las columnas de destilación de la unidad de craqueo, esta generó una salida de gasolina con un contenido anormal de gases que empezaron a acumularse en el tanque, este no estaba diseñado para dicha situación. El gas se liberó al exterior bruscamente, formando una nube que impactó con una fuente de ignición, dando lugar a la explosión. Debido a la explosión se produjo la muerte de 9 trabajadores de la planta, 10 heridos, de los cuales 9 eran parte del equipo de emergencia y graves daños materiales con un coste que ascendía a más de 50 millones de euros. A continuación, en la Figura 6 se observa el incendio que se produjo en los tanques: Figura 6Incendio de los tanques de la Refinería de Repsol en Puertollano - Accidente de la Industria Química del Óxido de Etileno (IQOXE), Tarragona (2020). 20 El 14 de enero de 2020, durante la noche tuvo lugar la explosión y posterior incendio de uno de los reactores de la planta petroquímica de Tarragona, el cual contenía 20 toneladas de óxido de etileno destinado a la fabricación de plastificantes, detergentes u anticongelantes, entre otros. Este accidente resulta de gran relevancia dentro del contexto de este proyecto ya que la planta donde se produjo la explosión pertenece a la empresa IQOXE, la cual se sitúa en la misma zona industrial que la refinería de Repsol que se está estudiando. La explosión causó que una pieza del reactor, con un peso de una tonelada, saliese disparada cayendo sobre una vivienda. Tomando como base un estudio realizado con anterioridad, se dispone de una modelización de las zonas de riesgo realizada con ALOHA para este accidente: Figura 7Zonas de riesgo accidente IQOXE Puede apreciarse que se tratan de unas zonas con una extensión considerable, sin embargo, si se tiene en cuenta la distancia que recorrió la pieza del reactor, se llega a lo siguiente: Figura 8Comparación de las zonas de riesgo y el punto de impacto 21 La pieza recorrió una distancia aproximada de 2,5 km, mucho mayor de lo previsto por las zonas de riesgo que se obtuvieron en la modelización. Por tanto, dicha simulación no refleja la gravedad de las consecuencias de este accidente el cual produjo 3 muertos, siendo uno de ellos el residente de la vivienda donde impactó la pieza, y 7 heridos. A continuación, a modo ilustrativo se incluye una imagen de la vivienda afectada: Figura 9Vivienda afectada por el accidente Como conclusión, se puede decir que las simulaciones resultan muy útiles para poder visualizar la magnitud de las posibles consecuencias de un accidente, pero hay que tener en cuenta que siempre pueden darse efectos que se escapan a los planteamientos teóricos y desencadenan hechos de mayor gravedad. 5. Toxicología industrial La toxicología industrial somete a un análisis los efectos en la salud que tiene la exposición a ciertas sustancias químicas en el entorno de trabajo. Se tiene constancia de pocos antecedentes históricos en esta rama de la toxicología, con la intención de comprenderla mejor se desarrollarán los siguientes apartados (Storch de Gracia, 2008). 5.1 Dosis-efecto y dosis-respuesta Para comprender mejor estos términos hay que tener en cuenta varios conceptos: dosis, efecto y respuesta. La dosis se define por la siguiente ecuación: 𝐷 =𝑐𝜃𝑞 𝑃 Donde: o D = Dosis inhalada por unidad de peso del individuo (mg/kg o µg/kg). o 𝜃 = Duración de la exposición (horas). 22 o 𝑐 = concentración medida en el ambiente (mg/m3 o µg/m3). o 𝑞 = caudal que se ha respirado (m3/h). o 𝑃 = peso medio del individuo (kg). Los estudios epidemiológicos establecen la relación ente dosis y efecto, además de las relaciones existentes entre dosis y respuesta. Para ello, se necesitan datos experimentales los cuales suelen obtenerse a partir de ensayos realizados sobre animales, teniendo en cuenta la semejanza en términos de dosis en mg/kg o µg/kg. De esta forma, se fijan dosis para efectos tales como la mortalidad con una respuesta dada: LD50, LC50, TD50 (Storch de Gracia, 2008). 5.2 Dosis: Límites, valores umbrales, etc. Se dispone de distintas expresiones relacionados con las dosis admisibles o inadmisibles para las personas. Las entidades más relevantes en cuanto a esta materia se encuentran en Estados Unidos, se nombran a continuación: OSHA (Occupational Safety and Health Admistration), NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health), ACGIH (American Conference Governmental of Industrial Hygienists), DOE (Department of Energy) y EPA (Environmental Protection Agency). Dentro del ámbito de la Unión Europea se encuentra la AESST (Agencia Europea para la Seguridad y Salud en el Trabajo) y dentro de España, el organismo más importante es el INSST (Instituto Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo) organismo autónomo de carácter administrativo adscrito al Ministerio de Trabajo (Storch de Gracia, 2008). 5.2.1 Valores absolutos Los valores absolutos normalmente se utilizan como indicadores de peligrosidad y se refieren a los animales sobre los cuales se han llevado a cabo los ensayos: UL100, UL50 (LD50, LC50, TD50), IPVS (IDHL), TOPES (CEILING). Además, en caso de accidentes grave también se tendrán en cuenta los valores AEGL, según la Directiva Seveso. o UL100: Umbral de letalidad 100%. Mortalidad del 100% para todos los animales sobre los que se ha ensayado. No se emplea frecuentemente. o UL50: Umbral de letalidad 50%. La mitad de los animales a los que se les ha realizado un ensayo mueren o desarrollan tumores cancerígenos. Se utilizan indicadores de peligrosidad tóxica de las sustancias. Se destacan los siguientes: - LD50: dosis (mg/kg o µg/kg) con un efecto mortal sobre el 50% de la población. - LC50: concentraciones (mg/m3 o µg/m3) con un efecto mortal sobre el 50% de la población. - TD50: dosis diaria (mg/m3 · día) con la que el 50% de la población desarrolla tumores. 23 o IPVS: Valor que resulta inmediatamente peligroso para la vida y la salud (IDHL, inmediatly dangerous for health and life, descrito por la OSHA en Estados Unidos). Este indicador fue un referente en la Directiva Seveso I. o AEGL: Se definen como acute exposure guideline levels. Son tres niveles referidos a la población general, incluyendo también a los individuos susceptibles, pero no a los hipersusceptibles (Directiva Seveso II): - AEGL 3: La población experimenta efectos amenazantes para la vida o la muerte. - AEGL 2: La población experimenta efectos a largo plazo serios o irreversibles. - AEGL 1: La población experimenta una incomodidad apreciable (olor ligero y sabor sensorial leve). o Otros: LOAEL (lowest observed adverse effects level); NOAEL (no observed adverse effects level). 5.2.2. Valores relacionados con los tiempos de exposición Se han implementado por el DOE y se refieren a la Directiva Seveso II. o ERPG: Definidos como emergency response planning guidelines. Tienen en cuenta a casi todas las personas expuestas durante una hora. Para duraciones mayores, los valores ERPG se corrigen empleando la siguiente fórmula: 𝐸𝑅𝑃𝐺 =𝐸𝑅𝑃𝐺60(60 𝜃) En ella ERPG es el valor que corresponde a un tiempo de exposición 𝜃 (mayor a 60 minutos) y ERPG60 el valor correspondiente a un tiempo de exposición de 60 minutos. - ERPG3: Máxima concentración a la que una persona puede estar expuesta hasta una hora sin experimentar efectos que amenacen la vida. - ERPG2: Máxima concentración a la que una persona puede estar expuesta hasta una hora sin experimentar efectos serios o irreversibles. - ERPG1: Máxima concentración a la que una persona puede estar expuesta hasta una hora sin experimentar efectos ligeros y transitorios. o TEEL: Se definen como temporary emergency exposure limits. Se trata de considerar a casi todas las personas expuestas durante un periodo de 15 minutos. Para duraciones mayores se aplica la siguiente fórmula: 𝑇𝐸𝐸𝐿=𝑇𝐸𝐸𝐿15(15 𝜃) Donde TEEL es el valor que corresponde a un período de exposición 𝜃 y 𝑇𝐸𝐸𝐿15 el valor correspondiente a un tiempo de exposición de 15 minutos. 24 - TEEL3: Máxima concentración a la cual todas las personas experimentan efectos que resultan una amenaza para la vida. - TEEL2: Máxima concentración a la cual todas las personas experimentan efectos serios o irreversibles. - TEEL1: Máxima concentración a la cual todas las personas experimentan efectos ligeros y transitorios sobre la salud. - TEEL0: Concentración a la cual no se detecta efecto sobre la salud. • AEGL: Se definen como acute exposure guideline levels. - AEGL1: concentración por encima de la cual se predice que la población general puede sufrir una incomodidad notable. Concentraciones inferiores a este nivel suponen que el usuario perciba cierto olor, sabor u irritación sensorial leve. - AEGL2: concentración por encima de la cual se predice que la población general puede sufrir efectos a largo plazo serios o irreversibles o verse incapacitada para huir de la zona. AEGL 3: concentración por encima de la cual se predice que la población general puede sufrir efectos amenazantes para la vida. 5.2.3 Valores medios ponderados en el tiempo Estos valores se asignan a las exposiciones de los trabajadores del sector o STEL: Se define como short term exposure level (OSHA). Puede aplicarse a otros indicadores en los que la duración de la exposición es de 15 o 30 minutos. o TWA: Se define como time weighted averages. Toma en cuenta 8 o 10 horas diarias de exposición durante 40 horas a la semana. o PEL: Se define como permisible exposure limits. Considera una exposición de 8 horas diarias (40 horas a la semana). Este indicador es el único que cuenta con fuerza legal en Estados Unidos. o LEP: Se define como límites de exposición profesional. Este indicador ha sido definido por la Unión Europea como valor vinculante en el que los estados miembros se han comprometido a no superar dichos valores en sus reglamentos nacionales. o TLV: Se define como threshold limit values. En la actualidad estos valores se consideran únicamente como información orientativa en cuanto a efectos de riesgos tóxicos para la salud. 31 Figura 13-Coeficiente de transmisión d en función de la distancia c (Turmo, 1999) b) Factor de visión geométrico (F) Este coeficiente evalúa el efecto de la forma geométrica de las llamas, la distancia al punto P o superficie irradiada, así como la posición u orientación, pudiendo ser esta horizontal, vertical o inclinada. Si las superficies son verticales el factor se simboliza como Fv, si son horizontales Fh y cuando en la superficie inclinada la irradiación sea máxima se denomina Fmáx. El cálculo de este factor para las distintas configuraciones a las que un objeto puede estar expuesto se recogen en las tablas de valores o gráficos de cálculo. Con objeto de calcular el valor de la altura de la llama de un incendio que presenta forma vertical, se aplica la siguiente fórmula empírica: 𝑎 =29𝑏0,7𝑚0,6 Donde: o b = Radio del recipiente (m). o m = Caudal del producto evaporado (kg/m2s) c) Intensidad de radiación de la llama (E) La intensidad de radiación de la llama es función del tipo de combustible y del diámetro de la base del líquido en llamas. La dependencia del factor E al diámetro se debe a: o El diámetro influye sobre el nivel de turbulencia de una llama. o La intensidad de radiación es función del diámetro si la llama es ópticamente transparente. 32 o Un mayor diámetro de la llama desencadena una mayor generación de humo negro y hollín, esto se debe a la disminución de oxígeno en el interior del incendio. o La intensidad de radiación suele encontrarse en un rango entre 40 y 140 kW/m2. En la Tabla 6 se recogen los valores del factor para líquidos con una temperatura de ebullición superior a la temperatura ambiente: LÍQUIDOS CON Tebullición > Tamb (CHARCOS NO HIRVIENTES) Acetato de vinilo 30 Acetonitrilo 37 Acrilonitrilo 26 Ácido fórmico 2 Alcohol alílico 38 Acrilato de metilo 30 Benceno 70 Bromo N-butil mercaptano 85 T-butil mercaptano 73 Cloroformo 1 Cloruro de alilo 32 Dicloropropano 20 Dietilamina 77 Disulfuro de carbono 16 Epiclorhidrina 22 Etilendiamina 30 Etil mercaptano 59 Formiato de etilo 30 Formato de metilo 19 Metanol 15 Nafta disolvente 68 Óxido de propileno 45 Tetacloruro de carbono 1 Tetraetilo de plomo 20 Tetrahidrotiofeno Tabla 6-Intensidad media de radiación de la superficie de la llama (kW/m2) (Turmo, 1999) Y para líquidos con una temperatura de ebullición menor que la temperatura ambiente: LÍQUIDOS CON Tebullición < Tamb (CHARCOS HIRVIENTES) Acetaldehído 32 Amoníaco 13 Butadieno 86 Butano 94 33 Bromuro de metilo 8 Butileno 93 Cloruro de etilo 14 Cloruro de metilo 14 Cloruro de vinilo 26 Dimetilamina 61 Etano 89 Etileno 89 Metano 95 Óxido de etileno 35 Monóxido de carbono 14 Propano 92 Propileno 93 Sulfuro de hidrógeno 20 Tabla 7-Intensidad media de radiación de la superficie de la llama (kW/m2) (Turmo, 1999) Por último, para poder evaluar las consecuencias causadas por la radiación térmica del incendio de una determinada sustancia y dimensiones se realiza el cálculo de la irradiación, q, recibida a las distancias a considerar. Los valores de la irradiación que se ha recibido en función de la distancia se comparan con las referencias existentes, tal y como las que se recogen en la Tabla 7, estas dan la máxima radiación que puede ser tolerada por personas y distintos materiales. MÁXIMA RADIACIÓN TOLERABLE Materiales Irradiación térmica kW/m2 Pared de ladrillos 400 Hormigón armado 200 Cemento 60 Acero 40 Madera 10 Personas Durante 20 s. sin quemaduras 6,5 Bomberos y personas protegidas 4,7 Personas desprotegidas 4,0 Tabla 8-Máxima radiación que puede ser tolerada por personas y materiales (Turmo, 1999) La Directriz Básica (BOE 6/2/1991) para elaborar y homologar los Planes Especiales del Sector Químico fijan unos umbrales que tienen que adoptarse para delimitar la Zona de Intervención y la Zona de Alerta que son 5 kW/m2 con un tiempo máximo de exposición de 3 minutos y 3 kW/m2 sin tiempo máximo de exposición. El límite de radiación que puede ser tolerada por las personas se encuentra entre los 4 y 5 kW/m2. 34 Otro método que se emplea para estimar las consecuencias en un determinado grupo de la población es la “Función Probit”. La función cuenta con la ecuación empírica que se presenta a continuación: 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑖𝑡 =𝑎+𝑏·ln𝐷 Donde: o D = Dosis (W4/3/m2,4/3) Tras haber determinado el valor de la función Probit puede obtenerse el porcentaje de personas que se han visto afectadas, esta relación se presenta en la Tabla 9. PORCENTAJE PROBIT 1 2,67 10 3,72 20 4,16 30 4,48 40 4,75 50 5,00 60 5,25 70 5,52 80 5,84 90 6,26 99 7,33 99,9 8,09 Tabla 9-Porcentaje de la población afectada según la Función Probit (Turmo, 1999) La función Probit también permite calcular las muertes por quemaduras o por asfixia producidas como consecuencia de un BLEVE, Pool Fire o nube de gas inflamable. De esta forma: o Quemaduras de Primer Grado Pr= −39,83+3,0186·ln(𝑞4 3·𝑡) o Quemaduras de Segundo Grado 𝑃𝑟 =−43,14+3,0188·ln (𝑞4 3·𝑡) o Letalidad con ropas de protección 𝑃𝑟=−37,23+2,56·ln (𝑞4 3·𝑡) o Letalidad sin ropas de protección 𝑃𝑟=−36,38+2,56·ln (𝑞4 3·𝑡) 35 6.3 Explosiones de nubes de vapor no confinadas En este apartado se atenderá a las explosiones de nubes de vapor no confinadas, las cuales consisten en una deflagración explosiva de una nube de gas inflamable situada en un espacio amplio, con una onda de presión que alcanza una sobrepresión máxima en la zona de ignición. Esta clase de explosiones suceden al aire libre y normalmente se deben a un escape rápido de un fluido inflamable y su dispersión, dando lugar a una nube inflamable de aire e hidrocarburos (Turmo, 1999). 6.3.1 Modelo TNT de evaluación Se disponen de distintos modelos que determinan los parámetros necesarios para evaluar los efectos de una explosión, el más utilizado es el modelo TNT de evaluación. Este modelo consiste en la hipótesis de que los efectos explosivos entre una masa determinada de materia inflamable y otra de TNT son equivalentes. Inicialmente, la forma de la onda inicial de una explosión es diferente a la de una explosión de TNT, pero a medida que aumenta la distancia ambas se vuelven semejantes. El modelo fija la siguiente relación: 𝑊 = 𝜂·𝑀·𝐻𝑐 𝐻𝑐𝑇𝑁𝑇 Donde: o W = Masa equivalente de TNT (kg). o M = Masa de sustancia inflamable liberada (kg). o 𝜂 = Rendimiento empírico de la explosión (≤ 15). o 𝐻𝑐 = Entalpía de combustión del gas o vapor inflamable. o 𝐻𝑐𝑇𝑁𝑇 = Entalpía de combustión del TNT (4250 kJ/kg). Los pasos para aplicar el modelo TNT se resumen a continuación: 1. Calcular la masa equivalente de TNT utilizando la fórmula que se ha presentado anteriormente, suele tomarse un rendimiento máximo del 10%. 2. Tras haber calculado la masa equivalente de TNT debe utilizarse el gráfico de la Figura 14, el cual aporta los parámetros más relevantes en función de la distancia Z. Esta se define como el cociente entre la distancia real del centro de la explosión al lugar que se estudia y la raíz cúbica de la masa W, obtenida anteriormente. La fórmula a aplicar sería, por tanto: 𝑍 = 𝑋 𝑊1 3 36 Donde: o X = Distancia real en metros (m). o W = Masa equivalente de TNT en kilogramos (kg). Para determinar el valor de Z se utiliza la gráfica que se muestra en la Figura 13: Figura 14-Gráfica para calcular la sobrepresión de una BLEVE (Turmo, 1999) 7. Legislación aplicable a la seguridad industrial A continuación, se van a mostrar la legislación relativa a la prevención y/o protección frente a los accidentes que se producen en la Industria Química. Deberá tenerse en cuenta tanto la normativa laboral como la reglamentación industrial, las normas relativas a Protección Civil, así como las normas UNE o UNE-EN. El objetivo común de la legislación industrial reside en la seguridad de las personas, bienes y medio ambiente. 7.1 Marco Legislativo La Comunidad Europea tiene influencia en la legislación española mediante dos vías: a) Directivas: estas deben transponerse mediante la legislación española la cual se publica en el Boletín Oficial del Estado (BOE). b) Reglamentos: se distinguen dos tipos: 1. Reales decretos. 2. Instrucciones técnicas complementarias (ITC). Atendiendo a la reglamentación laboral en España destacan normas generales y normas específicas las cuales: 37 GENERALES ESPECÍFICAS DE LA INDUSTRIA QUÍMICA Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales. Real Decreto 833/1988, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento para la ejecución de la Ley 20/1986, básica de Residuos tóxicos y peligrosos. Real Decreto 39/1997, de 17 de enero, por el que se aprueba el Reglamento de los servicios de prevención. Real Decreto 665/1997, de 12 de mayo, sobre la protección de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición cancerígenos durante el trabajo. Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo. Real Decreto 773/1997, de 30 de mayo, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. Real Decreto 1215/1997, de 18 de julio, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo. Real Decreto 374/2001, de 6 de abril, sobre la protección de la salud y seguridad de los trabajadores contra los riegos relacionados con los agentes químicos durante el trabajo. Orden TAS/2947/2007, de 8 de octubre, por la que se establece el suministro a las empresas de botiquines de primeros auxilios en caso de accidente de trabajo, como parte de la acción protectora del sistema de la Seguridad Social. Real Decreto 681/2003, de 12 de junio, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo. Real Decreto 396/2006, de 31 de marzo, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud aplicables a los trabajos con riesgo de exposición al amianto. Real Decreto 144/2016, de 8 de abril, por el que se establecen los requisitos esenciales de salud y seguridad exigibles a los aparatos y sistemas de protección para su uso en que se modifica el Real Decreto 455/2012, de 5 de marzo, por el que se establecen las medidas a reducir la cantidad de vapores de gasolina emitidos a la atmósfera durante el repostaje de los vehículos de motor en las estaciones de servicio. 38 Reglamento (UE) 2016/425 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 9 de marzo de 2016, relativo a los equipos de protección individual y por el que se deroga la Directiva 89/686/CEE del Consejo. Tabla 10-Legislación laboral aplicable de forma general y de aplicación específica a la Industria Química Con respecto al reglamento industrial, se ha atendido a la normativa que se encuentra en la web del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo. GENERALES ESPECÍFICAS PARA LA INDUSTRIA QUÍMICA Ley 21/1992, de 16 de julio, de Industria. Real Decreto 1428/1992, de 27 de noviembre, por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la Directiva del Consejo de las Comunidades Europeas 90/396/CEE de 29 de junio, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre los aparatos de gas. Real Decreto 2200/1995, de 28 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de la infraestructura para la calidad y la seguridad industrial. Real Decreto 2085/1994, de 20 de octubre, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Petrolíferas. Real Decreto 338/2010, de 19 de marzo, por el que se modifica el Reglamento de la Infraestructura para la calidad y seguridad industrial, aprobado por el Real Decreto 2200/1995, de 28 de diciembre. Real Decreto 1523/1999, de 1 de octubre, por el que se modifica el Reglamento de instalaciones petrolíferas, aprobado por el Real Decreto 2085/1994, de 20 de octubre, y las instrucciones técnicas complementarias MI-IP03, aprobada por el Real Decreto 1427/1997, de 15 de septiembre, y MI-IP04, aprobada por el Real Decreto 2201/1995, de 28 de diciembre. Real Decreto 560/2010, de 7 de mayo, por el que se modifican diversas normas reglamentarias en materia de seguridad industrial para adecuarlas a la Ley 17/2009, de 23 de noviembre, sobre el libre acceso a las actividades de Real Decreto 2267/2004, de 3 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales. 39 servicios y su ejercicio, y a la Ley 25/2009, de 22 de diciembre, de modificación de diversas leyes para su adaptación a la Ley sobre el libre acceso a las actividades de servicios y su ejercicio. Real Decreto 1072/2015, de 27 de noviembre, por el que se modifica el Real Decreto 2200/1995, de 28 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de la Infraestructura para la Calidad y la Seguridad Industrial. Real Decreto 888/2006, de 21 de julio, por el que se aprueba el Reglamento sobre almacenamiento de fertilizantes a base de nitrato amónico con un contenido en nitrógeno igual o inferior al 28 por ciento en masa. Real Decreto 919/2006, de 28 de julio, por el que se aprueba el Reglamento técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos y sus instrucciones técnicas complementarias ICG 01 a 11. Real Decreto 2060/2008, de 12 de diciembre por el que se aprueba el Reglamento de equipos a presión y sus instrucciones técnicas complementarias. Real Decreto 709/2015, de 24 de julio, por el que se establecen los requisitos esenciales de seguridad para la comercialización de los equipos a presión. Real Decreto 108/2016, de 18 de marzo, por el que se establecen los requisitos esenciales de seguridad para la comercialización de los recipientes a presión simples. Real Decreto 144/2016, de 8 de abril, por el que se establecen los requisitos esenciales de salud y seguridad exigibles a los aparatos y sistemas de protección para su uso en atmósferas potencialmente explosivas y por el que se modifica el Real Decreto 455/2012, de 5 de marzo, por el que se establecen las medidas destinadas a reducir la cantidad 40 de vapores de gasolina emitidos a la atmósfera durante el repostaje de los vehículos de motor en las estaciones de servicio. Real Decreto 130/2017, de 24 de febrero, por el que se aprueba el Reglamento de Explosivos. Tabla 11-Legislación industrial de aplicación general y específica para la Industria Química. Finalmente, se van a mencionar la normativa en materia de protección civil, dentro de esta destaca el Real Decreto 840/2015, de 21 de septiembre, por el que se traspone la Directiva Seveso III al ordenamiento jurídico español y la Directriz Básica de Protección ante accidentes graves mediante el Real Decreto 1196/2013, de 19 de septiembre. GENERALES Real Decreto 497/1992, de 24 de abril, por el que se aprueba la Norma Básica de Protección Civil. Real Decreto 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz Básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas. Real Decreto 393/2007, de 23 de marzo, por el que se aprueba la Norma Básica de Autoprotección de los centros, establecimientos y dependencias dedicados a actividades que puedan dar origen a situaciones de emergencias. Real Decreto 1468/2008, de 5 de septiembre, por el que se modifica el Real Decreto 393/2007, de 23 de marzo, por el que se aprueba la norma básica de autoprotección de los centros, establecimientos y dependencias dedicadas a actividades que puedan dar origen a situaciones de emergencia. Real Decreto 1070/2012, de 13 de julio, por el que se aprueba el Plan estatal de protección civil ante el riesgo químico. Ley 17/2015, de 9 de julio, del Sistema Nacional de Protección Civil. Real Decreto 840/205, de 21 de septiembre, por el que se aprueban medidas de control de los riesgos inherentes a los accidentes graves en los que intervengan sustancias peligrosas. Tabla 12-Normativa en materia de protección civil 7.2 Normativa Seveso Este Real Decreto tiene como objetivo potenciar los mecanismos encargados de recopilar de información, el intercambio de esta entre las autoridades competentes y su difusión. Este real decreto fue dado a conocer en el Pleno de la Comisión Nacional de Protección Civil en su reunión de 20 de octubre de 2014, así como por la Comisión Interministerial Permanente de Armas y Explosivos en su reunión de 15 de abril de 2015. 47 Un resumen de la información relativa a la temperatura se muestra en la Tabla 15: Atendiendo a la información recogida tanto en la Tabla 15 como en la Figura 16 puede afirmarse que hay cuatro meses cálidos es los que la temperatura media superó los 20ºC, siendo estos junio, julio, agosto y septiembre. Por otro lado, el resto de los meses presentan un clima templado con temperaturas entre los 0 y los 20ºC. En ningún caso se registró un mes con una temperatura media por debajo de los 0ºC, los meses más fríos presentaron una temperatura media entre 8 y 14ºC. Si se observa la Tabla 15 se tiene que la temperatura máxima alcanzada se produjo en agosto con 37,5ºC y la más baja en enero con -5,1ºC. Con respecto a las precipitaciones se tiene lo que se muestra en la Tabla 16: Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Precipitaciones (mm) 1,27 18,2 9 18 42,2 36,6 31,6 27,8 43,4 33 104,8 0,6 Tabla 16-Precipitaciones medias año 2021 (AEMET) Tabla 3-Resumen temperaturas 2021 (AEMET) Figura 16-Temperaturas máximas y mínimas año 2021 (AEMET) Tabla 15-Resumen temperaturas 2021 (AEMET) 48 En la Figura 17 se tienen resumidas las precipitaciones en l/m2 y las horas diarias de sol a lo largo del 2021 para la zona de estudio, de forma que: Por último, se incluye la Tabla 17 que resume la información con respecto a las precipitaciones: Tabla 17-Resumen precipitaciones 2021 (AEMET) Atendiendo a los datos recogidos en la Tabla 16, donde se resumen las precipitaciones medidas en mm a lo largo del 2021, se tiene que lo meses más secos fueron los del período comprendido entre diciembre y abril mientras que a lo largo del resto de la primavera y el verano se produjeron unas precipitaciones más altas. Las máximas precipitaciones se dieron en el mes de noviembre tal y como se puede apreciar también en la información recogida en la Tabla 17. Con respecto al viento de la zona este se ve determinado en gran medida por la topografía, así como otros factores. Como se mostrará a continuación la velocidad media del viento por hora en Tarragona no presenta grandes variaciones a lo largo de las distintas estaciones. La época más ventosa del año se encuentra comprendida entre diciembre y febrero con velocidades medias comprendidas entre 40 y 50 km/h, la racha de viento más alta registrada fue de 120,96 km/h el día 1 de febrero. A continuación, la Figura 18 recopila las velocidades medias del viento a lo largo del 2021: Figura 3-Precipitaciones y horas diarias de sol año 2021 (AEMET) Figura 17-Precipitaciones y horas diarias de sol año 2021 (AEMET) 49 Figura 18-Velocidad promedio del viento 2021 (AEMET) En la Figura 18 también puede observarse que el periodo durante el cual la velocidad promedio es más suave es entre abril y octubre, manteniéndose con valores más estables. Por otro lado, es necesario tener en cuenta la humedad relativa de la zona, a continuación, se muestra la Figura 19 que resume la información correspondiente: Figura 19-Humedad relativa 2021 (Weather Atlas) Puede apreciarse que la humedad en Tarragona tiene unos valores relativamente estables a lo largo del año observándose un valor máximo de 72% en el mes de abril. El resto del año la humedad se mantiene estable entorno a un valor del 69%, se tomará este valor como referencia. 50 Figura 20-Rosa de los vientos Tarragona (MeteoBlue) Con la rosa de los vientos se podrá determinar las direcciones más probables del viento en la zona de estudio, en este caso se tiene lo siguiente: Como puede apreciarse el viento se encuentra dividido en función de la dirección, obteniéndose finalmente los 16 sectores que se observan en la rosa de los vientos. Para obtener estos resultados es necesario llevar a cabo un análisis de vientos a partir de datos estadísticos de su intensidad y dirección en la zona de estudio. Se llega a la conclusión de que las direcciones más probables en la que soplará el viento son ENE, E Y S, presentando una mayor velocidad en las primeras. Además de todo esto otro aspecto relevante a tener en cuenta es la estabilidad térmica y la inversión, para ello Pasquill propuso un método que permite establecer los coeficientes de dispersión a partir de una clasificación simple de las condiciones atmosféricas, estas se definen como categorías de estabilidad (Santa Cruz, 2000). Estas serían las siguientes: o A: Extremadamente inestable o B: Moderadamente inestable o C: Ligeramente inestable o D: Neutra o E: Ligeramente estable o F: Moderadamente estable 51 A continuación, se observa la Figura 21 donde se pueden apreciar las distintas categorías de estabilidad y su relación con la altitud y la temperatura: Figura 21-Tipos de estabilidad térmica según Pasquill Según este método se podría asignar cualquier situación atmosférica a alguna de las seis categorías que se observan en el diagrama. Los factores que determinan la clase de estabilidad son los siguientes: o La velocidad del viento. o La nubosidad. o La cantidad o flujo neto de radiación que llega a la Tierra, este influye sobre el gradiente térmico vertical, la presencia o ausencia de actividad convectiva y a la dinámica de la capa de mezclado. La ecuación que describe el gradiente térmico vertical sería: 𝑇2=𝑇1+ 𝐺 (𝑧2−𝑧1)=𝑇1−12º(𝐶 𝑘𝑚)(𝑧2−𝑧1) Los dos primeros parámetros se miden de forma continua en una estación meteorológica, pero la insolación no. Gifford propone caracterizar los tipos de estabilidad definidos por Pasquill según la Tabla 18: Tabla 18-Tipo de estabilidades según Gifford. 52 De esta forma se puede determinar el tipo de estabilidad en función de la velocidad superficial del viento, la intensidad de la radiación solar y las horas de noche. 8.11 Historia del Complejo Petroquímico de Tarragona El Complejo Petroquímico de Tarragona es un área industrial que agrupa a diferentes empresas del ámbito químico y petrolero. La mayor densidad industrial se encuentra a poniente de Tarragona, formando un complejo que se extiende por los términos municipales de La Canonja y Vilaseca y también abarca, aunque en menor medida otras poblaciones como Constantí, El Morell y La Pobla de Mafumet, tal y como se ha visto anteriormente (Gran Enciclopedia Catalana, s.f). El complejo se creó en 1971 al aprobarse la construcción de una primera refinería (Repsol, 2000) y desarrolló su actividad hasta llegar a considerarse el polo químico más importante del sur de Europa (Encuentra, 2008). La refinería cuenta con una capacidad de tratamiento de 7 millones de toneladas métricas al año para elaborar GLP, olefinas, naftas, gasolinas y otros carburantes. Por otro lado, la construcción de la refinería corrió a cargo de la Empresa Nacional de Petróleos de Tarragona (ENTASA). En 1998 se inauguró la nueva red de tuberías de la petroquímica de Tarragona, este sistema permitía un transporte más rápido y seguro de los productos químicos hasta el Puerto de Tarragona y que suponía un menor impacto ambiental que el transporte con camiones. En el complejo se encuentran empresas como Bayer Hispania, BASF Española, Dow Chemical Iberia, Repsol… (Gran Enciclopedia Catalana, s.f.). A raíz de la construcción de la refinería apareció una nueva dinámica industrial a partir de la cual se establecieron más compañías y se consolidó definitivamente el sector como una pieza clave para la actividad industrial y económica de la zona del Campo de Tarragona (Margalef, 2012). 8.12 Información sobre el establecimiento 8.12.1 Identificación del establecimiento En la Tabla 19 se recopila la información referente a la Refinería REPSOL de Tarragona: Nombre de la empresa Repsol Petróleo Tarragona Razón social Repsol Comercial de Productos Petrolíferos, S.A. CIF A78374725 Dirección de la instalación industrial COMPLEXE INDUSTRIAL DE REPSOL, 43120 - Constantí Actividad desarrollada Refino del petróleo. Número de empleados 1500 Tabla 19-Información sobre identificación del establecimiento 53 8.12.2 Descripción del proceso En primer lugar, los buques cargados con los productos que la refinería trata y convierte, llegan al pantalán donde se conectan a la monoboya de donde parte una tubería submarina que se conecta a las conducciones subterráneas que transportan el producto a la refinería. El producto que se ha descargado fluye a través de las tuberías hasta unos depósitos intermedios desde los que se bombea a la refinería. Desde allí van a parar a unos enormes tanques para obtener un producto homogéneo, puesto que el crudo presenta diferentes características según su origen (Fernández, 2019). La refinería cuenta con 45 tanques con una capacidad que oscila entre los 4.500 m3 para los que almacenan nafta y los 100.000 m3 para aquellos que albergan crudo. El producto una vez se ha homogeneizado se calienta en unos hornos y pasa en primer lugar por la torre de destilación que tiene una capacidad de 1200 m3/h de crudo, de los cuales 550 se convierten en naftas, queroseno, diésel, gasoil. El residuo sobrante pasa a la torre de destilación al vacío (Fernández, 2019). La planta también cuenta con una planta de tratamiento de gases licuados del petróleo (GLP), la cual abarca una superficie de 5,6 hectáreas. Se comercializan en torno a 482.000 toneladas al año de GLP para combustible doméstico, industrial y de automoción. La actividad consiste principalmente en la recepción por vía marítima del GLP, el cual normalmente es importado, así como su almacenamiento y posterior suministro (Repsol, 2016). Se cuentan con tanques de 100.000 m3 para el almacenamiento del GLP. Todo este proceso se lleva a cabo priorizando la seguridad en la planta, teniendo en cuenta todos los posibles riesgos existentes, así como las medidas a aplicar. 9. Software empleado 9.1 ALOHA ALOHA versión 5.4.7.0, se trata de una aplicación software independiente que fue desarrollada para sistemas operativos tales como Windows y Macintosh. Este fue desarrollado y cuenta con el apoyo de la División de Respuesta a Emergencias, la cual pertenece a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica en colaboración con la Oficina de Gestión de Emergencias de la Agencia de Protección Ambiental (EPA). ALOHA se diseñó con el objetivo de generar resultados lógicos y de forma rápida que pudieran ser utilizados por el personal durante una situación de emergencia. De forma que, los cálculos de ALOHA suponen un compromiso entre exactitud y velocidad. Múltiples características de este software se desarrollaron con objeto de ayudar a los empleados durante el accidente. 54 El programa se caracteriza por su fácil empleo, de manera que pueda utilizarse en circunstancias de elevada presión. Durante la simulación se muestran una serie de cuadros de diálogo en los que se solicita al usuario que introduzca información acerca del posible escenario, tales como la sustancia química, ubicación, condiciones meteorológicas…Tanto la información acerca del accidente como los resultados obtenidos se resumen en una ventana de texto. Uno de los principales aspectos de ALOHA es que el programa devuelve una estimación de las zonas de riesgo. Estas son las áreas donde se presenta un determinado peligro (por ejemplo, toxicidad o radiación térmica) y donde también se haya excedido el nivel de preocupación (LOC). Existen distintos niveles de riesgo que el software representa con tres colores diferentes (amarillo, naranja y rojo) siendo la zona de amenaza roja la que presenta un mayor peligro. El software se ha diseñado con la intención de proporcionar un límite superior próximo a las distancias de amenaza que se asocian al derrame de sustancias químicas. Donde no pueda evitarse la incertidumbre, ALOHA realizará una sobreestimación de la tasa en lugar de subestimar las distancias de amenaza. 9.2 Google Earth Google Earth se trata de un sistema de información geográfica que muestra un globlo terráqueo virtual que permite visualizar múltiple cartografía, basado en imágenes satelitales y además permite la creación de entidades de puntos líneas y polígonos, contando con la posibilidad de crear mapas (Wikipedia, 2020). El mapa de Google Earth está compuesto por una superposición de imágenes obtenidas por imágenes satelitales, fotografías aéreas, información geográfica proveniente de modelos de datos SIG de todo el mundo y modelos creados por computadora (Wikipedia, 2020). El software ALOHA ofrece la posibilidad de exportar las zonas de riesgo obtenidas en la simulación a Google Earth de forma que estas puedan apreciarse en el mapa de la ubicación, observando el entorno donde tendría lugar el accidente, sus posibles impactos… etc. 10 Posibles accidentes 10.1 Características del compuesto iniciador del accidente En este apartado se van a simular los distintos efectos causados como consecuencia de un accidente. En concreto se van a simular tres tipos de accidente, nube tóxica, incendio y BLEVE, en un tanque que contiene gas licuado del petróleo (GLP). De forma que, el gas que se liberará a la atmósfera se trata de gas licuado del petróleo el cual se encuentra compuesto principalmente por propano y butano, en este caso se considerará que se 55 encuentra formado mayormente por propano y este será el compuesto empleado en la simulación. El propano es un gas licuado que presenta características muy similares al gas butano. Se trata de un gas no tóxico, incoloro y prácticamente inodoro. Entre sus características más relevantes se encuentra su elevado poder calorífico, su fácil almacenaje y transportabilidad, su limpieza, su facilidad de gasificación en temperaturas frías y su tarifa (Primagas, 2019). El propano presenta un peligro grave de incendio al interactuar con distintas fuentes de ignición como calor, chispas o llamas, ya que es 1,6 veces más veces que el aire y puede alcanzar largas distancias, encontrar una fuente de ignición y volver en forma de llamas. Puede formar mezclas explosivas en el aire (Linde Gas, 2005). En la Tabla 20, se observan las principales propiedades físicas del propano: Umbral de olor Inodoro Punto de inflamación -103,85 ºC Densidad de vapor 510 kg/m3 Presión de vapor 980 kPa Solubilidad de agua (20ºC) 80 mg/l Punto de ebullición -42,1 ºC Punto de congelación -44 ºC Punto de ebullición -42 ºC Temperatura crítica 94 ºC Peso molecular 44,1 g/mol Tabla 20-Propiedades físicas del propano 10.2 Modelización de una nube tóxica Con objeto de simular este accidente se tendrán en cuenta las distintas condiciones atmosféricas de la zona, las direcciones predominantes del viento, así como las direcciones en las que se alcanzaría a la población. Debido a esto, los accidentes se simularán teniendo en cuenta las siguientes direcciones del viento: S, W, SE y E. Se han escogido estas direcciones ya que es donde se encuentran las poblaciones más cercanas y además la dirección E es la predominante si se atiende a la rosa de los vientos. Se va a suponer que el accidente se produce como consecuencia de una rotura leve del tanque de almacenamiento del GLP que contiene en ese momento 80.000 m3. Cuando se produce la fuga y debido a las características de la sustancia química almacenada, el GLP pasa a estado gaseoso dando lugar a la generación de una nube tóxica. 10.2.1 Modelización de una nube tóxica: S Para poder realizar la simulación, el programa ALOHA requiere una serie de datos entre los que se encuentran: localización y fecha, sustancia o producto implicado en el 56 accidente, datos atmosféricos, características del tanque de almacenamiento, datos sobre la fuga tóxica y cálculo de las zonas de amenaza. A continuación, se muestran los datos introducidos: 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: S Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: Zona de alerta: 5.500 ppm Distancia: 110 m Zona de intervención: 17.000 ppm Distancia: 55 m Concentración de 33.000 ppm Distancia: - 63 10.2.4 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: W 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: W Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: El valor umbral de sobrepresión en la zona de alerta es de 50 mbar. Presión de 0,049 atmósferas. (Según el REAL DECRETO 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas) - Distancia: 103,33 m - Zona de intervención: Valor umbral de sobrepresión en la zona de intervención es de 125 mbar. Presión de 0,123 atmósferas. - Distancia: 60,35 m 64 - Efecto dominó: Valor umbral de sobrepresión para que se produzca efecto dominó es de 160 mbar. Presión de 0,158 atmósferas. - Distancia: 54,86 m Representación gráfica de las zonas: Figura 28-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó Por último, se representan las zonas de planificación sobre el mapa empleando el software GoogleEarth: Figura 29-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa 65 En la Figura 29 puede apreciarse que las torres de refrigeración siguen encontrándose en la zona de alerta, pero el entramado de tuberías se sitúa dentro de la zona roja que denota peligro. Al igual que en el caso anterior se aplicarían una serie de medidas tales como: - Venteos de emergencia - Tuberías de venteo - Muros protectores como protección pasiva - Aislamiento térmico de los equipos 10.2.5 Modelización de una nube tóxica: SE A continuación, se muestran los datos solicitados por el software: 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: SE Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: 66 Zona de alerta: 5.500 ppm Distancia: 110 m Zona de intervención: 17.000 ppm Distancia: 55 m Concentración de 33.000 ppm Distancia: - Representación gráfica de las zonas: Figura 30-Representación gráfica de las zonas de planificación para una nube tóxica de propano Por último, se observan las zonas de riesgo sobre el mapa empleando el software GoogleEarth. Se obtuvo lo siguiente: Figura 31-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa 67 En este caso, a diferencia de los anteriores, si puede observarse una zona de peligro (señalada en rojo) así como una zona de alerta (zona amarilla) y una zona de intervención (zona naranja). Como puede apreciarse la zona de alerta afectaría a otros equipos de la instalación y el entramado de tuberías se encuentra dentro de la zona de intervención. A continuación, se estudia el efecto dominó que podría producirse. 10.6.3 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: SE 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: SE Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: El valor umbral de sobrepresión en la zona de alerta es de 50 mbar. Presión de 0,049 atmósferas. (Según el REAL DECRETO 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz básica de protección civil 68 para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas) - Distancia: 103,33 m - Zona de intervención: Valor umbral de sobrepresión en la zona de intervención es de 125 mbar. Presión de 0,123 atmósferas. - Distancia: 60,35 m - Efecto dominó: Valor umbral de sobrepresión para que se produzca efecto dominó es de 160 mbar. Presión de 0,158 atmósferas. - Distancia: 54,86 m Representación gráfica de las zonas: Figura 32-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó Por último, se representan las zonas de planificación sobre el mapa empleando el software GoogleEarth: 69 Figura 33-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa En este caso, las zonas de riesgo más graves afectan principalmente al tanque de almacenamiento en el que se produce la fuga. Los demás equipos se encuentran dentro de la zona alerta (zona amarilla) pero también resultaría recomendable aplicar las medidas de prevención comentadas en los apartados anteriores. 10.2.4 Modelización de una nube tóxica: E Se van a presentar los datos solicitados para esta modelización: 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: E Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico 70 Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: Zona de alerta: 5.500 ppm Distancia: 110 m Zona de intervención: 17.000 ppm Distancia: 55 m Concentración de 33.000 ppm Distancia: - Representación gráfica de las zonas: Figura 34-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica Se representan las zonas de riesgo sobre la imagen satelital empleando Google Earth: 71 Figura 35Representación gráfica de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital Al soplar el viento desde el Este, las zonas de riesgo se encuentran orientadas en dirección hacia el Oeste. Observando la Figura 35 se aprecia que el tanque donde se produce la fuga de GLP se encuentra en la zona de intervención y que la zona de alerta afecta al entramado de tuberías y a otros equipos presentes en la instalación. En el siguiente apartado se estudia el posible efecto dominó que podría tener este accidente. 10.6.4 Modelización de una nube tóxica con efecto dominó: E 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: E Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m Volumen: 100.000 m3 Temperatura interna: - 42 0C 72 Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas 5. Datos sobre la fuga tóxica: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: El valor umbral de sobrepresión en la zona de alerta es de 50 mbar. Presión de 0,049 atmósferas. (Según el REAL DECRETO 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas) - Distancia: 103,33 m - Zona de intervención: Valor umbral de sobrepresión en la zona de intervención es de 125 mbar. Presión de 0,123 atmósferas. - Distancia: 60,35 m - Efecto dominó: Valor umbral de sobrepresión para que se produzca efecto dominó es de 160 mbar. Presión de 0,158 atmósferas. - Distancia: 54,86 m Representación gráfica de las zonas: Figura 36-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para una nube tóxica con efecto dominó 79 - Zona de intervención: 5,0 kW/m2, produce quemaduras de segundo grado durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 47 m - 10,0 kW/m2, potencialmente letal si la exposición alcanza los 60 segundos. Distancia: 23 m Representación gráfica de las zonas: A continuación, se observa la representación gráfica de las zonas de amenaza obtenida por el software ALOHA: Figura 40-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire. Finalmente, se emplea el software GoogleEarth para representar las zonas de planificación sobre la imagen satelital correspondiente: 80 Figura 41-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa En la Figura 41, puede observarse que tanto la zona de alerta como la zona de intervención afectarán a la esfera de almacenamiento que se encuentra próxima a la estudiada, así como al entramado de tuberías de la instalación, viéndose este también afectado por la zona de máximo riesgo. Una forma de disminuir las consecuencias y disminuir que la radiación alcance dichas unidades sería aplicando barreras cortafuegos las cuales tienen como finalidad confinar el flujo inicial de calor en el área de origen, dando el tiempo suficiente para coordinar y poner en funcionamiento el plan de emergencia (López Riera, 2015). 10.5.2 Modelización de un Jet Fire: W 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: W Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m. 81 Volumen: 100.000 m3. Temperatura interna: - 42 0C. Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas. 5. Datos sobre la llamarada: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm. Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque. Longitud de la llama: 46 m. Duración del incendio: ALOHA lo limita a 1 hora. Radio del incendio: 1115,84 kg/min Cantidad total quemada: 67,04 kg 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: 2,0 kW/m2, provoca quemaduras leves durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 80 m - Zona de intervención: 5,0 kW/m2, produce quemaduras de segundo grado durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 47 m - 10,0 kW/m2, potencialmente letal si la exposición alcanza los 60 segundos. Distancia: 23 m Representación gráfica de las zonas: A continuación, se observa la representación gráfica de las zonas de amenaza obtenida por el software ALOHA: 82 Figura 42-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire. Por último, se pueden apreciar las zonas de amenaza representadas empleando el software GoogleEarth: Figura 43-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa Se observa la influencia de la dirección del viento ya que las zonas de amenaza se encuentran ligeramente desplazadas con respecto a la anterior. En este caso las torres de refrigeración también se ven afectadas por las zonas de alerta e intervención, algo que habrá que tener en cuenta a la hora de elaborar el plan de emergencias, las medidas serían análogas al caso anterior resultando interesante la aplicación de cortafuegos. 83 10.5.3 Modelización de un Jet Fire: SE 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: SE Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m. Volumen: 100.000 m3. Temperatura interna: - 42 0C. Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas. 5. Datos sobre la llamarada: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm. Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque. Longitud de la llama: 46 m. Duración del incendio: ALOHA lo limita a 1 hora. Radio del incendio: 1115,84 kg/min Cantidad total quemada: 67,04 kg 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: 2,0 kW/m2, provoca quemaduras leves durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 80 m 84 - Zona de intervención: 5,0 kW/m2, produce quemaduras de segundo grado durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 47 m - 10,0 kW/m2, potencialmente letal si la exposición alcanza los 60 segundos. Distancia: 23 m Representación gráfica de las zonas: A continuación, se observa la representación gráfica de las zonas de amenaza obtenida por el software ALOHA: Figura 44-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire Por último, se representan las zonas de riesgo determinadas sobre el mapa empleando el software GoogleEarth: 85 Figura 45-Representación de las zonas de planificación sobre el mapa Como puede observarse en la Figura 45, las zonas de riesgo afectan principalmente al tanque de almacenamiento donde se produce la fuga de GLP, así como al entramado de tuberías que se encuentra en la instalación. Del mismo modo que en los casos anteriores resultaría interesante la aplicación de cortafuegos que redujesen las consecuencias del accidente. 10.5.4 Modelización de un Jet Fire: E 1. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 2. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 3. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: SE Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 4. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 189 ft = 57,61 m. Volumen: 100.000 m3. 86 Temperatura interna: - 42 0C. Masa inicial del producto en el interior: 51.417 toneladas. 5. Datos sobre la llamarada: Diámetro del orificio de la fuga: 5 cm. Situación del orificio: 5 m por encima del fondo del tanque. Longitud de la llama: 46 m. Duración del incendio: ALOHA lo limita a 1 hora. Radio del incendio: 1115,84 kg/min Cantidad total quemada: 67,04 kg 6. Cálculo de las zonas de amenaza: - Zona de alerta: 2,0 kW/m2, provoca quemaduras leves durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 80 m - Zona de intervención: 5,0 kW/m2, produce quemaduras de segundo grado durante una exposición de 60 segundos. Distancia: 47 m - 10,0 kW/m2, potencialmente letal si la exposición alcanza los 60 segundos. Distancia: 23 m Representación gráfica de las zonas: A continuación, se observa la representación gráfica de las zonas de amenaza obtenida por el software ALOHA: 87 Figura 46-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para un Jet Fire Finalmente, se representan las zonas de planificación obtenidas sobre la imagen satelital correspondiente: Figura 47-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa En este caso puede apreciarse que la zona potencialmente letal, así como la zona de intervención afectan principalmente al tanque de almacenamiento de GLP donde se produce la fuga mientras que la zona de alerta repercute sobre el entramado de tuberías existente. 10.5.5 Protección y prevención frente a un Jet Fire Del mismo modo que se desarrolló para el caso de la nube tóxica, son aplicables a el Jet Fire una serie de aspectos como: EPI, higiene personal, muestreos, análisis y alarmas en 88 el entorno de trabajo, así como primeros auxilios e información para el personal sanitario en caso de producirse un accidente. 10.5.5.1 Sistemas de defensa contra incendios Tras haberse producido el incendio, hay que tener en cuenta los sistemas de defensa contra incendios que pueden actuar como herramienta que minimice las consecuencias del accidente. En este sentido, es importante destacar las normas UNE-23032/83 las cuales determinan la terminología y los símbolos que deben emplearse en esquemas y planos. Los sistemas de defensa contra incendios atienden a la siguiente clasificación (Storch de Gracia, 2008): 1. Según su función: a) Medios para detección: humanos o automáticos. b) Medios para alarma: pulsadores manuales o automáticos. c) Medios para extinción. 2. Según el medio extintor: a) Agua: se aplica en chorro, pulverizada o en forma de niebla. b) Espumas: de baja expansión, de alta expansión y AFFF. c) Polvo químico: normal, antibrasa y especiales. d) Gases: anhídrido carbónico y otros gases. 3. Según la disposición y aplicación: a) Sistemas fijos: redes DCI y redes de servicio a equipos portátiles. b) Equipos móviles de gran capacidad: camiones cisterna, motobombas portátiles, etc. c) Equipos portátiles: extintores, monitores, mangueras, etc. 10.7 Modelización de una BLEVE Por último, se va a realizar la simulación de una BLEVE en las cuatro direcciones principales del viento (S, W, SE y E) tal y como se ha realizado previamente para los demás accidentes estudiados. En este caso, se va a suponer que el tanque se encuentra fabricado principalmente de acero al carbono. Con el objetivo de llevar a cabo la simulación del BLEVE, ALOHA fija una cantidad máxima almacenada en el tanque de 5000 toneladas, la cual es mucho menor que la que contiene según los estudios realizados, será necesario tener esto en cuenta a la hora de 95 - Distancia: 911,66 m Representación gráfica de las zonas: Figura 52-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE Finalmente, se representan las zonas de planificación sobre el mapa correspondiente: Figura 53-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa 96 Tal y como se mencionó con anterioridad, varias poblaciones se ven afectadas por las distintas zonas de riesgo por tanto será de vital importancia la aplicación de las medidas de protección y prevención enumeradas anteriormente. 10.7.4 Modelización de una BLEVE: E 7. Ubicación y fecha: La Pobla de Mafumet, Tarragona (España), 15 de mayo de 2022 a las 19.00 horas. 8. Sustancia o producto responsable del accidente: Propano (C3H8) 9. Datos atmosféricos: Velocidad del aire: 12,5 m/s Dirección: E Rugosidad del terreno: Urbano o Bosque. Temperatura del aire: 25 ºC. Cobertura de nubes: Poco cubierto. Clase de estabilidad: Estabilidad D. Humedad relativa: 69% 10. Características del tanque de almacenamiento: Tanque esférico Diámetro: 26,81 m Volumen: 10100 m3 Temperatura interna: - 42 0C Masa inicial del producto en el interior: 5000 toneladas 11. Datos sobre la explosión: Diámetro de la bola de fuego: 992,12 m Duración del incendio: 43 segundos. 12. Cálculo de las zonas de amenaza: Atendiendo a la NTP 293, se fija de forma orientativa que los materiales toleran un cierto nivel de radiación máxima. El acero al carbono tolera un nivel máximo de radiación de 40 kW/m2. Debido a esto, se supone un valor máximo de 40 kW/m2, un valor medio de 20 kW/m2 y valor mínimo de 5 kW/m2. - Zona de alerta: 5 kW/m2. - Distancia: 2896,81 m 97 - Zona de intervención: 20 kW/m2. - Distancia: 1387,14 m - Zona crítica: 40 kW/m2 - Distancia: 911,66 m Representación gráfica de las zonas: Figura 54-Representación de gráfica de las zonas de amenaza para BLEVE Finalmente, se representan las zonas de riesgo en el mapa empleando el software GoogleEarth: 98 Figura 55-Representación de gráfica de las zonas de planificación sobre el mapa Como se ha comentado en el caso anterior, varias poblaciones se ven afectadas por las distintas zonas de riesgo por tanto será de vital importancia la aplicación de las medidas de protección y prevención enumeradas anteriormente. 11. Conclusiones Para realizar este Trabajo Fin de Máster se ha estudiado la instalación objeto de las modelizaciones, para así poder ofrecer una descripción de su entorno, condiciones meteorológicas, demografía alrededor de la zona, geografía… etc. Por otro lado, se han tenido en cuenta las variables y los factores que repercuten sobre los distintos accidentes que pueden darse, así como su influencia sobre la probabilidad de ocurrencia. También ha sido necesario tener en cuenta la normativa vigente de aplicación. Después del estudio se han realizado una serie de modelizaciones, en las que se ha atendido a cuatro clases de accidentes: nube tóxica, jet fire, nube tóxica con efecto dominó y BLEVE. Tras elaborar la simulación se aportan una serie de medidas para la prevención y protección contra estos accidentes, de forma que pueda evitarse que se produzca y en caso de que esto no sea posible, para reducir las consecuencias que pueden producirse sobre otros equipos o el personal presente en la zona. En base a lo obtenido, se llega a la conclusión de que el accidente que produciría unas consecuencias más graves y cuyo alcance es mayor es el BLEVE, por lo tanto, se deberá atender de manera prioritaria a esta situación, estableciendo medidas preventivas y de protección tales como: o Muros protectores como protección pasiva. 99 o Aislamiento térmico de equipos. o Prevención de roturas en las paredes de los tanques de almacenamiento. o Sistemas retardantes de la nucleación espontánea. 12. Referencias: - Centro Nacional de Información, 2015. “Geología y tectónica de la cordillera Costero Catalana”. 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Con este objeto, se va a mostrar cómo debe emplearse el software ALOHA y Google Earth. 1. Modelización de una nube tóxica a) Selección de la ubicación de la planta, fecha y hora del accidente. Para elegir la ubicación de la planta en primer lugar se selecciona en el menú SiteData. Se despliega una caja de información en la que ALOHA muestra una serie de nombres de distintas ciudades, en esta lista no se encuentra presente La Pobla de Mafumet (en la imagen se observa ya que fue añadida previamente) de forma que habrá que añadirla. Figura 56-Información sobre la localización Para ello se pulsa sobre Add y se completaría la información requerida en el siguiente cuadro emergente: 103 Figura 57-Información sobre la localización Se solicita el nombre de la ubicación, la elevación y la localización aproximada expresándola en función de sus coordenadas geográficas. Por otro lado, ALOHA da la opción de seleccionar el momento exacto en el que se está realizando la simulación o introducir la fecha deseada. En este caso se ha escogido el 15 de mayo de 2022. Figura 58Fecha y hora del accidente b) Selección de la sustancia química iniciadora del accidente Como se ha comentado con anterioridad se van a estudiar los posibles accidentes generados como consecuencia de una fuga de GLP, para poder llevar a cabo el estudio empleando el software ALOHA se ha aproximado el GLP a propano, sustancia que sí se encuentra en la base de datos del programa. Se seleccionaría en el cuadro emergente que se observa a continuación: 104 Figura 59Selección de la sustancia química c) Selección de los datos meteorológicos y la rugosidad del terreno Tras haber seleccionado la ubicación, la fecha y hora del accidente, así como la sustancia química, se procede a introducir los datos meteorológicos y también rugosidad del terreno. - En el menú SetUp, se escoge Atmospheric Options y después User Input. Se despliega el primer cuadro de diálogo. - Para poder rellenar el cuadro de diálogo hay que conocer la información meteorológica de la zona. En primer lugar, se conoce que la velocidad media del viento en la zona se encuentra comprendida entre 40 y 50 km/h, por tanto, se ha tomado un valor intermedio de 45 km/h, para poder introducir la velocidad en el software se ha realizado una conversión de km/h a m/s, de forma que: 45 𝑘𝑚 ℎ·1000 𝑚 1 𝑘𝑚·1 ℎ 3600 𝑠 =12,5 𝑚/𝑠 Otro aspecto importante es la dirección del viento, teniendo en cuenta la rosa de los vientos de la zona, la dirección predominante es el S. - Las condiciones del viento se miden a 10 metros de altura. Debido a esto, en el apartado Measurement Height se escoge el segundo icono y ALOHA devuelve una altura de 10 metros. - La refinería se encuentra rodeada de otros edificios que se encuentran en el parque industrial, así como de zonas vegetales por lo que en Ground Roughness se escoge la opción Urban or Forest. - En base a la información meteorológica de la zona se tiene que la mayoría de los días el cielo se encuentra despejado con pocas nubes por ello en Select Cloud Cover se selecciona la cuarta opción. 111 Figura 73-Zonas de riesgo representadas sobre la imagen satelital en Google Earth 2. Modelización de un Jet Fire Del mismo modo que en el caso anterior, en primer lugar, ALOHA solicita los datos correspondientes a la ubicación, fecha y hora, sustancia química y condiciones atmosféricas del accidente. Tras haber introducido la información requerida para este escenario, hay que indicar que el tanque tiene una fuga y que en este caso se encuentra en llamas. Debido a esto, se seleccionará la opción Leaking tank, chemical is burning as a jet fire, como se muestra a continuación: Figura 74Tipo de accidente que se produce La información que se requiere a continuación sigue siendo la misma que para el caso de la nube tóxica, la fuga se produce debido a un agujero de 5 centímetros que se encuentra a 5 metros de altura del tanque. Un resumen de la información requerida para modelizar el Jet Fire, se muestra a continuación: 112 Figura 75Información general sobre el accidente Luego, resulta necesario introducir los límites para cada zona de amenaza. Para realizar esto se selecciona el menú Display y dentro de este Threat Zone: Figura 76Límites de las zonas de riesgo Por último, se representan las distintas zonas de amenaza empleando la herramienta Google Earth tal y como se ha descrito en el apartado anterior. 3. Modelización de una nube tóxica con efecto dominó Tal y como se ha descrito anteriormente, el primer paso será introducir la información correspondiente a la localización, fecha y hora, sustancia química y condiciones atmosféricas del accidente. Una vez se ha introducido la información requerida, se debe indicar que el tanque cuenta con una fuga. Se escogerá la opción Leaking tank, chemical is not burning as it escapes into the atmosphere, tal como se muestra a continuación: 113 Figura 77-Tipo de accidente que se produce Tras ello, se introduce la información necesaria para describir la fuga; esta se produce debido a un agujero de 5 centímetros que se encuentra a 5 metros de altura del tanque. Un resumen de la información requerida para modelizar la nube tóxica con efecto dominó se muestra a continuación: Figura 78Resumen información accidente En los siguientes pasos es donde se introduce la información más relevante con respecto al efecto dominó, del siguiente modo: - Se escoge la opción Threat Zone dentro del menú Display. - ALOHA da la opción de simular tres escenarios peligrosos que podrían darse en caso de generarse una nube de vapor inflamable. Estos se muestran en el siguiente desplegable: 114 Figura 79Tipo de accidente que se produce En este caso se ha seleccionado la opción Blast Area of Vapor Cloud Explosion, es decir, el área en la cual podría producirse una explosión como consecuencia. Luego, aparece un cuadro en el que se solicita información con respecto a la hora en la que se produjo la ignición, cómo se produjo esta y el grado de congestión de la zona donde se produce la explosión. Se escogieron las siguientes opciones: Figura 80Parámetros acerca de la explosión Se desconoce el momento en el que se produjo la ignición, se supone que esta se produjo como consecuencia de una chispa al encontrarse en una zona industrial y, por último, hay que tener en cuenta que se tratará de una zona congestionada al haber varios entramados de tuberías y otros equipos. 115 Por último, se establecen las zonas de amenaza atendiendo a los valores fijados por el Real Decreto 1196/2003, del 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz básica de protección civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que intervienen sustancias peligrosas. Figura 81Límites de las zonas de riesgo Tras ello, se representan las zonas de riesgo tal y como se ha descrito con anterioridad. A continuación, se muestra la representación obtenida en Google Earth para un caso concreto: Figura 82Representación de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital 4. Modelización de un BLEVE 116 Al igual que en todos los casos descritos previamente, en primer lugar, se introducirá la información correspondiente a la localización, fecha y hora, sustancia química y condiciones atmosféricas del accidente. Tras ello, se debe indicar que se va a producir un BLEVE. Se escogerá la opción BLEVE, tank explodes and chemical burns in a fireball, tal y como se muestra a continuación: Figura 83Tipo de accidente que se produce A continuación, se selecciona la opción Threat Zone dentro del menú Display. Se introducen los siguientes valores límite para cada zona: Figura 84-Límites de las zonas de riesgo Por último, se representan las zonas de riesgo obtenidas: 117 Figura 85Representación gráfica de las zonas de riesgo En Google Earth, se obtendría lo siguiente: Figura 86Representación de las zonas de riesgo sobre la imagen satelital