Química


Aluminio

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universidad nacional autonoma de mexico

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

LABORATORIO DE TEORIA Y PROYECTO

OCTAVO SEMESTRE

PROCESO DE OBTENCION DEL ALUMINIO Y PURIFICACION POR MEDIO DE CLORO GASEOSO

ENERO DEL 2000

Indice

capitulo I

EN ESTE CAPITULO SE determinarAN las caracteristicas de los procesos o actividades industriales que se consideran de alto riesgo.

capitulo II

EN ESTE CAPITULO SE determinarAN y explicarAN cuales son lAs metodologías para la determinación y jerarquización de riesgos.

CAPITULO III

EN ESTE CAPITULO SE NOMBRARAN los principales procesos de obtención del aluminio, usos mÁs comunes, HISTORIA, PROPIEDADES

su importancia en el mercado, ASI COMO INFORMACION EN GENERAL HACERCA DEL ALUMINIO.

CAPITULO IV

En este capítulo se describirá el proceso de obtención del aluminio y el proceso de purificación del mismo, esto después de haber hecho la selección de los mismos en el capítulo anterior.

Los procesos que se seleccionaron fueron los siguientes:

  • Proceso Bayer para la producción de alúmina.

  • Obtención electrolítica del aluminio.

  • Purificación del aluminio con cloro gaseoso.

    • Las ventajas y desventajas de cada uno de ellos se mencionaron en el capítulo anterior después de haber descrito todos los procesos existentes para la obtención y purificación del aluminio.

    CAPITULO v

    en este capitulo se aplicarán las metodologías de identificación; jerarquización de riesgos potenciales.

    tambien se establecerá en base al punto anterior, los sistemas de control adecuados para reducir la posibilidad de accidentes en el proceso y determinaremos la magnitud ocasionada por algun evento (o contingencia).

    capitulo vi

    PROGRAMA PARA LA DETERMINACION DE LA NUBE TOXICA DEL CLORO

    anexo i

    EN ESTE ANEXO se mencionara el proceso mediante EL cual se podra hacer el reciclado del aluminio.

    anexo ii

    En este anexo se hara mencion del ciclo de reciclaje de el desecho catódico carbonoso (DCC) consistente este de la porción carbonosa del revestimiento del casco de las celdas.

    bibliografia

    CAPITULO I

    EN ESTE CAPITULO SE determinarAN las caracteristicas de los procesos o actividades industriales que se consideran de alto riesgo

    PROCESOS INDUSTRIALES QUE SE CONSIDERAN DE ALTO RIESGO.

    La industria química se interesa continuamente en la innovación. Produce una corriente constante de nuevos procedimientos y productos que a veces requieren trabajar en condiciones extremas de temperatura, presión, escala de manejo o de toxicidad. Los cambios importantes producen, a su vez, una serie de cambios menores a medida que los conocimientos aumentan y que los procedimientos se hacen óptimos.

    El rápido ritmo de avance de la tecnología moderna da menos posibilidades de aprender por medio de pruebas sucesivas, lo que se hace cada día más necesario que el diseño y los procedimientos de exploración sean los correctos desde el principio. Sin embargo, en la industria química los sistemas de seguridad y prevención de riesgos, no se limitan a los talleres de fabrica.

    Actualmente se ha incrementado la necesidad de aplicar métodos más sistemáticos de seguridad dentro de la industria, especialmente en la fase de diseño de la planta. Por otra parte, la sociedad ejerce una presión cada día mayor para que se establezcan normas perfeccionadas de seguridad.

    Siempre que se realiza algo nuevo existe el peligro de que alguna parte del proceso no se comporte de manera prevista y que de esa desviación tenga graves consecuencias para otras partes del proceso.

    En el presente capítulo se examinan la definición de los riesgos industriales, sus tipos y consecuencias.

    TIPOS Y CONSECUENCIAS DE RIESGOS INDUSTRIALES.

    Los riesgos industriales graves suelen estar relacionados con la posibilidad de incendio, explosión o dispersión de sustancia químicas tóxicas, y por lo general entrañan el escape de material de un recipiente, seguido, en el caso de sustancias volátiles, de su evaporación y dispersión. Entre los accidentes relacionados con los riesgos principales cabe mencionar los siguientes.

    • Escape de material inflamable, mezcla de material con el aire, formación de una nube de vapor inflamable y arrastre de la nube hasta una fuente de ignición, lo que provocara un incendio o una explosión que afectará directamente al lugar y posiblemente a zonas pobladas.

    • Escape de material tóxico, formación de una nube de vapor tóxica y arrastre de la nube, lo que afectará directamente al lugar y posiblemente zonas pobladas.

    Explosiones.

    Las explosiones se caracterizan por una onda de choque que puede producir un estallido y causar daños a los edificios, romper ventanas y arrojar materiales a varios cientos metros de distancia.

    Los efectos de las ondas de choque varían según las características del material, su cantidad y grado de restricción de la nube de vapor. Las presiones máximas en una explosión varían de una ligera sobrepresión a unos cuantos cientos de kilopascales. Las lesiones directas se producen a presiones de 5 a 10 kPa (una sobrepresión mayor origina por lo general la pérdida de la vida), mientras que los edificios se derrumban y las ventanas y puertas se rompen a presiones tan bajas como 3 a 10 kPa.

    Explosiones de gas y polvos.

    Es posible hacer una distinción entre las explosiones de los gases y las de los polvos tomando como base el material del que se trate.

    Se producen explosiones de gases, que en general son catastróficas, cuando se liberan y se dispersan con el aire cantidades considerables de material inflamable para formar una nube de vapor explosivo antes de que tenga lugar la ignición.

    Las explosiones de los polvos se producen cuando los materiales sólidos inflamables se mezclan intensamente con el aire. El material sólido dispersado adopta la forma de material pulverizado con partículas de dimensiones muy pequeñas.

    La explosión resulta de un hecho inicial, como un incendio o una pequeña explosión, que motiva que el polvo depositado sobre las superficies pase a ser transmitido por el aire. Puesto que los cereales, la leche en polvo y la harina son inflamables, las explosiones de polvo han sido más comunes en la industria agrícola.

    Pueden existir explosiones en lugares cerrados, estas pueden ser, las que se producen dentro de algún tipo de contenedor, como un recipiente o una tubería.

    Incendios.

    Los incendios se producen en la industria con más frecuencia que las explosiones y las emanaciones de sustancias tóxicas, aunque las consecuencias medidas en pérdida de vidas humanas suelen ser menos graves. Los incendios pueden adoptar varias formas diferentes, entre ellas los incendios de chorro, depósitos, los producidos por relámpagos y explosiones provocadas por la ebullición de líquidos que expanden vapor.

    Un incendio de chorro podría surgir cuando una llama estrecha procedente, por ejemplo, de una tubería de gas inflamado tiene un escape. Un incendio de depósito se produciría, por ejemplo, si una fuga de petróleo bruto de un depósito situado dentro de un muro de protección se inflamará, etc.

    Otro efecto letal que debe tomarse en consideración al producirse un incendio es la disminución de oxígeno en la atmósfera, debido al consumo del mismo en el proceso de combustión.

    Escape de gases tóxicos.

    Existen numerosas sustancias químicas con las que es preciso actuar con meticulosidad para impedir que produzcan efectos nocivos. La toxicidad de las sustancias químicas se suele determinar mediante el empleo de cuatro métodos principales, que son los siguientes:

  • El estudio de los incidentes.

  • Estudios epidemiológicos.

  • Experimentos en animales.

  • Ensayos con microorganismos.

    • DETERMINACION DE LAS INSTALACIONES QUE IMPLICAN RIESGOS DE ACCIDENTES MAYORES.

    Cualquier sistema de control de riesgos de accidentes mayores ha de establecer prioridades, que pueden lógicamente diferir de un país a otro.

    Es obviamente improcedente examinar todos los posibles procesos industriales que podrían dar origen a lesiones o muertes y designarlos como riesgos de accidentes mayores, la lista definitiva resultaría enorme y difícil de manejar en cualquier país (desarrollado o en desarrollo).

    Suele ser necesario definir los riesgos principales por medio de una lista de sustancias peligrosas con las cantidades conexas que pueden originar el accidente, de modo que las instalaciones industriales que entren en el campo de definición, como fabricas o talleres sujetos a riesgos graves, sean reconocidas como las que requieren una atención prioritaria, es decir, las que presentan el peligro potencial de causar un accidente muy grave, que es probable que afecte a seres humano dentro y fuera del lugar como sucede.

    Instalaciones que presentan riesgos mayores típicos.

    Dada la diversidad y complejidad de la industria en general, no es posible circunscribir las instalaciones que presentan los riesgos principales a ciertos sectores de actividad industrial. Sin embargo, la experiencia indica que las instalaciones con mayores riesgos están por lo común relacionadas con las siguientes actividades:

  • Fabricas de productos petroquímicos y refinerías (por ejemplo PEMEX):

  • Fabricas de productos químicos y plantas de producción de productos químicos.

  • Almacenamiento y terminales de gas licuado de petróleo.

  • Almacenes y centros de distribución de productos químicos.

  • Grandes almacenes de fertilizantes (por ejemplo FERTIMEX).

  • Fabricas de explosivos.

  • Fabricas en las que se utiliza cloro en grandes cantidades (por ejemplo Cloro de Tehuantepec).

    • CAUSA DE LOS RIESGOS INDUSTRIALES.

    La identificación y jerarquización de riesgos, permite descubrir varias diferencias potenciales del equipo físico y de las prácticas dentro y en torno a la planta. Una vez logrado esto, el fabricante tiene que determinar si se debe hacer o no algo al respecto.

    Para ayudar en este procedimiento se presentan ejemplos de deficiencias típicas seguidas de medidas de control adecuadas.

    Fallos de los componentes.

    La condición previa fundamental para un funcionamiento seguro es que los componentes puedan resistir a las cargas operacionales para proteger de ese modo cualquier sustancia potencialmente peligrosa.

    Entre las causas de fallos o deficiencias cabe señalar las siguientes:

  • Un diseño inadecuado en relación con la presión interna, las fuerzas externas, los medios corrosivos y la temperatura.

  • Un fallo mecánico de los recipientes o de las tuberías debido a la corrosión o a u impacto exterior.

  • Fallo de componentes tales como bombas, compresores, ventiladores o agitadores.

  • Fallo de los sistemas de control (sensores de los sistemas de presión y temperatura, controladores de nivel, medidores de flujo, etc.).

  • Fallo de los sistemas de seguridad (válvulas de seguridad, diafragmas protectores, sistemas de desahogo de la presión).

  • Fallo de las soldaduras y bridas.

    • Cada una de estas causas puede provocar un accidente grave.

    Desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento.

    Si bien los fallos de los componentes se pueden evitar mediante un diseño meticuloso o el mantenimiento, las desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento requieren un examen a fondo de los procedimientos operativos.

    Pueden producirse las siguientes deficiencias, que provoquen desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento.

  • Deficiencias en la vigilancia de los parámetros esenciales del proceso (presión, temperatura, cantidad de flujo, proporciones de mezcla).

  • Fallo en el suministro manual de los componentes químicos.

  • Fallo en los servicios como:

    • Insuficiencia del fluido refrigerante para reacciones exotérmicas.

    • Insuficiencia del vapor o medio de caldeo.

    • Falta de electricidad.

    • Falta de nitrógeno.

    • Falta de aire comprimido.

    4. Deficiencias en los procedimientos de puesta en marcha o parada que podrían provocar una atmósfera explosiva dentro de la planta.

  • Formación de productos secundarios, residuos o impurezas que podrían provocar reacciones parásitas (polimerización).

    • Las consecuencias de estos fallos o deficiencias únicamente se pueden entender después de examinar el comportamiento de todo el sistema en el caso de que se produzcan. Se pueden adoptar contramedidas por medio de un control de proceso seguro (automático o manual), unos buenos procedimientos de explotación, una inspección adecuada y un programa de pruebas y ensayos.

    Errores humanos y organizativos.

    La capacidad humana para dirigir una instalación, que presente riesgos de accidentes mayores es de importancia fundamental no sólo para plantas que requieren mucho trabajo manual, sino también para las plantas automatizadas que requieren la intervención del hombre únicamente en casos de emergencia.

    Los errores cometidos por el personal operativo, sin embargo, pueden ser tan diversos como sus tareas en el manejo de la planta. A continuación se enumeran algunos de los errores mas frecuentes:

  • Error del operario (botón erróneo, válvula errónea).

  • Sistema de seguridad desconectados debido a la frecuencia de falsas alarmas.

  • Error en sustancias peligrosas (error en la identificación de materiales).

  • Errores de comunicación.

  • Reparación de trabajo de mantenimiento incorrecto.

  • Soldadura no autorizada.

    • Estos errores humanos se producen debido a que:

  • El personal encargado del manejo no es consiente de los riesgos.

  • El personal encargado del manejo esta insuficientemente capacitado para el trabajo.

    • Para reducir dichos errores humanos, la selección meticulosa del personal y la capacitación regular conjuntamente con unas claras instrucciones sobre el manejo o funcionamiento de las máquinas.

    Interferencias externas accidentales.

    En cualquier instalación se puede producir un accidente mayor no solo debido a deficiencias operativas, sino también a acontecimientos externos que pueden influir a la planta. Entre estos cabe mencionar los accidentes relacionados con:

    1. El transporte por carretera y ferrocarril (especialmente de sustancias peligrosas).

    2. El tráfico naval.

    3. Las estaciones de carga de sustancias inflamables/explosivas.

    4. Las plantas vecinas, especialmente las que manipulan sustancias inflamables/explosivas.

    5. Los impactos mecánicos, como los causados por una grúa que se cae.

    Estos accidentes no siempre se pueden evitar. No obstante, deben tomarse en consideración al estudiar el emplazamiento de la planta o al diseñar partes muy delicadas de ella.

    Fuerzas naturales.

    Otros impactos externos pueden ser causados por fuerzas naturales, entre las que tienen importancia las indicadas a continuación:

  • El viento.

  • Las inundaciones.

  • Los terremotos.

  • El asentamiento del terreno como resultado de actividades mineras.

  • Las heladas, relámpagos, etc.

    • Si se tiene el conocimiento de que en el medio ambiente natural de la instalación se producen esos fenómenos naturales, deben adoptarse las debidas precauciones.

    FUNCIONAMIENTO SEGURO DE LAS INSTALACIONES QUE PRESENTAN ALTO RIESGO.

    A continuación se resumen los sistemas de control y las medidas de organización más importantes que se utilizan ampliamente para prevenir o frenar los riesgos principales.

    Diseño de los componentes de la planta.

    En vista de los accidentes que se pueden producir como resultado de un diseño inadecuado de los componentes, se han de tener presentes los hechos siguientes. Un componente tiene que resistir:

  • Las cargas estáticas.

  • Las cargas dinámicas.

  • La presión interna y externa.

  • La corrosión.

  • Las cargas debidas a grandes diferencias de temperatura.

    • Estas cargas pueden, aunque ello no sea imprescindible, incluirse en las normas de diseño aprobadas. Las normas de diseño son, por tanto, un requisito mínimo en lo que se refiere a las instalaciones que presentan riesgos mayores. Esto es particularmente válido para los sistemas presurizados que contienen gases inflamables, explosivos o tóxicos; o líquidos por encima de sus puntos de ebullición.

    Funcionamiento y control.

    Cuando una instalación esta concebida para resistir todas las cargas que se puedan producir en condiciones de funcionamiento normales o anormales previstas, la tarea de un sistema de control de los procesos consiste en mantener la planta de seguridad dentro de esos limites. Para lograrlo, se debe recurrir a sistemas como:

  • Un control manual.

  • Un control automático.

  • Sistemas de parada automática.

  • Dispositivos de seguridad.

  • Sistemas de alarma.

    • La idea fundamental de un concepto de seguridad operativa es mantener la planta o el proceso en un estado de seguridad.

    Para que el personal operativo no tenga que depender exclusivamente del funcionamiento de sistemas automáticos, estos sistemas se deben combinar con alarmas acústicas u ópticas. Además, los operarios deben estar adecuadamente capacitados para conocer el modo de funcionamiento y la importancia de los sistemas de control.

    USO DE LA TIERRA CERCA DE FÁBRICAS QUE ENTRAÑEN RIESGOS DE ACCIDENTES MAYORES.

  • En general se considera prudente tratar de separar las fábricas que almacenan y utilizan cantidades importantes de materiales con riesgos de accidentes mayores respecto a los centros cercanos de población, incluidas zonas residenciales, centros comerciales, escuelas, hospitales.

  • Una consideración importante se refiere al grado de separación que es necesario. Desde el punto de vista teórico, se podría calcular el accidente peor de lo que fuera factible se produjera en la fábrica y permitir una urbanización únicamente fuera de ese campo de peligro.

  • En el cuadro 1 se indican las distancias de separación aproximadas que se sugieren para todo un conjunto de fábricas con riesgos graves.

    • Estas distancias deben considerarse como provisionales y habría que tener en cuenta las circunstancias locales para decidir si son aplicables.

    Al determinar las distancias de separación necesarias de una fabrica puede ser útil una clasificación de la urbanización propuesta. Esto permitirá adoptar decisiones individuales en el marco de un enfoque coherente.

    Las categorías de urbanización pueden tener en cuenta varios factores pertinentes al decidir si se debe permitir la urbanización, por ejemplo, cantidad de tiempo que los particulares pasan en la zona urbanizada, facilidad de aplicación de un plan de emergencia, vulnerabilidad de los ocupantes de la zona de urbanización (los ancianos son más vulnerables a las radiaciones térmicas).

    Una clasificación general que se ha utilizado mucho se basa sobre las tres categorías siguientes:

    Categoría A: Zonas residenciales, con inclusión de casas, hoteles, etc.

    Categoría B: Industrias, con inclusión de fábricas, almacenes.

    Categoría C: Edificios especiales, incluyendo escuelas, hospitales o residencias para ancianos.

    Otros tipos de residencias urbanizadas se pueden añadir a la más apropiada de estas categorías, por ejemplo, los teatros y cines así como los centros comerciales, podrían incluirse en la categoría A.

    En el cuadro 1 y como primera aproximación, las distancias de separación dadas deben considerarse como sigue:

  • Dentro de la distancia de separación: ningún edificio de la categoría C.

  • Dentro de los dos tercios aproximadamente de la distancia: ningún edificio de la categoría a.

  • Ninguna restricción a los edificios de la categoría B.

    • Sustancia

    Tamaño máximo del depósito (ton)

    Distancia de separación (m)

    Gas licuado del petróleo, como el propano y el butano a presión absoluta superior a 1.4 bar

    25-40

    300

    41-80

    400

    81-120

    500

    121-300

    600

    Más de 300

    1000

    25 o más

    100

    Fosgeno

    2 o más

    1000

    Cloro

    10-100

    1000

    10 o más

    1500

    Cloruro de Hidrógeno

    15 o más

    1000

    Trióxido de sulfuro

    20 o más

    1000

    Acrinolitrino

    20 o más

    250

    Cianuro de Hidrógeno

    20 o más

    1000

    Disulfuro de Carbono

    20 o más

    250

    Oxígeno líquido

    500 o más

    500

    Dióxido de Sulfuro

    20 o más

    1000

    Bromo

    40 o más

    600

    Amoniaco (solución 50p/p)

    Más de 100

    100

    Hidrógeno

    2 o más

    500

    Oxido de Etileno ( a Patm)

    2 o más

    500

    Más de 25

    500

    Almacenado a Presión

    Más de 25

    500

    5-25

    1000

    Metil Isocianato

    1

    1000

    Clases de sustancias no designadas específicamente:

    Sustancia

    Tamaño máximo del depósito (ton)

    Distancia de separación (m)

    1.Gas o cualquier mezcla de gases que sea inflamable en el aire y que se conserve en la instalación como gas

    15 o más

    500

    2. Un gas licuado o cualquier mezcla de gases licuados que sean inflamables en el aire, tenga un punto de ebullición inferior a 0°C y Presión absoluta de 1 bar.

    50 o más

    1000

    VERIFICACIÓN TEMPRANA DE LOS RIESGOS DE ACCIDENTES MAYORES

    Un requisito fundamental consiste en poner al descubierto los riesgos principales. Una vez que estos se conocen, es posible adoptar ciertas decisiones importantes como:

  • Dónde se debe ubicar la planta

  • Cuál debe de ser el emplazamiento de la planta dentro del lugar con respecto a sus límites, la situación de otras fábricas, etc.

  • Qué aspectos particulares del diseño tendrán necesidad de una elaboración especial para prevenir riesgos.

  • Qué otras investigaciones son necesarias a fin de obtener la información (toxicidad, inflamabilidad, etc.) requerida para producir un diseño eficaz.

    • La determinación de los riesgos principales puede resultar bastante fácil un a vez que se establecen los parámetros generales siguientes:

  • Materiales

    • Materias primas

    • Productos intermedios

    • Productos

    • Efluentes

  • Operaciones de la unidad de dependencia

    • Mezclado

    • Destilación

    • Secado, etc.

  • Trazado o plano

    • Disposición de las unidades donde se llevan a cabo las actividades dentro de la planta

    • Relaciones espaciales con otras instalaciones

    Estos parámetros generales deben estudiarse luego a su vez, cuando se les aplique una lista de verificación de los riesgos de accidentes mayores. Una lista de verificación útil para la mayor parte de las fábricas de productos químicos es la siguiente:


    • Incendio

    • Explosión

    • Detonaciones

    • Toxicidad

    • Corrosión

    • Radiaciones

    • Ruido

    • Vibraciones

    • Materiales nocivos

    • Electrocución

    • Asfixia

    • Fallo mecánico


    CAPITULO II

    EN ESTE CAPITULO SE determinarAN y explicarAN cuales son lAs metodologías para la determinación y jerarquización

    de riesgos

    IDENTIFICACIÓN DE DAÑOS

    El potencial de daño que se asocia con los servicios en una planta industrial es función de los materiales que se procesan, sistemas de procesamiento, procedimientos usados para la operación y mantenimiento de los servicios, además de la detección de daños y sistemas de mitigación con que cuenta dicha planta.

    El primer paso en un Análisis de Riesgos es la identificación de los tipos de daños que comúnmente existen, basados en las propiedades físicas y químicas de los materiales que se están manejando, así como las condiciones de proceso de la planta.

    Existen varias metodologías que se pueden usar para identificar los posibles riesgos dentro de un proceso o servicio en una planta industrial determinada; las regulaciones de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA, Occupational Safety and Health Administration) en su estándar 29 CFR parte 1910.119 para seguridad de procesos, ` Process safety management of highly hazardous chemicals', describe tales metodologías, además el Instituto Americano del Petróleo (API, American Petroleum Institute) en su práctica recomendada 750 y el Centro para la Seguridad de Procesos (CCPS, AIChe's Center for Chemical Process Safety) indican el número de alternativas disponibles para la conducción de la revisión de daños en procesos industriales.

    En esta sección, se hará referencia a las metodologías que describen las instituciones antes mencionadas y que se muestran en la figura.

    REVISIÓN DE DOCUMENTOS Y DIBUJOS

    La revisión de los Diagramas de Flujo de Proceso (DFP) y de Diagramas de Tubería e Instrumentación (DTI), es un paso muy importante para identificar los daños potenciales de servicios existentes, servicios que están en etapa de planeación o servicios que se han modificado.

    Un Diagrama de Flujo de Proceso incluye datos sobre los flujos, composiciones, presión y condiciones de temperatura en cada línea del proceso, con esta información la persona encargada de llevar a cabo la revisión (inspector) puede observar cuales tuberías, recipientes, bombas, compresores, etc. pueden contener o manejar materiales tóxicos o flamables. El inspector puede también definir el tipo de liberación que puede contemplarse en caso de fuga o derrame; por ejemplo: gas, líquido o líquido en flasheo (arriba o debajo del punto de `flash'), liberación a chorro a alta o baja presión, razón de liberación a baja o alta presión, etc.. Esta información entonces se usa como parte de la revisión de un DTI, y puede usarse posteriormente para predecir las zonas de mayor peligro en la planta, producidas por liberaciones accidentales.

    Un DTI es una representación esquemática de toda la tubería del proceso, recipientes, válvulas, filtros, bombas, compresores, etc. también indica el tamaño y especificación de toda la tubería y válvulas, e incluye toda la instrumentación para los servicios; un DTI debe revisarse línea por línea para asegurarse de que cada elemento está indicado. Parte del conjunto de la planta que se observa con mayor atención son la inclusión de válvulas de relevo de presión sobre recipientes presionados, válvulas de bloqueo sobre válvulas de presión-relevo (abiertas con candado), venteos, drenes, aislamientos, válvulas de control, válvulas check y válvulas de exceso de flujo, monitores de vibración o equipo rotatorio, alarmas de alto y bajo nivel, especificación de materiales.

    El propósito fundamental de la identificación de peligros es determinar el equipo de proceso e instrumentación deficiente que puedan provocar situaciones de daño en la planta mediante la revisión de documentos y dibujos relacionados con el proceso; se aplica principalmente como parte importante durante la etapa de diseño de un nuevo proyecto o modificación a los servicios ya existentes o como parte de una auditoría de seguridad global.

    La revisión de Documentos y Dibujos produce una lista de deficiencias que deben corregirse e identifica las áreas que requieren de un análisis posterior.

    Los datos y documentos que se requieren para llevar a cabo está revisión son principalmente; los DTI's, DFP's y Hojas de Datos de equipos, que describan totalmente el funcionamiento de la planta, así como la experiencia de las personas que llevan a cabo la revisión de los sistemas y servicios de la planta.

    Para prevenir descuidos en la revisión, es aconsejable que un mínimo de dos o tres personas se encarguen de realizarla; una persona del Departamento de Seguridad, un Ingeniero de Proceso y un Coordinador con bastante experiencia, será suficiente para desarrollar esta etapa.

    Esta metodología requiere de tiempo completo en su elaboración, para un proyecto grande será necesario de dos a tres semanas para la revisión de dibujos. Una guía práctica para llevar a cabo la revisión puede ser como sigue:

    Una revisión de diagramas y dibujos empieza con los Diagramas de Flujo de Proceso. El propósito principal de la revisión de estos diagramas es la determinación de cuáles tuberías, recipientes, bombas, compresores, etc., manejan materiales peligrosos que pueden ser tóxicos o flamables. Para fluidos flamables, algunos se procesan o transfieren a ciertas condiciones, las cuales están cerca del punto flash, lo que los hace más peligrosos; bajo ciertas condiciones, algunos materiales pueden ser peligrosos aunque no sean tóxicos ni flamables; por ejemplo: vapor sobrecalentado o nitrógeno líquido criogénico.

    La revisión fundamental se realiza en los DTI's, sobre las unidades de proceso o sistemas de transferencia que involucran materiales peligrosos y los sistemas de control para tales áreas. Un método común de revisión de DTI's es seleccionar el diagrama apropiado, trazar cada línea sobre él y verificar los errores u omisiones que puedan causar accidentes; es frecuente utilizar en el trazado de las líneas, códigos de colores que determinen el servicio o utilización de materiales tóxicos, flamables, etc.; por ejemplo: verde para aire de instrumentos, rojo para líquidos flamables, naranja para materiales tóxicos, etc..

    Ejemplos de situaciones que hay que resaltar:

    Tubería:

  • Especificación de roturas. ¿ Existe alguna razón para una rotura, o es seguro el equipo?.

  • ¿Las válvulas de relevo térmico suministran una temperatura baja en la tubería?

    • Válvulas:

  • ¿Los tipos de válvulas usadas son apropiadas para el servicio?

  • ¿Son suficientes las válvulas?

  • ¿Están colocadas las válvulas de doble-bloqueo y de purga donde son necesarias?

  • ¿Los arreglos de `by-pass' de las válvulas de control están identificados con L.C. (Lock Closed, Cerrado con candado) o N.C. (Normally Closed, Normalmente cerrado).

    • Válvulas de Relevo de Presión:

  • Si están indicadas las válvulas de bloqueo ¿Están éstas marcadas con L.O. (Lock Open, Abierto con candado)?

  • ¿Esta indicada la presión correcta para el servicio?

    • Recipientes a presión:

  • ¿Existen válvulas de presión-relevo?

  • Las líneas con drenes tienen un doble bloqueo o arreglos de purgas o válvulas de bloqueo simple y bridas ciegas o tapón cachucha?

  • ¿Las tuberías conectadas a recipientes están equipadas con válvulas de paro (shutoff)?

  • ¿Las válvulas de entrada y salida fueron diseñadas de acuerdo a los requerimientos de códigos?

    • Durante la revisión, el grupo encargado de ella; debe realizar una lista de comentarios para cada dibujo, algunos comentarios pueden requerir cambios, algunos otros pueden sólo sugerirlos y algunos pueden cuestionar el porqué un sistema está diseñado de cierta manera. Los cambios normalmente se realizan por otras personas que no corresponden al grupo que originalmente los planteo, en algunos casos, los cambios no son justificados debido a consideraciones de diseño económicas.

    No es raro, para algún comentario o pregunta sobre algún dibujo a revisar, relacionarlo con otro dibujo; esto ocurre porque frecuentemente las tuberías continúan en otros dibujos.

    Antes de empezar la revisión de un dibujo o diagrama, el propósito y el resultado deseado de la revisión se deben especificar. En algunos casos, una revisión rápida o somera puede ser suficiente; en otros, una revisión muy profunda debe realizarse; se debe recordar que la revisión no intenta verificar el diseño entero de la planta; por ejemplo: el equipo que revisa, normalmente no verifica si las válvulas de presión-relevo sobre los recipientes de presión están adecuadamente dimensionadas.

    AUDITORÍA DE SEGURIDAD

    Una Auditoría de Seguridad es una evaluación detallada de un programa de seguridad global de los servicios en una planta industrial, esto incluye: inspección de equipo, administración y organización de seguridad, trabajos permitidos, instrucción al personal sobre seguridad, etc.. Los objetivos de la auditoría son la identificación de condiciones o procedimientos no seguros, determinar si los objetivos de seguridad global fijados por los directivos o personas encargadas de ello han sido aplicados en la planta y verificar que se utilicen los códigos de seguridad necesarios.

    En la realización de una auditoría de seguridad se debe incluir lo siguiente:

  • Inspección sistemática de la planta de proceso.

  • Inspección sistemática del equipo de protección contra fuego.

  • Revisión de los procedimientos de operación, mantenimiento y emergencia.

  • Revisión del programa de adiestramiento de seguridad.

  • Entrevistas a los empleados de la compañia.

    • Una Auditoría de Seguridad puede o no puede incluir todas las tareas a realizar dentro del proceso, dependiendo de los objetivos de las personas encargadas de ella.

    Las Auditorías de Seguridad son usualmente conducidas por grupos individuales, frecuentemente incluye a personal exterior a los servicios que están siendo revisados; esta gente puede ser de otra compañia o de otra localidad de la misma, el intento es tener miembros imparciales en el grupo de auditoría.

    Esta técnica, puede aplicarse a servicios operando o servicios recién instalados o construidos; es de gran valor para verificar la seguridad antes de arrancar un nuevo o modificado sistema de servicios a la planta.

    La Auditoría de Seguridad, proporciona un informe detallado de las áreas de la planta donde la seguridad de ésta, es menor a los estándares deseados, frecuentemente se incluyen las recomendaciones necesarias para proporcionar la mayor seguridad a la planta.

    La información requerida para una Auditoría de Seguridad son los: DFP's, DTI's y manuales de procedimiento de emergencias, además de un completo conocimiento de los equipos y de los sistemas de emergencia; así como, manuales de adiestramiento.

    Un grupo de tres a cinco personas que tengan un total conocimiento de la planta, así como de sus sistemas de seguridad es suficiente para desarrollar la auditoría; el grupo podría estar integrado por: una persona de operación, otra de técnica y una de alguna planta de protección, además de una persona o asesor externo; dicho grupo realizará una inspección adecuada en dos o tres semanas, en una refinería de tamaño regular. Una guía para desarrollar esta técnica, es como sigue:

    Para llevar a cabo el desarrollo de una Auditoría de Seguridad, es necesario en primera instancia, la inspección física de la planta; incluyendo todo el equipo relacionado con el proceso, servicios, equipo de protección contra fuego, etc., empezando todo ello con una revisión de DFP's, DTI's y otros documentos que el equipo de revisión puede llegar a usar para determinar qué elementos específicos deben inspeccionarse, cuántos son y donde están localizados.

    Entonces se prepara una lista para verificar cada equipo a inspeccionar, por ejemplo: una lista de válvulas de presión-relevo, una lista de extinguidores de fuego portátiles, una lista de detectores de gas combustible, una lista de tanques de almacenamiento, etc., entonces el equipo genera una forma de auditoría de situaciones específicas a inspeccionar para cada elemento que lo requiera. La inspección física de la planta, debe conducirse de manera sistemática.

    La revisión de los manuales de operación, mantenimiento y emergencia puede realizarse antes, durante o después de la inspección física de la planta; en general, una entrevista se realiza posteriormente a la inspección.

    Un reporte de las situaciones encontradas, por el grupo de revisión finalmente se proporciona a los encargados de la Dirección de la Seguridad en la planta.

    Las siguientes hojas de trabajo muestran un panorama de los requisitos, áreas y preguntas específicas en una Auditoría de Seguridad.

    ESCALA RELATIVA DE RIESGO

    Las técnicas, tales como el Índice Mond y el Índice Dow, proporcionan una escala relativa de riesgo en los servicios de una planta de proceso; dichas técnicas sugieren una guía para asignar puntos de penalización o puntos de crédito para las diferentes partes de los servicios de la planta.

    Los puntos de penalización se asignan a materiales potencialmente peligrosos, condiciones o procesos que pueden contribuir a un accidente.

    Los puntos de crédito se otorgan para elementos de seguridad que pueden mitigar los daños o peligros relativos a un accidente. Por la combinación de las penalizaciones y los créditos se alcanza un número (índice) que puede usarse para proporcionar un rango relativo a los servicios sobre una escala relativa.

    El propósito principal de una escala de riesgo es el suministrar una medida relativa del riesgo en los servicios de una planta de proceso; dicha escala se puede utilizar durante el diseño, modificación u operación de la planta.

    Esta técnica proporciona la escala relativa de varias unidades de proceso en los servicios, basados en el riesgo de la planta; aunque la escala proporciona un número que indica el riesgo probable, los resultados obtenidos son cualitativos.

    Los datos que se requieren en la elaboración de este trabajo son:

  • Planos de Localización General actualizados con los servicios de la planta.

  • Conocimiento completo del proceso y del equipo involucrado.

  • Conocimiento completo de los equipos de mitigación de daños y técnicas disponibles.

  • Formatos apropiados e índices de guías para asignación de penalizaciones y de créditos.

    • La determinación de la escala de cada unidad de proceso puede realizarse por un ingeniero que este muy familiarizado con el proceso y equipo de la planta; puede ser necesaria la intervención del Departamento de Seguridad de la planta que proporcione las medidas de mitigación usadas en la misma.

    Una vez que el personal se ha familiarizado con los diferentes sistemas, en una unidad de proceso sencilla el proporcionar una escala de riesgo se realiza en unas pocas horas.

    A continuación se describe cada uno de los índices antes mencionados por separado, así como la metodología para desarrollarlos

    Índice Dow

    Es un procedimiento de caracterización del riesgo relativo en una unidad de proceso individual, que considera la flamabilidad y reactividad asignándole a cada uno de ellos un factor material; aunado con las características propias de los materiales manejados y la cantidad presente de los mismos se obtiene el grado de riesgo.

    Una metodología posible a seguir para la asignación de una escala relativa de riesgo por el Indice Dow se describe a continuación:

  • Sobre un Plano de Localización General, identificar las unidades de proceso que pueden ocasionar los daños más severos.

    • Una unidad de proceso es algún elemento primario de algún equipo de proceso, tal como un tanque de almacenamiento, un compresor, intercambiador de calor, un reactor, etc..

  • Determinar el factor material (Escala de Riesgo) para cada unidad basado en el material que se está procesando en la unidad.

    • La lista de materiales de factores del índice Dow varían desde 1 a 40 para 300 materiales y explica como determinar el factor ó número para materiales no listados.

  • Evaluar la contribución de los factores de peligro.

    • Los daños de procesos generales (designado como F3), incluye reacciones endótermicas y exotérmicas, transferencia y manejo de materiales, drenaje, pobre acceso, etc., los daños en procesos especiales (designado como F2) incluye temperatura subatmosférica, operación dentro (o cerca) del rango de flamabilidad, temperaturas bajas, calentadores de fuego, equipo rotatorio, etc.. las penalizaciones para cada categoría son conjuntamente adicionadas e incrementadas por el factor de base 1.0 para alcanzar el factor de contribución de daños.

  • Calcular el Factor de Riesgo (F3).

    • El Factor de riesgo (designado como F3) es el producto de F1 y F2, los cuales son los factores por procesos generales y especiales respectivamente.

  • Calcular el índice de fuego y explosión.

    • El cálculo del índice de fuego y explosión es una medida del daño que puede resultar de un accidente en una unidad de proceso. Este factor es el producto del factor de riesgo (F3) y el factor material. El índice de fuego y explosión puede también usarse como una medida del grado relativo de peligro en una unidad de proceso y se muestra a continuación en la tabla.

    Índice de Fuego y Explosión Dow

    Grado de daño

    1-60

    Ligero

    61-96

    Moderado

    97-127

    Intermedio

    128-158

    Pesado

    159+

    Severo

    Tabla. Índice Dow de Fuego y Explosión

  • Determinar el área de exposición.

    • El área de exposición es el área circular alrededor de la unidad de proceso que puede afectarse adversamente por un incidente. Esta área está relacionada con el índice de explosión y fuego y se determina por medio de una gráfica suministrada por el Índice Dow.

    g) Cálculo del daño a la propiedad.

    Esta determinación está basada en el valor del equipo e inventariado dentro del área de exposición. El valor de la planta puede modificarse por la contabilización de factores de crédito por pérdidas de control, así como, paredes a prueba de fuego, paros de emergencia, drenaje, detección de fugas, sistemas de espreado (regaderas), etc.

  • Estimación de los días máximos probables de interrupción.

    • Esta etapa utiliza un gráfico en el Índice Dow, para estimar los costos de reparación o de reemplazamiento de daños en equipos y el valor de la pérdida de la producción.

    Este gráfico está basado en datos de 137 incidentes.

    Índice Mond.

    Esta metodología es semejante a la ya mencionada del Índice Dow, con la salvedad de que el Índice Mond determina y jerarquiza los riesgos potenciales de áreas que puedan presentar riesgo de incendio, explosión y toxicidad.

    La técnica evalúa el grado de riesgo contemplando diferentes aspectos a los cuales asigna un índice parcial, finalmente los contabiliza y obtiene un índice global. Los índices de acuerdo a cada categoría se muestran en el bloque de tablas.

    ÍNDICE DE EXPLOSIÓN EXTERNA

    (A)

    INDICE

    CATEGORÍA

    0-10

    LIGERO

    10-30

    BAJO

    30-100

    MODERADO

    100-500

    ALTO

    >500

    MUY ALTO

    ÍNDICE UNITARIO DE

    TOXICIDAD (U)

    ÍNDICE

    CATEGORÍA

    0-1

    LIGERO

    1-3

    BAJO

    3-6

    MODERADO

    6-10

    ALTO

    >10

    MUY ALTO

    FACTOR GLOBAL DE RIESGO (R)

    ÍNDICE

    CATEGORÍA

    0-20

    SUAVE

    20-100

    BAJO

    100-500

    MODERADO

    500-1100

    ALTO (GRUPO 1)

    1100-2500

    ALTO (GRUPO 2)

    2500-12500

    MUY ALTO

    12500-65000

    EXTREMO

    >65000

    MUY EXTREMO

    ÍNDICE GENERAL DE

    RIESGOS (D)

    ÍNDICE

    CATEGORIA

    0-20

    SUAVE

    20-40

    LIGERO

    40-60

    MODERADO

    60-75

    MODERADO ALTO

    75-90

    ALTO

    90-115

    EXTREMO

    115-150

    MUY EXTREMO

    150-200

    POT. CATASTRÓFICO

    >200

    MUY CATASTRÓFICO

    ÍNDICE DE TOXICIDAD

    MAYOR (C)

    ÍNDICE

    CATEGORÍA

    0-20

    LIGERO

    20-50

    BAJO

    50-200

    MODERADO

    200-500

    ALTO

    >500

    MUY ALTO

    ÍNDICE DE RIESGO DE

    INCENDIO (F)

    ÍNDICE

    CATEGORÍA

    0-50 X 103

    LIGERO

    50 X 103 - 100 X 103

    BAJO

    100 X 103 - 200 X 103

    MODERADO

    200 X 103 - 400 X 103

    ALTO

    400 X 103 - 1 X 106

    MUY ALTO

    1 X 106 - 2 X 106

    INTENSO

    2 X 106 - 5 X 106

    EXTREMO

    5 X 106 - 10 X 106

    MUY EXTREMO

    ÍNDICE DE EXPLOSIÓN

    INTERNA (E)

    ÍNDICE

    CATEGORÍA

    0-1

    LIGERO

    1-2.5

    BAJO

    2.5-4

    MODERADO

    4-6

    ALTO

    >6

    MUY ALTO

    ANÁLISIS `'¿QUÉ SUCEDE SÍ…? (`'WHAT IF?'')

    El análisis `'¿Qué sucede sí…?'' es básicamente un procedimiento o método no estructurado que considera los resultados de eventos no contemplados que pueden causar un resultado indeseable, este método usa preguntas que empiezan con `'¿Qué sucede sí?'', por ejemplo: si se considera un tanque:

  • ¿Qué sucede sí se para o falla la bomba de carga?

  • ¿Qué sucede sí la válvula falla al cerrar?

  • ¿Qué sucede sí la alarma de alto nivel falla?

  • ¿Qué sucede sí el operador ignora la alarma de alto nivel?

    • Este método no profundiza en lo concerniente a cómo se desarrolla una situación dada; por ejemplo: se asume que la alarma de alto nivel puede fallar, pero el modo de falla no es importante para el análisis; sin embargo la gente involucrada en el análisis debe ser cuidadosa y no elucubrar sobre absurdos escenarios. Las preguntas deben estar basadas en la experiencia previa del grupo que analiza y variar dichas cuestiones para cada unidad de proceso. El análisis se considera bueno, sólo si lo realiza personal con experiencia.

    El propósito principal es identificar los problemas en el diseño u operación que puedan causar accidentes, así como la determinación de los métodos para resolver dichos problemas.

    Es aplicable a las fases de diseño, modificación u operación de los servicios en una planta de proceso; se usa frecuentemente para las modificaciones de la planta o en el mantenimiento de procedimientos no rutinarios.

    Este método arroja como resultado, una lista de las áreas de mayor problemática, que pueden bajo ciertas circunstancias, provocar accidentes y métodos posibles sugeridos para prevenir o mitigar los accidentes.

    Para aplicar dicho método es necesario contar con los DFP's, DTI's y procedimientos de operación; además se requiere de dos o tres expertos que puedan asignarse para cada área, tales como: seguridad eléctrica, protección contra fuego y seguridad personal.

    El tiempo requerido es proporcional al tamaño de la planta y número de áreas que puedan investigarse, se requieren varios grupos de trabajo con suficiente experiencia.

    Para aplicar esta técnica se sugiere la siguiente metodología.

    En principio es necesario, decidir cual categoría de consecuencia será considerada, las posibles elecciones son: riesgo público, riesgo de trabajadores y riesgo económico; en algunos casos, la elección puede detallarse en alguna área en específico, así como el riesgo en la población debido a la liberación de materiales tóxicos.

    El segundo paso es definir las fronteras físicas para su estudio, decidir cuales partes de los servicios pueden producir una consecuencia indeseable, que este interesado en considerar, por ejemplo: áreas de almacenamiento para materiales no tóxicos deben dejarse fuera del estudio si sólo se están analizando áreas de materiales tóxicos.

    La tercera etapa es acumular y revisar toda la información pertinente, incluyendo PLG's, DFP's, DTI's, etc. Gran parte de la revisión puede realizarse fuera del lugar donde se encuentra físicamente la planta, si se prefiere; pero los DTI's son sólo esquemáticos y los PLG's no son lo suficientemente detallados, es de benéfico para la actividad el observar físicamente los equipos y conocer detalladamente dónde se encuentran instalados los equipos actualmente.

    Lo siguiente a realizar, es el determinar las preguntas `'¿Qué sucede sí…?'' las cuales irán variando de acuerdo al progreso de la revisión.

    El equipo revisor, entonces toma la información que se ha ido acumulando a lo largo de la lista de preguntas y empieza la revisión actual. El grupo encamina cada pregunta `'¿Qué sucede sí?'' y su respuesta, de tal forma que se identifiquen las condiciones u operaciones inseguras en la planta y hacer las sugerencias para las posibles soluciones a los problemas encontrados. Es común para el grupo requerir más información o estudiar recomendaciones adicionales de ciertos escenarios.

    El reporte de un análisis `'¿Qué sucede sí?''; es una serie de formas que incluyen las preguntas, las posibles consecuencias de daños y las recomendaciones pertinentes.

    La tabla muestra una hoja de resultado de análisis.

    ¿Qué sucede sí…?

    Consecuencia/Daño

    Recomendación

    El flujo de agua es bloqueado?

    El agua se congela en la coraza y puede ocasionar ruptura; la temperatura del gas natural es demasiado baja

    Un circuito automático que detenga el flujo de LNG si el flujo de agua es bloqueada

    Si el flujo de LNG es bloqueado?

    No existe peligro de daño

    Ninguna

    La temperatura del gas natural es demasiado baja

    Un monitor de temperatura del gas; alarma de baja temperatura

    El flujo de agua es demasiado bajo?

    La temperatura del gas natural puede ser demasiado baja; el agua puede congelarse sobre el exterior de los tubos

    Monitor de la razón de flujo; alarma de bajo flujo

    FMEA. ANÁLISIS DE EFECTOS Y MODOS DE FALLAS.

    Un Análisis de Efectos y Modos de Fallas (FMEA. Failure Modes and Effects Analysis) es una tabulación de los diferentes conjuntos de equipos que se encuentran en la planta, los modos de falla para cada elemento y los efectos de las fallas sobre los equipos de la planta; el modo de falla es simplemente una descripción de la causa por la cual el equipo falla; el efecto es el accidente o respuesta del sistema a la falla.

    El FMEA identifica los modos de falla sencilla que pueden contribuir o ser la causa de un accidente; el FMEA no se usa para identificar las combinaciones de fallas que pueden dejar de provocar un accidente, y generalmente no examina la falla de un operador. Un FMECA es un Análisis de Criticidad y Modos de Falla y sus Efectos y es semejante a un análisis FMEA, la diferencia lo marca la escala de riesgo (crítico) de cada modo de falla incluido en el análisis.

    El propósito del FMEA es identificar los modos de fallas y los efectos de cada falla sobre el sistema de proceso; las aplicaciones de esta técnica son principalmente en la fase de diseño, y puede usarse para identificar la necesidad de adicionar sistemas de protección redundantes. Durante la modificación de los servicios, el FMEA puede identificar los efectos de modificaciones en campo existentes en el equipo. El FMEA también se utiliza para identificar las fallas simples o sencillas que pueden traer consigo accidentes o incidentes.

    Los resultados de dicho análisis es la tabulación de los modos de falla así como sus efectos, los datos que requieren un análisis de este tipo son, principalmente; los DTI's necesarios de la planta y la lista de equipo. Este análisis requiere de dos analistas qué estén familiarizados con el proceso y equipo en su área, los analistas pueden cambiar de una sección de la planta a otra. El tiempo empleado es menor que muchas de las técnicas que se utilizan para identificación de daños.

    Dado que el FMEA es cuantitativo y depende del equipo y sistema que se este estudiando, en este contexto, se pueden identificar tres tipos de FMEA:

  • FMEA individual (normal)

  • El FMEA como un auxiliar del análisis HAZOP

  • El FMEA como un precursor del FTA o CPQRA (Análisis de Riesgo Cuantitativo para Procesos Químicos, Chemical Process Quantitative Risk Analysis)

    • Un típico formato para realizar un análisis FMEA ilustrado en la siguiente hoja de trabajo.

    FECHA:

    Pág. de

    PLANTA:

    Referencia:

    SISTEMA

    Elemento

    Identificación

    Descripción

    Modo de falla

    Efectos

    Escala Crítica

    Tabla FMEA.

    Una lista de parámetros propuestos se considera en la siguiente tabla, la cual diferencia los tipos de FMEA mencionados anteriormente.

    FMEA

    FMEA con HAZOP

    FMEA con FTA/CPQRA

    Equipo

    Equipo

    Equipo

    Funciones Básicas

    Modos de Fallas

    Funciones Básicas

    Modos de Fallas

    Efectos

    Modos de Fallas

    Efectos

    Escala de Riesgo de algunos equipos solamente

    Efectos

    Severidad

    Recomendaciones de Fallas múltiples de elementos seleccionados basados en su criticidad

    Segregar todos los modos de fallas produciendo efectos similares o idénticos

    Probabilidad

    Escala de Riesgo

    Recomendaciones

    Recomendaciones de Fallas múltiples

    Asignación a estados de multicomponentes/equipos

    Fallas

    Efecto domino

    Tipos de FMEA.

    Para describir la hoja de trabajo se presenta la siguiente guía:

  • Identificación de equipos, de conjuntos específicos (items) que serán analizados. La identificación debe ser única para cada conjunto de equipos similares, por ejemplo: se puede usar un número de serie o número de equipo de un DTI.

  • La descripción del equipo puede incluir tipos de equipo (bombas, válvulas, intercambiadores de calor), configuración de la operación (normalmente cerrado, normalmente abierto, corrida continua, etc.), y algún servicio con otras características que pueden influenciar en los modos de fallas (alta presión, servicio de agua salada, etc.)

  • Se deben incluir todos los modos de fallas para cada grupo de equipos similares; por ejemplo; la ruptura del cuerpo de una válvula debido a diferentes causas, donde el modo de falla, es el mismo para todas las causas.

  • Se deben identificar los efectos de cada modo de falla. Los efectos son los resultados inmediatos y resultados esperados que produce la falla en ese equipo o partes del sistema. Los efectos que tienen mayor interés son en los cuales el resultado último es la liberación de un material tóxico, flamable o eventos explosivos.

    • Una muestra de esta técnica se plantea con el siguiente ejemplo; se propone una válvula operada con motor requerida para aislar un servicio crítico, instalada en líneas que contienen materiales peligrosos. El sistema fue diseñado para aislar el equipo bajo condiciones de emergencia por la operación del motor de la válvula (desde operación normal a posición cerrada) en una secuencia predeterminada utilizando un botón controlado automáticamente o usando un botón manual para cada sección del motor de la válvula; debido a que el sistema fue instalado para mitigar el riesgo para eventos de baja probabilidad pero consecuencias severas, no se contempló el usarla en operación normal durante el tiempo de vida de la planta; más aún, no se puede examinar en el lugar donde quede instalada, por lo tanto la confiabilidad del diseño de la válvula es un aspecto crítico en los posibles sucesos del sistema.

    Se realizó un FMEA de la válvula operada con el motor, los resultados serán usados en funciones de seguridad para la administración de proyectos, selección del vendedor, planeación, inventariado, material, examen, inspección y mantenimiento.

    Se preparó una lista de los componentes de la válvula y se utilizaron claves para los modos de falla y para los efectos de las mismas; lo cual se muestra en la tabla. Para generar los formatos de FMEA para cada componente se consideraron todas las combinaciones de claves de modos y efectos, seleccionando sólo aquellas que fueran significativas y técnicamente factibles; tal modo minimiza errores de omisión.

    El resultado de un análisis FMEA es la tabulación de los efectos de varias fallas de equipo dentro de los servicios; si se desea, el modo crítico de cada falla también puede incluirse en el análisis como un reporte FMECA. Las fallas con altos intervalos de criticidad pueden remarcarse para tomar las medidas de protección pertinentes.

    Componentes de la válvula operada con motor

    Claves de modos de Falla

    Cubierta

    Fisura

    Tornillo ajustador de la cubierta

    Poroso

    Caja de la cubierta

    Filamentación de la banda

    Pesador de la cubierta

    Entreroscado

    Sello

    Demasiado pequeño

    Sello de cartucho

    Demasiado grande

    Sello formado de PTFE

    Rotura

    Diafragma del sello

    Deformado

    Moldura del anillo de PTFE

    Encontrado

    Sello cubierto de grafoil

    Fuga

    Tapón

    Rasgado

    Manga de PTFE

    Bloqueada

    Impulsor del disco

    Perdido

    Cuerpo de la válvula

    Taponeado

    Bridas

    Fusionadas

    Encerradura del motor

    Obstruido

    Carcaza principal

    Defectuosa

    Encerradura eléctrica

    Desgastados

    Cojinetes

    Quemados

    Respiradero y dren

    Claves de los efectos de las fallas

    Rotor

    Falla al aislar

    Ensamblado del material

    Secuencia de falla

    Manija

    Pérdida de contención

    Embrague

    Fuga menor

    Fusible

    Expuesto al personal

    Contactos eléctricos

    Explosión/fuego

    Tabla. Ejemplo de FMEA.

    ANÁLISIS DE ÁRBOL DE FALLAS (FTA).

    El análisis de Árbol de Fallas es una técnica deductiva que se enfoca sobre un evento de algún accidente particular y luego construye un diagrama lógico de todas las secuencias de eventos concebibles (humanos y mecánicos) los cuales pueden causar un accidente. El árbol de fallas es una ilustración gráfica de varias combinaciones de fallas de equipo y errores humanos que pueden ocasionar un accidente.

    Como una herramienta cualitativa, el FTA se usa debido a que llega al origen del accidente a partir de las fallas básicas y errores que pueden causarlo, también permite el análisis para determinar los efectos de cambios o adición de componentes a un sistema, por ejemplo: suministro redundante, alarmas independientes de alto nivel o paros.

    El FTA puede usarse durante las fases de diseño, modificación u operación de los servicios, especialmente en el análisis de nuevos procesos para los cuales no existen antecedentes de operación.

    Los resultados arrojados por un análisis de este tipo es la realización de un diagrama lógico que permita ilustrar las fallas y/o errores de combinaciones humanas y mecánicas que pueden ocasionar incidentes o accidentes. Los resultados son cualitativos, pero pueden tomarse cuantitativos si las razones de datos de fallas se encuentran disponibles para los eventos posibles.

    Los datos requeridos son los DTI's de la planta necesarios, dibujos de equipos y especificaciones, procedimientos de operación, conocimiento de los modos de falla y datos de razones de fallas.

    El grupo necesario para realizar esta actividad es normalmente de una persona que prepara un árbol de fallas sencillas para un accidente dado, esta persona debe conocer el proceso total y tener amplia experiencia. El tiempo necesario depende del tamaño de la planta, que en ocasiones puede considerarse si ésta es compleja.

    Un análisis de árbol de fallas generalmente consta de los siguientes pasos:

  • Identificar los sistemas de fallas que se analizarán y colocar este evento en la parte superior del árbol.

  • Proceder al siguiente nivel del sistema, por ejemplo: nivel subsistema e identificar las fallas de los subsistemas que pueden traer como consecuencia el evento que se encuentra en la parte superior del árbol.

  • Determinar la relación lógica entre los subsistemas de fallas que son requeridas para producir el evento de la parte superior.

  • Use las palabras clave o compuestas `'Y'' u `'O'' en la estructura lógica que muestre la relación de los subsistemas de fallas que producen el nivel superior.

  • Proceder con el siguiente subsistema más abajo y repetir (b) hasta (d) y realizarlo hasta que las fallas de los respectivos niveles han sido identificados.

  • Empezar con el dato de falla de los componentes, computar la probabilidad de las fallas descritas en el Árbol de Fallas; seguir la estructura lógica indicada por las compuertas `'Y'' u `'O'', en el Árbol de Fallas hasta que la probabilidad de los eventos superiores hayan sido calculadas.

    • Los elementos básicos para construir un Análisis de Árbol de Fallas se muestra en la figura.

    ANÁLISIS DE ÁRBOL DE EVENTOS

    Un Árbol de Eventos es una ilustración gráfica de los resultados potenciales que pueden surgir de la falla de un equipo específico o error humano. El Análisis de Árbol de Eventos considera la responsabilidad del personal y sistemas de seguridad relacionados con una falla. Los resultados de un análisis de este tipo son secuencias de accidentes, por ejemplo: un multi-brazo, ajuste cronológico de errores/fallas que definen un accidente. El Análisis de Árbol de Eventos se usa en el análisis de los efectos de los sistemas o procedimientos de emergencia o prevención y mitigación de accidentes.

    Cómo se observa, este análisis tiene como objetivo principal identificar la secuencia de los eventos que siguen a una falla o error que provoca un accidente.

    Generalmente se aplica durante la etapa de diseño, modificación u operación de servicios. Se usa particularmente como una herramienta para demostrar la eficiencia de la prevención de accidentes y técnicas de mitigación.

    Los resultados que produce son una serie de árboles de eventos que son ilustrados en secuencias de eventos que resultan en accidentes, siguiendo la ocurrencia de iniciación de un evento; los resultados son cualitativos, pero pueden ser cuantitativos si las probabilidades de los eventos se conocen.

    Se requiere conocer los eventos iniciales (Fallas de equipos y errores humanos) y los procedimientos de equipo y mitigación para desarrollar la técnica.

    El grupo de personas necesario es pequeño, de dos a tres es suficiente para crear una lluvia de `'ideas'' que permita el mejor aprovechamiento del trabajo; los miembros del grupo deben tener conocimiento de todo el proceso y equipo de la planta.

    Un Análisis de Árbol de eventos comprende los siguientes pasos:

  • Identificar el evento inicial. Esto puede ser la falla de algún sistema, falla de equipo, error humano o procesos que pueden tener consecuencias severas; los efectos que ocurren dependen de cómo el sistema o el operador responden al evento, por ejemplo: si se usa `'el nivel del líquido en el tanque es demasiado alto y se está incrementando''.

  • Identificar cual sistema de seguridad u operador responsable maneja el evento inicial. Estas funciones de seguridad pueden incluir sistemas (como un sistema de paro de emergencia automático), que responden automáticamente a este evento, alarmas que alertan al operador y las acciones de los operadores que se toman como respuesta a la alarma, diques, drenajes, etc. todo ello para limitar los efectos del evento inicial. El analista debe identificar estas funciones de seguridad en el orden cronológico que se espera sucederán; por ejemplo: las respuestas posibles a el evento: `'el nivel del líquido en el tanque es demasiado alto y se esta incrementando'' serían:

    • El operador cierra la válvula de entrada.

    • Opera la alarma de alto nivel.

    • El sistema de control automático de alto nivel cierra la válvula.

    Las funciones de seguridad son listadas en el orden en el cual se pretende que van a ocurrir; si se presentan otros sistemas de seguridad, también deben contemplarse.

  • Construir el árbol de eventos. Primero se debe introducir el evento inicial en la parte izquierda de la página, entonces se listan las funciones de seguridad a través de la página en orden cronológico, después, se decide que suceso o falla de las funciones de seguridad afectará el curso del accidente, si el curso del accidente se ve afectado, el árbol de eventos aumenta su cantidad de divisiones o brazos para distinguir entre sucesos y fallas de las funciones de seguridad; colocando `'suceso'' en la parte superior del brazo de las llaves y `'falla'' en la inferior.

  • Describir las secuencias de accidentes. Las secuencias son la variedad de resultados que pueden ocurrir siguiendo al evento inicial; algunas de las secuencias pueden representar sucesos, por ejemplo: un retorno anormal o una orden de paro. Esto puede traer como consecuencia que la falla debe analizarse para determinar cómo manejar la respuesta al evento para minimizar la probabilidad de falla.

    • ANÁLISIS DE CAUSA-CONSECUENCIA.

    El Análisis de Causa-Consecuencia es una combinación del Análisis de Árbol de Fallas y del Análisis de Eventos, éste análisis traza un accidente desde el evento inicial (causa) hasta su impacto final (consecuencia).

    El diagrama de Causa-Consecuencia ilustra la relación directa de las causas y consecuencias, esto lo hace una buena herramienta de comunicación.

    Un Análisis de Causa-Consecuencia se conduce por los siguientes pasos:

  • Seleccionar el evento a evaluar. Este evento puede ser el superior (como un Árbol de Fallas (FTA) o un evento inicial en un Árbol de Eventos). Algún evento que puede ser de interés en un Análisis de Árbol de Fallas o Análisis de Árbol de Eventos es también de importancia para un análisis de Causa-Consecuencia.

  • Identificar las funciones de seguridad que pueden influenciar para provocar un accidente. Estas funciones de seguridad son comúnmente mostradas en un Árbol de Eventos, por ejemplo: sistemas de seguridad, acciones del operador, procedimientos, etc.

  • Desarrollar las partes del accidente resultados de otro evento. Este paso es también común en un Análisis de Árbol de Eventos, la única diferencia real es la representación gráfica; el Análisis Causa-Consecuencia usa llaves para mostrar los eventos, mientras que el Árbol de Eventos no usa ningún símbolo. El punto central de la llave contiene la descripción de la función de seguridad que es normalmente escrita en la parte superior de un Árbol de Eventos.

  • Examinar los eventos (desde el inciso `'a'') y las fallas de las funciones de seguridad (desde el inciso `'b''). Para determinar las causas del evento; éste paso es común en un Análisis de Árbol de Fallas, cada falla de las funciones de seguridad es tratada como un evento de un Árbol de Fallas.

  • Determinar los cortes mínimos para la secuencia del accidente. Este paso es análogo al corte en la determinación de árboles de Fallas, con la compuerta `'Y'', con la secuencia de posible ocurrencia desde la parte superior del evento.

  • Evaluar los resultados. Las secuencias de accidentes pueden tener una escala de acuerdo a la severidad o importancia de la seguridad en la planta, para cada secuencia de accidente significativo, los cortes mínimos determinan las causas básicas más importantes.

    • ANÁLISIS DEL ERROR HUMANO.

    El análisis del Error Humano es una evaluación sistemática de los factores que influyen en el comportamiento y ejecución de actividades de la planta de personal, mostrando los factores físicos y ambientales involucrados en el contrato y los problemas de transporte, conocimiento, etc. del personal. Este análisis debe localizar las áreas o situaciones en las cuales una persona toma una decisión impropia que pueda causar un accidente.

    El propósito principal es la identificación de las áreas que pueden afectarse por un error humano, se usa durante la fase de diseño, modificación u operación.

    Este procedimiento proporciona una lista de errores humanos que pueden ocurrir durante las operaciones normales o de emergencia, además de una lista de los factores que contribuyen a los errores y las propuestas para eliminar o reducirlos.

    Una persona puede encargarse de verificar, los factores humanos de ingeniería, etc. en muchos casos es necesaria la presencia de consultantes externos para realizar este procedimiento.

    El análisis de los errores humanos requiere de la pericia de un profesional con conocimiento de factores humanos de ingeniería y comportamiento humano; por lo tanto, este análisis debe realizarse por expertos externos.

    Generalmente, un Análisis de Error Humano es una parte de un más completo Análisis de Daños.

    ESTUDIO DE DAÑOS Y OPERABILIDAD (HAZOP).

    Un método para mejorar la seguridad y confiabilidad de los servicios en plantas de procesos industriales es la identificación de eventos que pueden ser potencialmente peligrosos; como la liberación de materiales dañinos a la atmósfera, paros de proceso indeseado o contratiempos en el proceso que pueden provocar situaciones de peligro. En el pasado, esta tarea se realizaba frecuentemente por personas con gran experiencia que conocían perfectamente los antecedentes de su industria y su propia experiencia en situaciones similares; este trabajo razonablemente bueno, tenía alcances sencillos y pequeños, las plantas se fueron incrementando en tamaño y complejidad, aumentando en consecuencia la dificultad para desarrollarse individualmente, con la necesaria profundidad y amplitud necesaria para entender todas las facetas de una planta; por la evolución misma de las plantas, fue obvia la necesidad de una nueva metodología.

    En los 60's se desarrolló la técnica conocida como HAZOP ( Hazardous and Operability), HAZOP utiliza un grupo multidisciplinario, que colabora y estructura sus razonamientos reforzándolos con mayor facilidad que una sola persona, cada miembro del grupo colabora con su propia pericia y experiencia mostrándola a los demás elementos; si los miembros del grupo se eligen apropiadamente, el resultado se refleja en la correcta y satisfactoria resolución de los problemas que se les presenten en el desarrollo e implementación de la seguridad en la planta de proceso.

    El grupo HAZOP examina cada parte de la planta seleccionada para el estudio, de tal forma que se encuentren las posibles anormalidades en el proceso y entonces determinar cómo estas anormalidades pueden ocurrir y que efectos pueden producir, los métodos para prevenir las anormalidades o reducirlas así como sus efectos adversos son entonces contemplados; se debe utilizar una forma estructurada de responder a las preguntas, en un esfuerzo por asegurarse de que el análisis realizado es completo y confiable.

    Un estudio HAZOP puede elaborarse a través de una forma más completa de un análisis `'¿Qué sucede sí…?'', diseñado para investigar las posibles desviaciones que pueden resultar de una situación peligrosa o prevención de un evento u operación deficiente y cómo resolver los posibles contratiempos que presenten estos problemas. La estructura es prescrita a juegos de palabras que se combinan para producir las preguntas, esta estructura ayuda a mejorar y asegurarse que el estudio del grupo no olvida realizar preguntas importantes.

    Un estudio HAZOP tiene dos grandes objetivos:

  • - Identificación de los daños o peligros; determinar las características de la planta, sistema de proceso, equipo o procedimientos que presenten accidentes potenciales.

  • Identificación de los problemas de operación; determinar los problemas potenciales de operación, que pueden traer como consecuencia una falla que afecte la productividad del diseño.

    • Definición de los Objetivos de Estudio.

    Un estudio HAZOP puede realizarse en varias ocasiones con diferentes motivos, aunque dicho estudio puede conducirse durante la etapa de diseño, modificación, operación de servicios, se usa frecuentemente durante la fase de Ingeniería de Detalle; en este punto, los DTI's de la planta se encuentran con un grado avanzado de terminación y detalle ( si se hace un estudio HAZOP sobre un proceso sin un DTI detallado, no es muy efectivo), lo cual trae como resultado que las acciones recomendadas pueden implementarse al más bajo costo posible. ( Los cambios realizados en la fase de construcción u operación son siempre mayores).

    En la realización de un estudio HAZOP es necesario definir algunos objetivos de estudio, tales como:

    • Verificar el diseño del proceso para problemas de seguridad y operación.

    • Verificar procedimientos de operación y seguridad.

    • Proporcionar mayor seguridad a los servicios en operación.

    • Mejorar la operación de la planta para minimizar problemas de este tipo.

    • Verificar si los sistemas de control e instrumentación planeados son necesarios y suficientes.

    • Verificar si los servicios diseñados contienen buenas prácticas de ingeniería.

    • Verificar los sistemas nuevos o modificados para cerciorarse si son compatibles con los sistemas existentes.

    Se deben examinar los tipos específicos de daños que están considerados, de tal forma que se determinen los más representativos de cada caso; esto incluye:

    • Pérdidas de producción.

    • Daños al equipo de la planta.

    • Liberación de fluidos tóxicos o flamables a la atmósfera.

    • Impacto ambiental.

    • Seguridad pública.

    • Seguridad a trabajadores.

    Los objetivos y alcances de un estudio HAZOP usualmente se fijan por la persona responsable de la planta o el proyecto específico que se estudiará, aunque los comentarios del grupo que lo integran sirven para mejorarlo.

    Equipo HAZOP.

    Un estudio HAZOP requiere de un grupo multidisciplinario y con experiencia para ser efectivo, un estudio de este tipo no debe depender de un sólo miembro, dado que éste no tiene todo el conocimiento y experiencia necesaria para desarrollar el estudio de toda la planta propiamente; se recomienda que un equipo ideal debe conformarse de cuatro a seis personas de las siguientes disciplinas:

    • Ingeniería. (Experto técnico)

    • Operación. (Experto práctico)

    • Mantenimiento. (Conocimiento especializado y experiencia)

    • Inspección. (Conocimiento especializado y experiencia)

    • Instrumentación. (Conocimiento especializado y experiencia)

    • Seguridad. (Conocimiento especializado y experiencia)

    • Ingeniero de Diseño. (Del grupo que diseña el proceso)

    Las sesiones de un estudio HAZOP son altamente estructuradas y sistemáticas.

    Preparación y Datos Requeridos.

    Una vez que los objetivos y el alcance del trabajo han sido definidos y el grupo de trabajo se ha seleccionado, se comienza con el trabajo preparatorio, esto involucra la obtención de datos necesarios para el estudio, planeación de la secuencia de trabajo y arreglo de las sesiones HAZOP.

    Los datos necesarios consisten de lo siguiente:

    • Diagramas de Flujos de Proceso.

    • Diagramas de Tubería e Instrumentación.

    • Diagramas lógicos de control / instrumentación.

    • Instrucciones de Operación.

    Además de lo anterior se requiere la información necesaria para casos específicos, que puede proporcionarse por los datos del vendedor, dibujos de fabricante, hojas de datos de equipo, etc.

    La secuencia de estudio más común es comenzar con las corrientes de entrada o succión, y posteriormente las de descarga o salida, la secuencia y aplicación de los nodos de estudio se utilizan frecuentemente para elegir las prioridades del grupo de trabajo. Después de recopilar los datos necesarios y definir la secuencia de nodos de estudio, se realiza una forma de reunión del equipo, que generalmente la elabora el responsable o jefe de grupo, el primer paso es estimar el número de horas-hombre necesarias para el estudio; la revista AIChE proporciona la siguiente guía para ello:

    `'Como una regla general, cada parte individual a estudiarse, ejemplo; la línea principal en un recipiente, será tomada en promedio como 15 min. del tiempo del grupo, por ejemplo: un recipiente con dos entradas, dos salidas, y un venteo debe tomar una y media horas para estos elementos incluyendo el recipiente; así que, un estimado puede realizarse para considerar el número de tuberías y recipientes. Otra forma de estimar someramente es dar cerca de tres horas para cada recipiente mayor o pieza de equipo para revisión, quince minutos deben tomarse para cada comando verbal simple tal como `'interruptor de la bomba'', `'arranque del motor'' o `'arranque de la bomba''.

    Para los primeros días de estudio, el grupo HAZOP requiere significativamente más tiempo que el estimado por este método.

    Se sugiere que cada sesión no dure más de tres horas, con una o dos sesiones por día, las reuniones llegan a ser menos efectivas; si duran más tiempo, para proyectos muy largos, es necesario tener más de un grupo HAZOP para lograr los objetivos planteados en un tiempo razonable, en tal caso uno de los lideres de los grupos también tendrá funciones de coordinador para todos los grupos de estudio, o se puede elegir un coordinador separado.

    METODOLOGÍA PARA EL ESTUDIO HAZOP.

    La metodología utilizada para desarrollar un estudio HAZOP se discute a continuación, los pasos a seguir en dicha metodología se muestran en la siguiente tabla

    A.- Nodos de Estudio.

    Uno de los primeros pasos en la conducción de un estudio HAZOP es el decidir los puntos específicos o localización en el proceso de las desviaciones posibles que deben estudiarse, estos puntos son llamados `'nodos de estudio''. Un nodo de estudio puede ser un recipiente, bomba, compresor, o la localización particular de una tubería, como un ejemplo: se considera un calentador de agua. El calentador se compone de una coraza a fuego directo y un intercambiador de calor de tubos, con agua del lado de la coraza; siendo éste último lado el que se seleccionó como nodo de estudio.

    Es mejor seleccionar y marcar los nodos de estudio sobre un DTI, un método conveniente para seleccionar los nodos de estudio es, primero marcar los recipientes mayores del proceso (o tanques de almacenamiento) sobre el DTI como un nodo de estudio, entonces cada línea mayor (tubería) conectada a cada uno de estos recipientes se designa como nodo de estudio (ejemplo: un sistema de rehervidor de una torre fraccionadora), muchos sistemas auxiliares complejos (ejemplo: sistema de regeneración de sello molecular) requiere de dividirse en varios nodos de estudio.

    Se pueden elegir bombas y compresores como nodos de estudio, generalmente, se recomienda que esto se lleve a cabo cuando la bomba o compresor es la mayor parte del sistema de proceso, una bomba o compresor de importancia menor generalmente se incluye como parte de la verificación de nodos de tubería de descarga y succión de bombas y compresores; para grandes compresores multietapa, puede ser ventajoso designar a cada etapa como un caso de estudio, es particularmente importante si la entrada de gas no llega totalmente desde la etapa previa o si la salida del gas no llega en su totalidad a la siguiente etapa.

    Cuando se examinan intercambiadores de calor, es de gran ayuda tratar a cada sistema sin el intercambiador como nodo de estudio; por ejemplo: si se usa agua de mar como enfriador en un ciclo de refrigeración de propano, el intercambiador de calor (condensador) debe tener un nodo de estudio para el lado del agua y otro para el lado del propano; éste mismo criterio no aplica para recipientes en los cuales dos o más substancias se mezclan, tal como glicol o contactores de amina, así como algunos recipientes deben tratarse como nodos de unidades sencillas de estudio; las torres de fraccionamiento pueden tratarse como unidades sencillas de nodos de estudio.

    B.- Intento de Diseño.

    El siguiente paso es determinar el `' intento de diseño'' de la parte del proceso que incluye los nodos de estudio, esto es simplemente una propuesta del proceso, suponiendo su función si todos los componentes operarán propiamente, como un ejemplo de ello, se considera el calentador de agua; se supone, que el calentador de agua conserva la temperatura del agua en el tanque entre un límite superior y un límite inferior prefijados, si la temperatura del agua disminuye de tal forma que llegue al limite inferior, el controlador de temperatura debe abrir la válvula selenoide, permitiendo la entrada de gas al quemador, de tal forma que se proporcionará una flama que calentará el agua y está incrementará su temperatura; cuando la temperatura del agua sea igual al límite superior inicialmente fijado, el consolador de temperatura cerrará la válvula selenoide, lo anterior impedirá el flujo de gas al quemador y detendrá la transferencia de calor al mismo; este ciclo de encendido-apagado del quemador debe ocurrir siempre que exista un flujo de agua a través del tanque.

    Cuando se define el intento de diseño, no es necesario realizarlo con gran detalle, el propósito es asegurarse que todos los miembros del grupo HAZOP comprendan el objetivo del equipo que se examinará, sin embargo, puede ser instructivo listar el intervalo de operación permisible para cada parámetro importante, esto puede ayudar cuando se determinen las desviaciones más preponderantes, cuando dichas desviaciones se encuentran fuera de los parámetros de rangos permisibles; lo anterior es loable si se considera que un parámetro puede estar fuera del intervalo de operación deseado sin llegar más allá del valor máximo permisible para este parámetro; por ejemplo: se considera el nivel del líquido en una columna de fraccionamiento; el proceso puede trabajar mejor cuando el nivel del líquido es controlado entre márgenes estrechos (el rango de operación deseado), sin embargo, aquí no hay una desviación para el nivel del líquido, a menos que tal nivel esté arriba del mayor valor o debajo del menor valor establecido por el equipo de diseño (intervalo de operación permisible).

    Para el parámetro `'presión'', el valor superior de rango de operación permisible puede ser el mismo que la presión de diseño del recipiente, tubería, carcaza de una bomba, etc.;por ejemplo: si se considera la transferencia de líquido desde una bomba a un recipiente, la desviación `'alta presión'' es generalmente interpretada como la `'presión en la tubería está arriba de la presión de diseño de la misma'' sin embargo, para un recipiente, la interpretación puede ser diferente; se considerará un recipiente de proceso con una presión de diseño de 300 psig, si el diseño del proceso dicta que la máxima presión permisible en el recipiente durante operación normal debe ser de 150 psig, una presión de 200 psig se encuentra fuera del intervalo de presión permisible; por consiguiente, existe una desviación; esto es igualmente verdadero aún cuando la presión en el recipiente se encuentra debajo de la presión de diseño del mismo.

    C.- Palabras guía, Parámetros y desviaciones.

    El tercer paso es la determinación de las posibles `'desviaciones'' que surgieron en la etapa de intento de diseño. Esto se realiza con la combinación de una serie de `'palabras guía'' y `'parámetros'', dichos parámetros incluyen condiciones de proceso, actividades y substancias.

    Algunos ejemplos de los parámetros antes mencionados se muestran en la tabla

    CONDICIONES DE OPERACION

    ACTIVIDADES

    SUBSTANCIAS

    TEMPERATURA

    FLUJO

    AIRE

    PRESIÓN

    TRANSFERENCIA

    AGUA

    NIVEL

    REACCIÓN

    VAPOR

    CONCENTRACIÓN

    REMOVER

    PROPANO

    CONDENSADO

    GAS NATURAL

    Tabla. Parámetros.

    Las condiciones de operación y actividades deben normalmente combinarse con una sustancia para producir parámetros con un significado completo; por ejemplo: temperatura (del agua), composición (del condensado), transferencia (del propano).

    En resumen, cuando se usen substancias como parámetros, la fase de las substancias a examinarse debe ser especificada, por ejemplo: propano (líquido) o propano (vapor).

    Existen siete palabras básicas llamadas `'palabras guía'', (aunque formas alternativas y casos especiales se pueden presentar, tales como `'más pronto que'' y `'más tarde que''), en la tabla se muestran dichas palabras

    El significado de estas palabras guía se puede explicar con la descripción de algunas combinaciones de dichas palabras y parámetros tomando como ejemplo: el calentador de agua.

    Para ejemplificar lo anterior se muestra la tabla.

    PALABRA GUÍA

    PARÁMETRO

    DESVIACIÓN

    Más alto

    Temperatura (del agua)

    La temperatura del agua se encuentra arriba del límite de diseño

    Más abajo

    Temperatura (del agua)

    La temperatura del agua se encuentra debajo del límite de diseño

    No

    Flujo (del agua)

    No está fluyendo agua a través del calentador (Puede también significar que no fluye hacia afuera del calentador o hacia dentro del mismo)

    Más

    Flujo (del agua)

    El flujo de agua a través del calentador es más alto que el límite superior de flujo de diseño

    Menos

    Flujo (del agua)

    El flujo de agua a través del calentador es más bajo que el límite inferior de flujo de diseño

    Inversa

    Flujo (del agua)

    El agua a través del calentador está fluyendo en la dirección opuesta a la deseada (de diseño)

    Así como

    Flujo (del agua)

    Algunas ocasiones un contaminante de algún tipo está fluyendo a lo largo del recorrido con el agua

    Otra cosa que…

    Flujo (del agua)

    Alguna otra cosa diferente a el agua está fluyendo a través del lado de la coraza del calentador

    Tabla. Desviaciones del Intento de Diseño.

    Algunas combinaciones de las palabras guía y parámetros no producen significados completos, ejemplo de ello es: `'no temperatura'', y `'nivel de inversa''; obviamente, este tipo de combinaciones deben evitarse; es también

    posible producir combinaciones idénticas a través de dos diferentes combinaciones de palabras guía y parámetros, por ejemplo:''A parte del flujo (de agua)'' puede indicar que el agua ha sido contaminada por alguna otra sustancia, quizás un hidrocarburo. La desviación `'A parte del agua'' puede indicar lo mismo; tales duplicaciones deben evitarse, dado que es tiempo desperdiciado y que no proporciona ninguna información.

    Algunas combinaciones de palabras guía y parámetros pueden crear más de una desviación, por ejemplo: `'A parte del flujo de agua'' puede significar que alguna otra sustancia está fluyendo junto con el agua; esto puede también significar que alguna otra actividad está ocurriendo simultáneamente con el flujo; quizá el agua está en ebullición o congelándose durante su flujo.

    Cuando se aplica a la presión o temperatura, `'A parte de'' puede interpretarse que el parámetro en cuestión y algunos otros parámetros están fuera del intervalo de operación permisible; por ejemplo: la temperatura dentro de un recipiente está demasiado baja y la presión demasiado alta, esta interpretación de `'A parte de'' debe aplicarse cautelosamente dado que puede surgir una innecesaria investigación de desviaciones que pueden ocurrir simultáneamente o no tienen significado; se puede perder gran cantidad de tiempo tratando de encontrar las causas para tales combinaciones o desviaciones.

    El la tabla se muestra una matriz de palabras guía y parámetros, dicha tabla indica las combinaciones que normalmente se usan para producir un significado completo de las desviaciones que se quieren dar a entender en una planta de proceso; la tabla no es exhaustiva y puede no contener todas las combinaciones de interés para un modo de estudio específico; también la palabra guía `'reacción'' puede no aplicar a procesos sencillos donde las reacciones químicas no ocurren.

    Puede ser que en algunas ocasiones en un estudio HAZOP se conozcan las desviaciones que pueden ocurrir, pero las combinaciones normales de palabras guía y parámetros no produzcan esta desviación, cuando esto ocurre, se puede crear una propia combinación de palabra / parámetro que produzca el efecto deseado.

    Palabras

    PARAMETROS

    guía

    FLUJO

    TEMP.

    PRESIÓN

    SUBS.

    CONC.

    NIVEL

    REAC.

    No

    T,R

    R,TQ

    T,R,TQ

    Más (más alto)

    T,R

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    R,TQ

    T,R,TQ

    Menos (más bajo)

    T,R

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    R,TQ

    T,R,TQ

    Inversa

    T,R

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    Parte de

    T,R

    T,R,TQ

    Así como

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    Otra cosa que

    T,R,TQ

    T,R,TQ

    T Tubería

    R Recipiente

    TQ Tanque

    Tabla. Matriz de Palabras guía y parámetros.

    D.- Causas de desviaciones.

    El cuarto paso del procedimiento HAZOP, es la determinación de las `'causas'' de las desviaciones, como por ejemplo: ¿Qué puede causar que la temperatura del agua sea más alta que el límite de diseño superior?, ¿Qué puede causar una pérdida total de flujo de agua a través del calentador?.

    Refiriéndose de nuevo, al calentador de agua, si la temperatura del agua se encuentra excesivamente alta (`'más alta que…'' y `'temperatura'') puede ser debido a una de las siguientes causas y que a continuación se muestran en la tabla

    PALABRA GUÍA

    PARÁMETRO

    DESVIACIÓN

    CAUSA

    Más alto que…

    Temperatura (del agua)

    La temperatura del agua se encuentra arriba del límite superior de diseño

  • La temperatura de entrada del agua se encuentra arriba del límite superior de diseño

  • El sistema de control de temperatura no está funcionando bien. (nota 1)

    • Nota 1. Estas causa incluye alguna falla de electricidad, software o hardware del sistema de control de temperatura (incluyendo válvula selenoide), lo anterior puede ser el resultado de que está fluyendo a través de la válvula selenoide al mismo tiempo que cuando la válvula esta cerrada.

    Las causas de desviaciones normalmente se pueden clasificar dentro de uno de los siguientes grupos:

    Fallas de Hardware

    Los siguientes son ejemplos de fallas de Hardware: fallas de válvulas al abrir y cerrar, fallas de bombas al parar y arrancar, fallas de interruptores eléctricos, etc.

    Error Humano

    El operador no respeta o no considera el sistema de seguridad, se gira una válvula en la dirección equivocada, malas lecturas de un manómetro o impresión fuera del panel de control, mala interpretación de una instrucción oral o escrita.

    Fuerzas extremas

    Vientos fuertes, inundaciones, relámpagos, terremotos, golpe de algún automóvil o equipo de construcción (una grúa o camión, etc.), pérdida de fuerza eléctrica o aire de instrumentos, etc.

    Estado de procesos no anticipados

    Un cambio de la composición, acumulaciones como costras internas, formación de hidratos, etc.

    En algunos casos, pueden existir varias razones para considerar una `'causa'' sencilla, haciendo referencia al calentador de agua; si hubiese una falla en la válvula selenoide, ésta puede fallar al cerrar debido a una falla mecánica dentro de la válvula, falla eléctrica en la selenoide, material extraño o productos corrosivos que se adhieran a la entrada de la válvula, alguna falla severa del controlador de temperatura, etc. Las consecuencias materiales deben ser las mismas que las causas de los sistemas de control o fallas de válvulas de control; por lo tanto, puede no ser necesario especificar acerca de la causa; esto es particularmente cierto si las consecuencias son de poca trascendencia.

    Si se determina que las consecuencias son varias y las probabilidades de ocurrencia de una desviación son demasiado altas, es de gran ayuda, el ser más específicos acerca de las causas potenciales de la desviación; puede ser de ayuda determinar que cambios en diseño, instrumentación u operación pueden ser más efectivos, para reducir la probable ocurrencia de una desviación; si es necesario un análisis FMEA; puede ser conducido para cada componente que puede causar la desviación, pero este nivel de detalle es raramente garantizado.

    En casos específicos, puede ser instructivo el número de identificación de válvulas, bombas, etc., que pueden ser causa de una desviación; por ejemplo: la bomba GA-4125 tiene un exceso de velocidad, o la válvula de control PV-4107 falla al cerrar, este detalle puede ser de ayuda cuando se examinan las acciones sugeridas.

    En algunos casos, la causa de una desviación puede no ser tan obvia al observar la información proporcionada por un DTI, por ejemplo: considérese un nodo de estudio localizado en la entrada de gas natural a un intercambiador de calor criogénico. Una combinación de `'alto'' y `'concentración (de CO2)'' produce la siguiente desviación, la concentración de CO2 se encuentra sobre el límite de diseño superior y la consecuencia `'los sólidos de CO2 pueden causar taponamiento o restricción de flujo en el intercambiador'' la acusa y consecuencia de esta desviación no aparecerá en el DTI donde se encuentra el intercambiador, por lo cual, será necesario mirar hacia atrás a través del proceso para encontrar una condición fuera de límite en el contactor de amina que puede estar causando la desviación en el contenido de CO2, desde luego, si el HAZOP empieza en la parte frontal del proceso y sigue el flujo normal, esta combinación de causa/desviación/consecuencia debe haber sido descubierta antes de llegar la falla en el DTI donde se ubica el intercambiador.

    E.- Consecuencia de las desviaciones.

    El quinto paso es la determinación de las consecuencias de las desviaciones; las consecuencias son resultados, que son esperados si las desviaciones ocurren, algunas consecuencias pueden ser peligrosas (recipientes que explotan) o presentan una dificultad operacional (líquido transportado sobre un recipiente de secado) o puede ser trivial (agua con un contenido de gas debajo del normal) unos ejemplos de las consecuencias se muestran en la tabla.

    Las consecuencias no ocurren inmediatamente, como resultado de una desviación; `'bajo flujo'' puede provocar un `'nivel bajo de líquido'' en pocos minutos, mientras `'más concentración'' (de un contaminante corrosivo) puede provocar `'incremento de la razón de corrosión'' después de un largo periodo de tiempo, cada consecuencia puede relacionar todas, algunas o solo una de las causas, lo cual hace innecesario compilar listas separadas de consecuencias para cada causa; la consecuencia `'líquido flamable liberado a la atmósfera'' aplica sólo a la ruptura de un tubo.

    PALABRA GUÍA

    PARÁMETRO

    DESVIACIÓN

    CAUSA

    CONSECUENCIA

    Más alto que…

    Temperatura (del agua)

    La temperatura del agua se encuentra arriba del límite superior de diseño

    La temperatura de entrada del agua se encuentra arriba del límite superior de diseño

    La presión se incrementa dentro de la coraza si la válvula de salida es cerrada

    Tabla. Consecuencias creadas por desviaciones.

    Las consecuencias de una desviación pueden no ser inmediatamente obvias o pueden parecer triviales si la discusión se limita a un simple DTI que contiene los nodos de estudio a analizarse, por ejemplo: considerando un nodo de estudio localizado donde no se producen completamente glicoles, un contactor de glicol usado para remover agua del gas natural, bajo flujo del glicol (`'menos'' y `'flujo'') dentro del contactor puede causar la salida del gas al tener un contenido de agua que es mayor que el límite superior de diseño, cuando se observa sólo el DTI para el contactor de glicol, la consecuencia de esta desviación es sólo `'alto contenido de agua en el gas natural dejando deshidratación'', sin embargo, si la corriente de gas eventualmente fluye a el intercambiador criogénico para licuefacción, la consecuencia puede ser `'tapones de hielo o formación de hidratos en cubos de hielo'', este es un caso de una consecuencia de un nodo que llega a ser la desviación de otro nodo.

    Este problema potencial, que es la determinación de las actuales desviaciones puede manejarse de dos maneras: si la discusión está limitada a un simple DTI, ciertas desviaciones serán necesarias para identificarse y consideradas en el estudio, esto requiere de un buen control de notas y que estas desviaciones sean reintroducidas por el jefe del grupo a los nodos de estudio apropiados; el otro método es el simple trazo de la desviación a través del proceso hasta que ocurra una consecuencia significativa, o hasta que se demuestre que no ocurrirá ninguna consecuencia.

    Una vez que el grupo de estudio esté familiarizado con el proceso entero, el método posterior puede utilizar gran cantidad de tiempo, es posible determinar, y tomar la primera situación cuando la respuesta es fácil de determinar, y tomar la primera sugerencia cuando la respuesta no es tan evidente.

    Una de las consecuencias de `'alta temperatura'' en un recipiente puede ser `'alta presión'' en el mismo, otra posible consecuencia es la ruptura del recipiente, sin embargo, esta consecuencia está directamente relacionada a la `'alta presión'' mas que a `'alta temperatura'', en casos específicos, puede ser informativo usar `'A parte de y temperatura'' o `'A parte de y presión'' para indicar la combinación de alta temperatura y alta presión, esto se usa cuando la combinación de `'alta presión'' y `'alta temperatura'' produce algunas consecuencias no generadas por una sola separada.

    F.- Respuesta Anticipada.

    El sexto paso es listar las respuestas que se esperan si la desviación ocurre; la respuesta anticipada debe incluir alarmas de proceso, respuestas automáticas de sistemas y operadores responsables. Algunos ejemplos de respuestas anticipadas son: alarmas de alta presión, censor automático de paro de nivel muy alto de una bomba de tal forma que aislé el tanque, válvulas de exceso de flujo que limitan la liberación de fluidos a la atmósfera, válvulas check que prevengan el flujo inverso, análisis diarios de laboratorio que detecten cambios en la composición, alarmas de bajo flujo que alerten al operador y éste pueda tomar las acciones propias para corregir la situación, detectores de fugas de gas combustible que prevengan al personal del área.

    La `'respuesta anticipada'' es muy importante en un estudio HAZOP porque indica las acciones a tomar en una desviación particular. Debe notarse que la respuesta anticipada puede ser `'responsabilidad de si misma'', es decir automática; o una consecuencia de la desviación, por ejemplo: consideremos `'no flujo'' dentro de un recipiente, el cual causa que el nivel del líquido del mismo disminuya, las respuestas anticipadas deben incluir `'indicador de flujo y alarma'' (una respuesta a la desviación) y''sistema de nivel de control de líquido que ajuste el nivel del mismo'' (una respuesta a la consecuencia).

    Algunas de las respuestas anticipadas no deben ocurrir al mismo tiempo que la desviación lo hace, por ejemplo: una respuesta anticipada a `'alta presión'' en un recipiente debe ser `'la válvula de seguridad abre y reduce la presión'', esta respuesta sólo ocurrirá si la presión interna alcanza el punto de presión de ajuste para la PSV; esta presión puede o no puede alcanzarse, dependiendo de la magnitud de la desviación.

    Si la falla de un sistema en particular se lista como una causa de la desviación u operación del sistema no debe incluirse como una respuesta anticipada, por ejemplo: la desviación `'alto nivel'' en un recipiente puede deberse a la falla del sistema de control de nivel; en este caso, `'el sistema de control de nivel ajusta el nivel'' no debe incluirse como una respuesta anticipada (si un sistema falla; causa una desviación), si `'alto nivel de líquido'' en un recipiente es consecuencia de una desviación como `'alto nivel de flujo'', entonces `'el sistema de nivel de control intenta una desviación como `'alto nivel de flujo'', entonces `' el sistema de nivel de control intenta un ajuste de nivel'' debe incluirse como una respuesta anticipada. Aunque este suceso de desajuste de nivel depende del diseño total; por ejemplo:¿Puede el sistema de control de nivel remover el líquido del recipiente, si el flujo que entra es superior a la relación de `'alto flujo''?

    Un estudio HAZOP supone que toda la instrumentación de los equipos y sistemas de control operan apropiadamente, y la planta es operada y mantenida de acuerdo a buenas prácticas de ingeniería (sólo si se consideran situaciones de riesgos sencillos); si los sistemas de protección no son inspeccionados y examinados regularmente, o no son reparados adecuadamente (cuando se dañan) o son ignoradas, el análisis HAZOP es un tiempo desperdiciado.

    G.- Acciones sugeridas.

    El séptimo paso es la determinación de actividades sugeridas para ayudar a prevenir una causa particular o mitigar una consecuencia en especifico, por ejemplo: considérese nuevamente el agua del calentador, instalando un controlador de temperatura redundante y una válvula selenoide, debemos reducir significativamente las causas relacionadas a la falla de una válvula o controlador. La PSV sobre la coraza debe ayudar a prevenir algún incidente de peligro resultado de la `'alta presión'', si más protección por sobrepresión se desea, una PSV redundante o un tapón fusible que evite una temperatura que se incremente sobre el límite superior de diseño puede adicionarse.

    Las acciones sugeridas pueden ser simples o extensivas, dependiendo de la seriedad de las consecuencias y del nivel de seguridad u operabilidad.

    En general, las acciones sugeridas se relacionan con cualquiera de las siguientes:

    Cambios en el diseño

    Ejemplos: adicionar una PSV, mover la boquilla de entrada o de salida del recipiente, etc.

    Cambios en el equipo

    Ejemplos: reemplazar una válvula de mariposa por una válvula de globo o de tipo bola, usar una bomba de desplazamiento positivo en lugar de una bomba centrífuga, etc.

    Alterar procedimientos de operación

    Ejemplos: cambiar el tiempo en el cual una acción debe tomarse, cambiar el orden de acciones a realizarse, etc.

    Mejorar el mantenimiento

    Ejemplos: incrementar la frecuencia de monitoreo de corrosión, calibrar PVS's con mayor frecuencia, etc.

    Mejorar capacitación

    Ejemplos: enseñar a operadores cómo anticipar problemas, enseñar técnicas de monitoreo de vibración, etc.

    Investigación adicional

    Ejemplos: detalles adicionales de instrumentación y sistemas de control pueden ser necesarios, las consecuencias pueden no ser tan obvias y requerir de más estudio, etc.

    Muchas de las actividades sugeridas pueden requerir de algún tipo de seguimiento, para determinar si la acción es correcta, significativa o necesaria; el seguimiento inicial será asignado por el jefe del grupo a los miembros del mismo o por el departamento que puede tener mayor conocimiento relacionado con la actividad sugerida; esta persona debe realizar una determinación en un periodo de tiempo razonable y encontrar e informar a los miembros del grupo. El grupo entonces decide si las acciones sugeridas serán implantadas o no.

    Cuando hay más desviaciones y no se proponen más acciones sugeridas, implica que el grupo de estudio cree que una o más de las siguientes situaciones se realizarán o están establecidas.

    • Alarmas existentes, controles, procedimientos, etc. son suficientes o correctos sin que se genere un problema mayor de operabilidad o riesgo.

    • La desviación tiene una muy baja probabilidad de ocurrencia por lo tanto, no ocurrirá durante el tiempo de vida de la planta.

    • Las consecuencias no representan un problema mayor de operabilidad y de riesgo.

    Lo contrario implica que el grupo HAZOP cree que ninguna de las situaciones son verdaderas y algún cambio es necesario, se debe notar que para las acciones sugeridas de una desviación, ésta no afecte adversamente alguna otra desviación, por ejemplo: se considera el calentador de agua anteriormente descrito. Instalando un controlador de temperatura redundante y una válvula selenoide sobre la línea de gas disminuye la probabilidad de una temperatura de agua más alta que la deseada, pero incrementa la posibilidad de una temperatura más baja que el límite inferior deseado.

    H.- Procesos iterativos.

    El orden para especificar todas las desviaciones para un nodo determinado, puede tener combinaciones diferentes, palabras guía y parámetros que deben considerarse, esto es generalmente hacer la selección de un parámetro, aplicar la primera palabra guía y determinar las causas y consecuencias de la desviación; lo siguiente, es anotar la palabra guía seleccionada y aplicar el mismo parámetro; entonces se examinan las causas y consecuencias de la segunda desviación; este proceso se repite hasta que el primer parámetro se ha combinado con todas las palabras guía produciendo significados que realmente simulen la desviación deseada.

    Lo siguiente, es elegir un nuevo parámetro y entonces aplicar las palabras guía necesarias y examinar las causas y consecuencias, este proceso se repite hasta que todas las desviaciones significativas para el primer nodo de estudio se hayan tomado en cuenta.

    Se selecciona un nuevo nodo de estudio y el proceso se repite hasta que todos los nodos se hayan inspeccionado.

    Como se observa cuando se realiza un estudio HAZOP, es necesario repetir operaciones y análisis similares muchas ocasiones, esto requiere que el sistema de estudio sea bien organizado, asegurando que todas las partes del proceso hayan sido revisados, una manera de hacer esto es siguiendo el flujo propuesto en tabla.

    Hay que notar que el procedimiento comienza seleccionando los recipientes mayores sobre el DTI; después que se examina una tubería que sale o entra al recipiente, lo anterior puede realizarse de dos formas; el diagrama de flujo de la tabla muestra todos los parámetros significativos y palabras guía que pueden aplicarse a una tubería sencilla para su análisis, en algunos casos, puede ser conveniente elegir un parámetro, contemplar todas las palabras guía significativas para cada tubería que se este revisando, y entonces aplicar el siguiente parámetro lógico.

    Cualquiera de estos métodos se puede utilizar, el siguiente paso es examinar los sistemas `'auxiliares'', conectados al recipiente, estos sistemas pueden incluir recirculaciones de bombas, rehervidores, intercambiadores de calor, etc. y nuevamente se aplican varias combinaciones de palabras guía y parámetros, para cada sistema auxiliar.

    Cuando todos los sistemas auxiliares sencillos han sido examinados, se selecciona el propio recipiente como un nodo de estudio y se aplican todas las palabras guía y parámetros.

    Este procedimiento, por completo se aplica para cada recipiente mayor sobre el DTI.

    Los mecanismos discutidos anteriormente muestran la organización y destreza necesarios para desarrollar esta metodología, lo cual para una planta muy grande el proceso se torna bastante complejo; por ello las metodologías analizadas anteriormente son fundamentales porque describen e identifican los daños en una planta de proceso, aunque en una forma más general; pero que en concepto manifiestan y desarrollan algunas de las partes de un análisis HAZOP, por lo cual en un estudio específico pueden ser más rentables y menos costosas.

    CAPITULO III

    EN ESTE CAPITULO SE NOMBRARAN los principales procesos de obtención del aluminio, usos mÁs comunes, HISTORIA, PROPIEDADES

    su importancia en el mercado, ASI COMO INFORMACION EN GENERAL HACERCA DEL ALUMINIO.

    INTRODUCCION

    En este apartado se introducirá al lector en lo referente a información general acerca del aluminio, historia, aplicaciones, y los principales métodos de obtención del aluminio

    HISTORIA

    El aluminio, de símbolo Al, es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Su número atómico es 13 y se encuentra en el grupo 13 de la tabla periódica.

    El químico danés Hans Christian Oersted aisló el aluminio por primera vez en 1825, por medio de un proceso químico que utilizaba una amalgama de potasio y cloruro de aluminio. Entre 1827 y 1845, el químico alemán Friedrich Wöhler mejoró el proceso de Oersted utilizando potasio metálico y cloruro de aluminio. Wöhler fue el primero en medir la densidad del aluminio y demostrar su ligereza. En 1854, Henri Sainte-Claire Deville obtuvo el metal en Francia reduciendo cloruro de aluminio con sodio. Con el apoyo financiero de Napoleón III, Deville estableció una planta experimental a gran escala, y en la exposición de París de 1855 exhibió el aluminio puro.

    PROPIEDADES

    El aluminio es un metal plateado muy ligero. Su masa atómica es 26,9815; tiene un punto de fusión de 660 ºC, un punto de ebullición de 2467 ºC y una densidad relativa de 2,7. Es un metal muy electropositivo y muy reactivo. En un medio oxidante, en particular en el aire, se cubre de una densa película de óxido que lo protege contra la corrosión. Por esta razón, los materiales hechos de aluminio no se oxidan. El metal reduce muchos compuestos metálicos a sus metales básicos. Por ejemplo, al calentar termita (una mezcla de óxido de hierro y aluminio en polvo), el aluminio extrae rápidamente el oxígeno del óxido; el calor de la reacción es suficiente para fundir el hierro. Este fenómeno se usa en el proceso Goldschmidt o Termita para soldar hierro. El óxido de aluminio es anfótero, es decir, presenta a la vez propiedades ácidas y básicas. El cloruro de aluminio anhidro es importante en la industria petrolífera. También podríamos agregar que, el aluminio. posee una alta conductibilidad eléctrica y térmica.. El aluminio es resistente a la acción de los ácidos nítrico y orgánicos. Para aumentar su resistencia mecánica y sus cualidades de fundición es aleado con otros metales. Entre los compuestos más importantes del aluminio están el óxido, el hidróxido, el sulfato y el sulfato mixto. Entre las aleaciones del aluminio tienen la mayor importancia el duraluminio y los alpaxes. Además del aluminio, forman parte del duraluminio de 3.4 a 4% de Cu, 0.5% de Mg, se admiten no más de 0.8% de Fe y 0.8% de Si El duraluminio se deforma bien y por sus propiedades mecánicas es próximo a algunos surtidos del acero, aunque es 2.7 veces más ligero que este metal (la densidad del duraluminio es de 2.85 g/cm3)

    Las propiedades mecánicas de esta aleación se mejoran después de su tratamiento térmico y deformación en estado frío. La resistencia a la rotura se eleva de 147-216 Mpa (15 a 22 Kgf/mm2) a 353-412Mpa (36-42 Kgf/mm2 y la dureza Brinell aumenta de 490-588 Mpa (50-60 Kgf/mm2) a 880-980 Mpa (90-100 Kgf/mm2).Con ello el alargamiento permanente de la aleación casi no varia y queda bastante alto (de 18 a 24%). Los alpaxes son las aleaciones de fundiría del aluminio con silicio. Poseen buenas cualidades de fundería y propiedades mecánicas.

    Puesto que el aluminio tiene gran afinidad química con él oxigeno, él se emplea en la metalurgia como oxidante, así como para obtener los metales difícilmente reducibles (calcio, litio, y otros) valiéndose del así llamado procedimiento aluminotérmico Muchas gemas (el rubí y el zafiro, por ejemplo) consisten principalmente en óxido de aluminio cristalino.

    ESTADO NATURAL

    El aluminio es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre; sólo los no metales oxígeno y silicio son más abundantes. Se encuentra normalmente en forma de silicato de aluminio puro o mezclado con otros metales como sodio, potasio, hierro, calcio y magnesio, pero nunca como metal libre. Los silicatos no son menas útiles, porque es extremamente difícil, y por tanto muy caro, extraer el aluminio de ellas. La bauxita, un óxido de aluminio hidratado impuro, es la fuente comercial de aluminio y de sus compuestos.

    En 1886, Charles Martin Hall en Estados Unidos y Paul L. T. Héroult en Francia descubrieron por separado y casi simultáneamente que el óxido de aluminio o alúmina se disuelve en criolita fundida (Na3AlF6), pudiendo ser descompuesta electrolíticamente para obtener el metal fundido en bruto. El proceso Hall-Héroult sigue siendo el método principal para la producción comercial de aluminio, aunque se están estudiando nuevos métodos. La pureza del producto se ha incrementado hasta un 99,5% de aluminio puro en un lingote comercialmente puro; más tarde puede ser refinado hasta un 99,99 por ciento.

    APLICACIONES.

    La combinación de la ligereza con resistencia y alta conductibilidad eléctrica y térmica es la propiedad que convirtió el aluminio y sus aleaciones en materiales de construcción importantísimos para la construcción de aviones, de automóviles, de máquinas de transporte, para la electrotecnia, la fabricación de motores de combustión interna, etc. En la industria química el aluminio y sus aleaciones se utilizan para fabricar tubos, recipientes y aparatosUn volumen dado de aluminio pesa menos que 1/3 del mismo volumen de acero. Los únicos metales más ligeros son el litio, el berilio y el magnesio. Debido a su elevada proporción resistencia-peso es muy útil para construir aviones, vagones ferroviarios y automóviles, y para otras aplicaciones en las que es importante la movilidad y la conservación de energía. Por su elevada conductividad térmica, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustión interna. Solamente presenta un 63% de la conductividad eléctrica del cobre para alambres de un tamaño dado, pero pesa menos de la mitad. Un alambre de aluminio de conductividad comparable a un alambre de cobre es más grueso, pero sigue siendo más ligero que el de cobre. El peso tiene mucha importancia en la transmisión de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio para transmitir electricidad a 700.000 voltios o más.

    El metal es cada vez más importante en arquitectura, tanto con propósitos estructurales como ornamentales. Las tablas, las contraventanas y las láminas de aluminio constituyen excelentes aislantes. Se utiliza también en reactores nucleares a baja temperatura porque absorbe relativamente pocos neutrones. Con el frío, el aluminio se hace más resistente, por lo que se usa a temperaturas criogénicas. El papel de aluminio de 0,018 cm de espesor, actualmente muy utilizado en usos domésticos, protege los alimentos y otros productos perecederos. Debido a su poco peso, a que se moldea fácilmente y a su compatibilidad con comidas y bebidas, el aluminio se usa mucho en contenedores, envoltorios flexibles, y botellas y latas de fácil apertura. El reciclado de dichos recipientes es una medida de conservación de la energía cada vez más importante. La resistencia a la corrosión al agua del mar del aluminio también lo hace útil para fabricar cascos de barco y otros mecanismos acuáticos.

    Se puede preparar una amplia gama de aleaciones recubridoras y aleaciones forjadas que proporcionen al metal más fuerza y resistencia a la corrosión o a las temperaturas elevadas. Algunas de las nuevas aleaciones pueden utilizarse como planchas de blindaje para tanques y otros vehículos militares.

    PRODUCCION.

    Globalmente la producción mundial de aluminio ha experimentado un rápido crecimiento, aunque se estabilizó a partir de 1980. En 1900 esta producción era de 7.300 toneladas, en 1938 de 598.000 toneladas y en 1994 la producción de aluminio primario fue de unos 19 millones de toneladas. Los principales países productores son Estados Unidos, Rusia, Canadá, China y Australia

    PROCESO DE LA ALUMINA

    Antes de adentrarnos en los diferentes procesos de obtención del aluminio seria importante mencionar el proceso mediante el cual se obtiene la alúmina, ya que esta será materia prima esencial para la elaboración del aluminio.

    La alúmina se obtiene por diversos procedimientos según sean la, composición y propiedades de la materia prima. Estos procedimientos se pueden dividir en químico-térmicos, ácidos y alcalinos.

    Pertenecen a los procedimientos químico-térmicos los de obtención de la alúmina con ayuda de la sinterización. Por ejemplo, las bauxitas con elevado contenido de SiO, se sintetizan con sosa y caliza. Se forman el aluminato de sodio Na20 -AI203, y el monosilicato de, calcio (Ca0)2.Si02. Después de triturar el sintetizado, se procede a la lixiviación del aluminato de sodio por el agua caliente. Si se emplean las nefelinas, ellas se someten a la sintonización con la caliza. Las nefelinas se descomponen por la caliza formando los aluminatos de sodio y de potasio y el monosilicato de calcio. El sintetizado, una vez triturado, se lixivia por la solución de sosa de retorno. Las alunitas se someten a la tostación reductora y la lixiviación, ulterior.

    A veces las bauxitas o las menas de hierro con alto contenido de Al2O3, se refunden, empleando la fisión reductora, en los altos hornos, hornos eléctricos o cubilotes con el fin de obtener las escorias ricas en alúmina

    Valiéndose del procedimiento Bayer, se elaboran generalmente las bauxitas de alta calidad con bajo contenido de silice (de 2 a 3 %).

    A continuación se examinan las operaciones principales previstas por este método:

    1. Preparación de la bauxita. Una bauxita bruta o calcinada se machaca y luego se desintegra en los molinos. Se suministran a los molinos bauxita, álcali cáustico y solución de retorno. A veces se agrega un poco de cal que ejerce una acción activante sobre la separación de Al203. La pulpa húmeda obtenida se envía para la lixiviación.

    2. La lixiviación se lleva a cabo en autoclavos especiales a una temperatura de 105 a 240 C y una presión hasta 3.4 MPa (34 atm) respecto a la normal, según sea la característica de la bauxita. Para el calentamiento se utiliza el vapor de agua que va suministrado, con más frecuencia, directamente a la pulpa.

    En el proceso de lixiviación la gibbsita AI(OH)3, la bohemita AIOOH que forman parte de la bauxita y los hidratos de óxido de aluminio, interaccionando con el hidrato sódico forman el aluminato de sodio. Estos procesos se desarrollan por las reacciones siguientes:

    2AI(OH)3+2NaOH=Na2O.Al2O3+4H2O

    2AIOOH+2NaOH=Na2O.Al2O3+2H20

    A12O3. 3H20 +2NaOH = Na2O. A1203 +4H20

    Durante la lixiviación se logra hacer que la sílice pase a las colas, ya que se forma el silicato de sodio por la reacción.

    SiO2 + 2NaOU = Na2SiO3 + H20.

    El cual, interaccionando con el aluminato de sodio, forma el aluminio silicato sódico (Na2O.AI203. -2SiO2.2H20) poco soluble en una solución alcalina de aluminato:

    2(Na2O. SiO2) + Na2O. A1203 + 4H2O = Na2O.AI2O3.2SiO2.2H20 + 4NaOH.

    Como vemos, este proceso da lugar a las perdidas de Al2, 03 y NAOH, por esta razón no se recomienda transformar por el procedimiento Bayer las bauxitas con elevado contenido de sílice.

    Los óxidos de titanio y de hierro pasan al residuo insoluble confiriéndolo el color de ladrillo rojo y por eso este residuo ha recibido el nombre de fango rojo.

    3. La separación de la solución de aluminato y el fango rojo se lleva a cabo de ordinario valiéndose del espesado el lavado con ayuda de unos dispositivos especiales llamados espesadores.

    4. La descomposición de la solución de aluminato ocurre espontáneamente con la separación del, hidróxido de aluminio

    Na2O.Al2O3+4H2O=AI(OH)3+2NaOH.

    Ahora bien, en el proceso de descomposición la alúmina, pasada durante la lixiviación a la solución a partir de la bauxita, se precipita, y el álcali gastado para la, formación del aluminato de sodio se libera.

    El proceso se acelera agregando (para crear los centros de cristalización) el hidróxido cristalino de aluminio obtenido en el ciclo precedente.

    5- La separación del hidróxido de aluminio y su clasificación se efectúan hidrociclones y 1os filtros de vacío, Con ello el hidróxido de aluminio se divide en clases con la separación de la así llamada parte productiva del precipitado la cual está compuesta en 50-60 %, por partículas mayores que 50 m.

    La solución madre se somete a la concentración por evaporación con el fin de excluir del proceso una parte del agua y elevar el contenido de álcali en esta solución. Como resultado de la concentración por evaporación de la solución madre se obtiene la pulpa constituida por la solución de retorno y los cristales de la sosa calcinada Na2CO3. Esta sosa se somete a la caustificación, o sea, a la transformación en NAOH, desarrollándose, por ejemplo, la reacción siguiente:

    Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3

    6. La deshidratación del hidróxido de aluminio o la así llamada calcinación se lleva a cabo por el calentamiento del hidróxido indicado a una temperatura del orden de 1200 C en los hornos tubulares o bien en las instalaciones de lecho fluidizado.

    Al emplear el procedimiento Bayer descrito la extracción de la alúmina constituye cerca de 87 %' para producir 1 ton de alúmina se gastan de 2.0 a 2.5 ton de bauxita, 70 a 90 kg de NaOH cerca de 120 Kg de cal, 7 a 9 ton de. vapor, 160 a 180 Kg de mazut (convertido en combustible convencional) y cerca de 280 kw/h de energía eléctrica.

    DIFERENTES ESQUEMAS MODERNOS DE LA PRODUCCION DEL ALUMINIO.

    En este apartado comenzaremos a adentrarnos en los diferentes tipos de procesos para la obtención del aluminio, es importante mencionar que el proceso que adoptaremos nosotros será el de electrólisis (proceso Hall-Héroult) la razón es por que este será más eficiente y por ende el método predominante y casi único a escala comercial.

    Para continuar seria importante explicar que es una electrólisis, ya que la acción de una corriente sobre un electrólito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Supongamos que tenemos sulfato de cobre y este lo disolvemos en agua, este se disociara en iones cobre positivos así como iones sulfato negativos. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al descargarse en el electrodo positivo, son inestables y combinan con el agua de la disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis

    OBTENCION ELECTROLITICA DEL ALUMINIO.

    Básicamente el aluminio se obtiene por la electrólisis de la alúmina disuelta en una criolita fundida. La criolita y la alúmina son solo componentes principales del electrolito. Al electrolito se le agregan MgF2, CaF2 y NaCl que sirven, en lo fundamental para diminuir la temperatura de fusión. La cantidad de estos aditivos contenidos en el electrolito no excede de 8-10 %.

    Por criolita se entiende prácticamente no el compuesto químico Na3.AlF6 sino sus aleaciones con AlF3 y NaF. Para caracterizar la composición del electrolito se usa la relación de criolita que no es mas que la relación molar de NaF: AlF3. Para el compuesto químico Na3AlF6(3NaF.AlF3) esta relación es igual a 3. Si el electrolito esta enriquecido en el floruro de sodio, esta relación es mas de 3 y si esta enriquecido en el floruro de aluminio, la relación es menos de 3. Y en el segundo ácido. Esta relación se mantiene generalmente a un nivel de 2.6 a 2.9, empleando para la corrección de la composición el fluoruro de aluminio y el de sodio.

    El proceso de electrólisis se efectúa en una cuba electrolitica llamada también baño de aluminio. El esquema de principio del baño de aluminio se muestra en la sig fig hay que distinguir los dispositivos de cátodo y ánodo.

    El dispositivo de cátodo esta dotado de una envoltura (1) revestida interiormente de la capa (2)de material refractario y de carbono. El revestimiento lateral de carbono (4) junto con la solera (3) forma un baño cuya profundidad es de 400 a 600 mm. En el baño se hallan el aluminio fundido (5) y la criolita (6). La corriente eléctrica se suministra por las barras de acero (14) a las barras conductoras (13). El cátodo sirve de superficie del aluminio liquido que se halla en contacto con el electrolito.

    El dispositivo de ánodo consta del ánodo de carbón (9) sumergido parcialmente en el electrolito. La corriente se suministra por las barras metálicas (10) a las barras (11).

    La alúmina(8) se suministra al baño por arriba. Con ello, debido al enfriamiento por el aire del ambiente aparece la costra del electrolito (7). En la superficie lateral se forma una capa del electrolito solidificado (12). Llamada guarnición, que protege el revestimiento contra la destrucción, protege el baño contra el frío y evita que la corriente se pierda a través del revestimiento de carbón lateral.

    El aluminio se acumula en la solera del baño debajo de la capa del electrolito. Se extrae de ordinario dentro de tres o cuatro días con ayuda del caldero de vacío o el sifón, a veces el aluminio se evacua una vez por día.

    Ultimamente el proceso de obtención electrolitica del aluminio esta automatizado. La resistencia electrolitica se mantiene constante, los parámetros del proceso se encuentran bajo el control.

    La masa fundida de criolita y alúmina puede considerarse como una solución ionica constituida por Al3+, Na+, Ca2+, Mg2+ y otros cationes y por los aniones Al3-6, F-, Cl-, AlO3-3. Bajo la influencia del campo electrolitico aplicado, al cátodo se desplazan los cationes, pero se descarga en este, en primer lugar, los iones de aluminio, puesto que el aluminio es un metal más electropositivo en comparación con el sodio, magnesio, y calcio.

    Hacia el ánodo se trasladan todos los aniones, pero se descargan aquí solamente los iones AlO3-2 que son más negativos.

    El proceso se puede representar en tal forma:

    2AlO3-3-6e Al2O3+1 ½ O2

    Él oxigeno desprendido interacciona con el carbono del ánodo, formándose la mezcla de gases CO y CO2 que se van a la atmósfera.

    Por consiguiente el proceso de electrólisis se reduce de hecho a las siguientes reacciones sumarias:

    Al2O3+3C=2Al+3CO

    Al2O3+1 ½ C =2Al+1 ½ CO2

    Como resultado se consumen la alúmina y el carbono de los electrodos y se obtienen el aluminio y los óxidos de carbono.

    Los gases anodicos succionados del baño contienen el flúor, alquitranes y partículas pulverizadas de AlF3, Al2O3 y criolita. Los gases se someten a la depuración eliminando el polvo con el fin de utilizarlo y no contaminar la atmósfera.

    Para fabricar 1 ton de aluminio se necesitan cerca de 2 ton de alúmina 0.7ton de pasta anodica. 0.1 ton de criolita y otros fluoruros y cerca de 18 MWh de energía eléctrica. La energía eléctrica constituye mas de 30% de costo de aluminio y cerca de 50% de costo esta constituido por las materias primas y otros materiales que toman parte en el proceso.

    ELIMINACION DE IMPUREZAS DEL ALUMINIO Y SU PURIFICACION MEDIANTE CLORO GASEOSO.

    El aluminio que se extrae de los baños electrolizadores se llama aluminio bruto. Contiene impurezas metálicas (Fe, Si, Cu, Zn y otras) y no metálicas (Al2O3, C y otras), así los gases (hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, oxido de carbono, dióxido de carbono, gas sulfuros)

    Para eliminar las impurezas no metálicas y gaseosas, así como el sodio, magnesio, y calcio, el aluminio fundido se sopla con cloro y se sedimenta en los altos hornos eléctricos o calderos. Al hacer pasar el cloro gaseoso a través del aluminio liquido se forma el cloruro de aluminio:

    2 Al+3Cl=2AlCl3

    A una temperatura del proceso que es superior a 700°C el cloruro de aluminio se halla en el estado de vapor. Al pasar por el metal derretido el se absorbe en las partículas de alúmina, fluoruros, carburo y carbón. Estas partículas se cubren de una envoltura gaseosa de cloruro de aluminio, suben a la superficie, suben a la superficie en forma de un polvo gris friable y se evacua.

    El cloro forma unos compuestos con Na, Ca, y Mg, descomponiendo los compuestos de estos elementos con el aluminio. Los compuestos de estos metales con cloro también suben a la superficie. El paso del cloro contribuye, además, al desprendimiento de los gases disueltos en el aluminio.

    Al sedimentarse en el horno, el aluminio fundido se depura dé modo que se eliminen los gases e inclusiones no metálicas; con ello mezclando el aluminio procedente de diversos baños, se puede obtener los lotes de marca deseable. Con ayuda de, los procedimientos corrientes de purificación la pureza del aluminio primario llega a 99.5-99.85%. Para la mayoría de los consumidores el aluminio de tal pureza reúne las cualidades necesarias. Sin embargo en algunas ramas de la técnica moderna, por ejemplo, para fabricar los rectificadores eléctricos y condensadores eléctricos, hojas de alta calidad y aparatos químicos, equipos de radiolocalización e instalaciones de energía atómica se requiere un aluminio de pureza más alta (99.996% de Al y más). El aluminio de tal pureza se obtiene por el afino electrolitico, la fusión por zonas o la destilación a través de subcompuestos. Durante la purificación electrolitica se produce un electrolito fusible con una temperatura próxima a la de la fusión del aluminio y valiéndose de las altas propiedades electropositivas de este metal en comparación con Mg, Ca, y Na, se le deposita en el cátodo. Impurezas más electropositivas que el aluminio (tales como cobre, hierro, silicio) no se disuelven anodicamente y se cumulan en la aleación de ánodo. La purificación electrolitica permite obtener el aluminio con una pureza que llega a 99.996%.

    Otro tipo de purificación es la llamada fusión por zonas esta, se funda en que la solubilidad de las impurezas en un metal sólido, incluyendo el aluminio, es mas baja que en el derretido.

    Para una fusión por zonas a partir del aluminio procedente de la purificación electrolitica se obtienen barras de 15 a 20 mm de diámetro y 250 a 300 mm de largo. Una de tales barras se coloca en la cajita hecha de grafito muy puro. La cajita se pone en el tubo de cuarzo en el cual esta creado un vacío con la presión residual cerca de 13Pa (10-4mmHg). El vacío protege el aluminio contra la oxidación. En torno al tubo de cuarzo se coloca el inductor anular conectado a una fuente de corriente eléctrica de alta frecuencia. Debajo del inductor la barra de aluminio se funde y surge la zona de aluminio liquido de 10 a 15 mm de largo, mientras que la parte restante de la barra queda sólida. El inductor se desplaza a lo largo de la barra con una velocidad determinada, por ejemplo, 1mm/min, y la zona de aluminio liquido también se traslada. Con ello las impurezas se acumulan en la masa fundida y junto con ella va el extremo del lingote. Dentro de 10-15 pasadas el lingote se extrae y su extremo de 80 a 100mm de largo se corta. La parte quedada se compone de un aluminio de alta pureza. Por tal vía se puede obtener el aluminio cuya pureza es de 99.9999%.

    La fusión por zonas es un procedimiento caro y de bajo rendimiento. Por eso se emplea solo para depurar pequeñas cantidades de metal necesario para la fabricación de los semiconductores y otros artículos importantes.

    Ultimamente se ha ideado y ahora se emplea un procedimiento especial de destilación del aluminio. En este caso la purificación o destilación del aluminio se lleva acabo a través de los subcompuestos haciendo pasar el cloruro o floruro de aluminio, en estado de vapor por encima del aluminio derretido a una temperatura de 1000°C y más.

    Se forma un compuesto gaseoso inestable, o sea, el aluminio de valencia inferior:

    2Al+AlCl3=3AlCl o bien 2Al + AlF3=3Al

    Estos subcompuesto, una vez enfriados hasta 700-800°C, se descomponen formando el aluminio y el cloruro o floruro de aluminio. Las impurezas contenidas en el aluminio bruto no se someten a la destilación. Por tal vía se obtiene un aluminio de pureza muy alta (de 99.99997 a 99.99999% de Al).

    OTROS TIPOS DE PROCESOS PARA LA ELABOARACION DEL ALUMINIO

    La gran cantidad de energía eléctrica que requiere el proceso Hall-Héroult ha llevado a un continuo esfuerzo para reducir esta necesidad de energía tanto para mejorar la eficiencia de la cámara de de reducción como para hallar otros medios de reducción que contaran con las condiciones delineadas. Las mejoras graduales en la eficiencia de las celdas han introducido reducciones de energía de un 20 a un 25%; muchas otras mezclas de sales fundidas se han probado, como el aluminato de sodio. Otro enfoque ha sido electrolizar mezclas de sales de metales alcalinoterreos que proporcionen aleaciones de las cuales sea posible obtener el aluminio.

    Una de las otras opciones más interesantes fue el proceso de extracción basado en la formación de subhaluros de aluminio, en particular el cloruro, reduciéndose a continuación para obtener el metal. A pesar de la gran inversión en la investigación y el perfeccionamiento en esta área, el proceso Hall-Héroult es todavía, después de mas de 100 años el método predominante y casi único que se usa a escala comercial.

    Aunque así sea se presentaran continuación los diferentes procesos de obtención del aluminio.

    El PROCESO GROSS

    En 1939, Willmore basó una patente en unas observaciones de que, en presencia de haluros, el aluminio se vaporiza a una temperatura considerablemente mas baja a la que se evapora con normalidad.

    Como resultado de los trabajos de Gross en el Fulmer Research institute, quedo establecido que el proceso Willmore comprendía el subhaluro, el monocloruro de aluminio (Acl ). Al aumentar la temperatura de la reacción a más de 900°C y disminuir la presión del AlCl3 a menos de 10mm, era posible aislar al metal y las condiciones teóricas de los niveles de energía del electrón trivalente del átomo de aluminio.

    EL PROCESO TOTH

    En este proceso no se usaba necesariamente la bauxita, sino menas que contenían arcilla se calcinaban primero y luego se sometían a cloración. El cloruro de aluminio resultante, después de purificado, lo reducía el manganeso y el aluminio se obtenía en forma de polvo. El cloro y el manganeso se recuperaban para reutilizarse y el subproducto principal era arena sílice fina, además de los cloruros de los otros metales.

    Este proceso no llegó a ser importante en el comercio.

    EL PROCESO DE REDUCCION DEL ALUMINATO.

    Bonnier ha descrito la electrólisis del aluminato de sodio y en, particular, los baños de aluminato que contienen calcio, bario o magnesio para obtener aleaciones de diversas composiciones de aluminio - calcio, aluminio - bario y aluminio - magnesio. Los baños podían operarse a temperaturas significativamente mas bajas, llegando algunas hasta 700 - 800°C, aunque este proceso no es muy practico lamentablemente.

    CAPITULO IV

    En este capítulo se describirá el proceso de obtención del aluminio y el proceso de purificación del mismo, esto después de haber hecho la selección de los mismos en el capítulo anterior.

    Los procesos que se seleccionaron fueron los siguientes:

  • Proceso Bayer para la producción de alúmina.

  • Obtención electrolítica del aluminio.

  • Purificación del aluminio con cloro gaseoso.

    • Las ventajas y desventajas de cada uno de ellos se mencionaron en el capítulo anterior después de haber descrito todos los procesos existentes para la obtención y purificación del aluminio.

    PROCESO BAYER PARA LA OBTENCIÓN DE ALÚMINA

    El proceso Bayer es el más usual para refinar la bauxita, que se digiere con solución caliente de sosa cáustica para que la alúmina quede en solución en forma de aluminato de sodio. Después de separar el líquido del residuo insoluble, se precipita el trihidrato de alúmina, Al(OH)3 y se calcina para producir la alúmina pura que se envía a las plantas de reducción.

    La bauxita se machaca y se lava en las minas para quitarle la arcilla y luego se seca para facilitar y economizar el transporte. En las plantas de proceso Bayer se pulveriza muy bien la bauxita, se pone en digestores con lejía que queda de un ciclo anterior y cantidades suficientes de cal y carbonato sódico para obtener la necesaria concentración de hidróxido de sodio. Después de la digestión por tiempo conveniente y con vapor de 3.5 Kg / cm2, se deja sedimentar el líquido y se filtra para separar el residuo insoluble. Éste lleva gran porción de óxido de hierro y recibe el nombre de lodo rojo. La solución de aluminato sódico es conducida a grandes tanques de precipitación, donde se le añade como cebo trihidrato de aluminio procedente de una operación anterior y se deja enfriar lentamente. Poco a poco se va formando el trihidrato por hidrólisis del aluminato sódico en presencia del núcleo cristalino. El trihidrato granular pasa por espesadores y filtros, y luego se calcina para extraerle el agua libre y combinada. Es preciso efectuar la calcinación a temperatura bastante alta ( por lo común a más de 1000 0 C) para obtener la alfa - alúmina no higroscópica. Esta alúmina calcinada es enviada a las plantas de reducción. La figura 1 es un diagrama de la marcha del proceso Bayer.

    Es importante la proporción de sílice que contiene la bauxita, pues si contiene sílice reactiva, ésta se combina con la alúmina durante la digestión y queda en el lodo rojo un silicato insoluble de sodio y aluminio. Por cada kilogramo de sílice que haya en la bauxita se pierde, aproximadamente, un kilogramo de alúmina y un kilogramo de carbonato sódico anhidro.

    OBTENCIÓN ELECTROLÍTICA DEL ALUMINIO

    El aluminio se obtiene por la electrólisis de la alúmina disuelta en una criolita fundida. La criolita y la alúmina son sólo componentes principales del electrólito. Al electrólito se le agregan MgF2, CaF2 y NaCl que sirven, en lo fundamental, para disminuir la temperatura de fusión. La cantidad de estos aditivos contenidos en el electrólito no excede de 8 - 10 %.

    Por criolita se entiende prácticamente no el compuesto químico Na3.AlF6 sino sus aleaciones con AlF3 y NaF. Para caracterizar la composición del electrólito se usa la relación de criolita que no es más que la relación molar de NaF: AlF3, para el compuesto químico Na3AlF6 (3NaF.AlF3) esta relación es igual a 3. Si el electrólito está enriquecido en el fluoruro de sodio, esta relación es más de 3 y si está enriquecido en el fluoruro de aluminio, la relación es menos de 3. En el primer caso el electrólito se llama alcalino y en el segundo, ácido. Esta relación se mantiene generalmente a un nivel de 2,6 a 2,9, empleando para la corrección de la composición el fluoruro de aluminio y el sodio.

    El proceso de electrólisis se efectúa en una cuba electrolítica llamada también baño de aluminio. El tamaño de la celda depende en gran manera de la corriente de electrólisis que se haya de emplear. La celda electrolítica es una caja de acero revestida interiormente de carbono. El revestimiento de carbono, que se forma con una mezcla de coque, brea y alquitrán, se apisona en la caja de acero y luego se cuece a alta temperatura. La tensión que manejan las celdas es de 5V de los cuales 1.7 son útiles y el resto se consume por resistencia. Las celdas se colocan en serie, para que constituyan conjuntos de 200, 500 y hasta 1000 V. La caída de voltaje a través de una celda es de 5 a 6 V. Actualmente la intensidad llega a alcanzar valores del orden de 100 a 125,000 A.

    El dispositivo de cátodo está dotado de una envoltura revestida interiormente de la capa de material refractario y de carbono. El cátodo sirve de superficie del aluminio líquido que se halla en contacto con el electrolito.

    El revestimiento lateral de carbono junto con la solera forman un baño cuya profundidad es de 400 a 600 mm. En el baño se hallan el aluminio fundido y la criolita. La corriente eléctrica se suministra por las barras de acero a las barras conductoras dispuestas en un lado y cerca del nivel de la celda.

    El dispositivo de ánodo consta del ánodo de carbón sumergido parcialmente en el electrólito. Los ánodos de carbono se hacen con una mezcla similar a la de la celda electrolítica y se cuecen para darles densidad, dureza y solidez. Por lo común, son de sección cuadrada o rectangular y de 30 a 50 cm de largo. Estos ánodos se suspenden de una barra colectora que se puede alzar o bajar según sea necesario. También se puede variar la altura de un solo ánodo. El carbono del ánodo se oxida en el curso de la electrólisis y se convierte en dióxido de carbono.

    La alúmina se suministra al baño por arriba. Con ello, debido al enfriamiento por el aire del ambiente aparece la costra del electrólito. En la superficie lateral se forma una capa del electrólito solidificado, llamada guarnición, que protege el revestimiento contra la destrucción, protege el baño contra el frío y evita que la corriente se pierda a través del revestimiento de carbón lateral. El electrolito puede ser criolita, pero se acostumbra agregarle algo de fluoruro de calcio para reducir el punto de fusión y aumentar la fluidez del baño. Actualmente se emplean de ordinario los baños de aluminio monoanódicos con un ánodo de autococción y el suministro de corriente por la parte superior de éste.

    El aluminio fundido es más pesado que el electrolito de criolita y se acumula en la solera del baño debajo de la capa del electrolito, donde sirve de cátodo. El aluminio se extrae de ordinario dentro de tres o cuatro días con ayuda del caldero de vacío o el sifón. A veces el aluminio se evacua una vez por día.

    A causa de la oxidación electrolítica de los ánodos se consumen aproximadamente 2/3 de kilogramo de carbono por cada kilogramo de aluminio metálico que se produce. Las impurezas de los ánodos ( hierro o silicio) se disuelven en el baño, se reducen a la vez que la alúmina y contaminan el aluminio metálico; por tanto, es indispensable que sean muy puros los materiales con que se hacen los electrodos de carbono.

    Es algo limitada la solubilidad de la alúmina en el electrolito. El baño tiene normalmente 5% de alúmina en solución, y cuando se reduce bastante esta proporción, por ejemplo, a 3%, se produce el llamado efecto de ánodo, que se manifiesta en aumento súbito de la caída de voltaje a través de la celda, acrecentamiento del calor generado en la celda y formación de arco entre los ánodos de carbono y el electrolito. Añadiendo más alúmina al electrólito y agitándolo se suprime rápidamente dicho efecto del ánodo. Entonces el electrolito moja los ánodos como en la operación normal, y continúa rápidamente la electrólisis hasta que se vuelve a reducir considerablemente el contenido de alúmina y se produce otro efecto de ánodo.

    CINÉTICA DE LA REACCIÓN

    La masa fundida de criolita y alúmina puede considerarse como una solución iónica constituida por Al3+, Na+, Ca2+, Mg2+ y otros cationes y por los aniones AlF6-, F-, Cl-, AlO33-. Bajo la influencia del campo electrolítico aplicado, al cátodo se desplazan los cationes, pero se descargan en éste, en primer lugar, los iones de aluminio, puesto que el aluminio es un metal más electropositivo en comparación con el sodio, magnesio y calcio.

    Hacia el ánodo se trasladan todos los aniones, pero se descargan aquí solamente los iones AlO33- que son más negativos.

    El proceso se puede representar en tal forma:

    Aluminio
    .... (1)

    El oxígeno desprendido interacciona con el carbono del ánodo, formándose la mezcla de gases CO y CO2 que se van a la atmósfera.

    Por consiguiente, el proceso de electrólisis se reduce de hecho a las siguientes reacciones sumarias:

    Aluminio
    = 2Al + 3CO; .... (2)

    Al2O3 + 1 ½ C = 2Al + 1 ½ CO2 .... (3)

    Como resultado se consumen la alúmina y el carbono de los electrodos y se obtienen el aluminio y los óxidos de carbono.

    Los gases anódicos succionados del baño contienen el flúor, alquitranes y partículas pulverizadas de AlF3, Al2O3 y criolita. Los gases se someten a la depuración eliminando el polvo con el fin de utilizarlo y no contaminar la atmósfera.

    Para fabricar 1 T de aluminio se necesitan cerca de 2 T de alúmina, 0.7 T de pasta anódica, 0.1 T de criolita y otros fluoruros y cerca de 18 MWh de energía eléctrica. La energía eléctrica constituye más de 30 % de costo de aluminio y cerca de 50 % de costo está constituido por las materias primas y otros materiales que toman parte en el proceso.

    capitulo v

    en este capitulo se aplicarán las metodologías de identificación; jerarquización de riesgos potenciales .

    tambien se establecerá en base al punto anterior, los sistemas de control adecuados para reducir la posibilidad de accidentes en el proceso y determinaremos la magnitud ocasionada por algun evento (o contingencia)

    CAPITULO VI

    PROGRAMA PARA DETERMINAR LA NUBE TOXICA

    En este capitulo se proporcionara el listado del programa en Fortran así como el archivo ejecutable en diskette.

    listado del programa

    PRINT *,'********************************************************'

    PRINT *,'*PROGRAMA PARA PROVEER DE UNA ESTIMACION DEL AREA DE *'

    PRINT *,'*RIESGO O DE EXCLUSION GENERADA POR UNA FUGA DE UN GAS *'

    PRINT *,'*"CLORO", QUE EN ESTE CASO TIENE UNA ATMOSFERA TIPO "F"*'

    PRINT *,'*Y UNA VELOCIDAD DEL VIENTO DE 1.5m/s. *'

    PRINT *,'********************************************************'

    PRINT *,'INTRODUCIR GASTO DE EMISION DE VAPOR DEL GAS (Q[=]g/s)='

    READ *,Q

    QE=Q*1E+6

    PRINT *,'INRODUCIR LA ALTURA EMISION (HE[=]m)='

    READ *,HE

    U=1.5

    PI=3.1416

    PRINT *,'INRODUCIR LA DISTANCIA VIENTO ABAJO DE LA FUGA (X[=]Km)='

    10 READ *,XM

    X=XM*1000

    IF (X.LE.1000) THEN

    SY=34*XM**0.894

    SZ=14.35*XM**0.740-0.35

    ELSE

    SY=34*XM**0.894

    SZ=62.6*XM**0.180-48.6

    ENDIF

    C=(QE/(PI*SY*SZ*U))*EXP((-0.5)*(HE/SZ)**2)

    PRINT *,'--------------------------------------------------------'

    PRINT *,' X(km) SY(m) SZ(m) C(microg/m^3)'

    PRINT *,'--------------------------------------------------------' '

    PRINT 30,XM, SY, SZ, C

    PRINT *,' '

    PRINT *,' '

    30 FORMAT (2X,F10.2,3X,F10.2,3X,F10.2,6X,F10.2,2X)

    IF (C.GE.5E+8) THEN

    PRINT *,'INTRODUCIR OTRA DISTANCIA VIENTO ABAJO DE LA FUGA (X)'

    PRINT *,'HASTA ENCONTRAR LA DISTANCIA QUE NOS ARROJE LA '

    PRINT *,'CONCENTRACION MAXIMA PERMITIDA (TLV=0.5ppm)'

    GOTO 10

    ELSE

    PRINT *,'ESTAS SON LAS DISTANCIAS MINIMAS DE EVACUACION Y LA'

    PRINT *,'CONCENTRACION EN CASO DE QUE EXISTIERA UNA FUGA'

    PRINT *,'--------------------------------------------------------'

    PRINT *,' X(km) SY(m) SZ(m) C(microg/m^3)'

    PRINT *,'--------------------------------------------------------' '

    PRINT 30,XM, SY, SZ, C

    ENDIF

    END

    anexo i

    Aquí se mencionara el proceso mediante la cual se podra hacer el reciclado del aluminio.

    Mini - planta para el reciclaje de aluminio

    Todo el aluminio metálico que se necesita para el consumo ya ha sido extraído y producido. Lo que es ecológicamente aconsejable es reciclarlo . En la mayoría de los casos el reciclaje es efectuado mediante la fusión de la chatarra de aluminio ; pero este proceso consume energía y si bien es simple es relativamente caro .

    Lo que sugerimos en esta página es el reciclado hidrometalúrgico de las chatarras de aluminio.

    Una "mini-planta", una planta muy pequeña y contínua mediante la aplicación del "proceso Bayer", proceso que es utilizado corrientemente para la extracción del aluminio de la Bauxita mineral. Todos Uds.conocen que el aluminio es anfótero, esto quiere decir que es soluble en una base fuerte ,tal como el hidróxido de sodio o el hidróxido de potasio.

    Ahora, digamos que Ud. se consigue:

    3.81 tm de chatarra de aluminio

    Ud. la disolverá en hidróxido de sodio, como sigue:

    3.81 tm / 30 días= 127 kg/día

     Siguiendo la ecuación:

    Aluminio

    Como Ud.puede ver , los flujos por minuto son muy bajos, y si Ud. usa las bombas apropiadas Ud.tendrá una planta muy pequeña. Pero, en este paso Ud.deberá saber de antemano que la normalidad de la solución de NaOH será= 4.0 y deberá conocer el gráfico que sigue:

    Aluminio

    La reacción es exotérmica y la máxima temperatura que se alcanza es de 98 grados centígrados. Si ud.tiene 90 minutos de reacción y los flujos por minuto indicados más arriba , ud.tendrá el volúmen requerido por el reactor de disolución. ( realmente ud.requerirá uno del doble del tamaño y con rompedores de burbujas )

    Ahora se aplica la reacción siguiente:

    Aluminio

    Esta reacción requiere la presencia de hidróxido de aluminio previamente formado ("semilla". El tiempo de formación del hidróxido es de 72 horas con agitación lenta y a temperatura ambiente.

    Luego de este paso el producto es separado de su licor madre ( hidróxido de sodio con una pequeña proporción de aluminio disuelto ) a ser reciclada al primer paso.

    Luego, el hidróxido de aluminio es lavado, secado y empacado apropiadamente.

    Nota.-El hidróxido obtenido es el hidróxido de aluminio cristales, del tipo "gel" hablaremos en otra página.

     

    En el manual de Temple C.Patton's hallamos lo siguiente:

    "Casi todo el aluminio comercial es producido a partir de la bauxita. Este material ha sido extensamente en la producción de productos químicos de aluminio y catalizadores. Entre estos se hallan el Sulfato de Aluminio el cual es producido en mayor cantidad que cualquier otro compuesto de aluminio. Compuestos químicos de alta pureza producidos a partir del alúmina hidratada han sido usados en: compuestos farmacéuticos (NT.-gel-), tintes para textiles, grasas lubricantes, fabricación de pigmentos, en el procesado de la lana, tratamiento de agua, vidrio, esmaltes de vidrio, y esmaltes cerámicos.

    ¨Un grado especial de alúmina hidratada, que tenía un tamaño de partícula de 1 micrón fué producida en los años 30. Debido a su tamaño de partícula, este material más fino halló mayores usos que los compuestos de alúmina hidratada anteriores. Algunas de sus aplicaciones han sido para: blanquear papel, en el pulimento dental, en la prevención de la formación de arcos eléctricos en los aislantes eléctricos hechos de plástico , para producir superfícies de pintado superiores, para reemplazar al dióxido de titanio en pinturas y tintas, para mejorar la adhesividad de los compuestos catalizadores, y para impartir suavidad y textura a ciertos cosméticos...¨

    ¨La alúmina hidratada se aplica como extendedor y pigmento de relleno en adhesivos, caucho, tintas, pinturas, plásticos, cosméticos and dentífricos...La alúmina hidratada es utilizada como pigmento extendedor en las pinturas a base de látex y en el papel en donde la capacidad cubriente, el brillo y la luminnosidad son importantes.La ventaja mayor de las alúminas hidratadas en estas aplicaciones es que ellas pueden substituir hasta en el 25% al dióxido de titanio hallado normalmente en tales aplicaciones, incrementando el brillo y disminuyendo costos sin sacrificar la opacidad.¨

     

     

    anexo ii

    En este anexo se hara mencion del ciclo de reciclaje de el desecho catódico carbonoso (DCC) consistente este de la porción carbonosa del revestimiento del casco de las celdas.

    RECICLAJE DE DESECHOS CATÓDICOS CARBONOSOS EN LA INDUSTRIA DEL ALUMINIO

    La producción electrolítica de aluminio como todo proceso industrial genera desechos industriales, uno de ellos, el desecho catódico carbonoso (DCC) consiste en la porción carbonosa del revestimiento del casco de las celdas después de la desincorporación de estas, dicho desperdicio no es actualmente usado en ninguna ,aplicación ya que posee altos contenidos de sales, producto de sus condiciones de trabajo en las celdas de reducción(1,2,3,4,5). Debido a esto, los desechos catódicos son enviados a patios de almacenamiento donde conforman depósitos que atentan contra el medio ambiente, como se ilustra en la Figura 1. CVG Venalum, consciente de la necesidad de minimizar el impacto de sus procesos sobre el medio ambiente, ha planteado varias alternativas de manejo de sus DCCs. En este orden de ideas, el presente trabajo presenta los resultados obtenidos del estudio de uso de los DCCs en la fabricación de ánodos precocidos (6,7) (electrodos usados para introducir la corriente eléctrica a las celdas). El objetivo del trabajo es observar la variación que pueda causar el DCC en las propiedades de los ánodos, al emplearse como un componente del ánodo precocido, además de buscar condiciones industriales aceptables en las que pueda ser empleado el DCC.

    Aluminio

      El diseño experimental de la investigación (8,9,10), parte desde la obtención de la fracción carbonosa de los desechos, para su posterior trituración, limpieza y clasificación de acuerdo a las especificaciones de la fabricación de ánodos. Para fabricar los ánodos con DCC se empleó un equipo a escala banco diseñado para fabricar probetas anódicas y caracterizar todas las propiedades normalmente controladas industrialmente de acuerdo a las normas ASTM, ISO y DIN. El efecto del DCC sobre el comportamiento de las propiedades anódicas fue estudiado para tres proporciones de DCC, i.e., 0%, 10% y 20% de DCC presente en la composición química de las probetas anódicas. Los resultados del estudio señalan mejoras en algunas propiedades (Figura 2), como es el caso de la densidad, conductividad térmica, módulo de Young's, no así para la reactividad de las probetas anódicas al CO2 y aire las cuales para los porcentajes de DCC estudiados en este trabajo fueron mayores a los limites aceptables. No obstante, analizando la tendencia de los resultados se observa que es factible técnicamente emplear los DCC como materia prima en la fabricación de ánodos, usándose éstos en porcentajes menores al 2%. Alternativamente debido a la mejora de las propiedades eléctricas de los ánodos al incorporar DCC, se pueden fabricar ánodos con cantidades de DCC inferiores al 10 % para su uso en la cocción eléctrica de las celdas.  

    Aluminio

    Palabras clave: reciclaje, desecho, ánodo, propiedades, escala banco.

    BIBLIOGRAFIA

    Tecnología Química General Vol. 2 I.P. Mujliónov, A. YA. Averbuj.

    Segunda Edición 1985 Editorial Mir Moscú.

    Metalurgia General V.G Voskobóinikov, VA. Kudrin, AM. Yákusheb

    Segunda Edición 1982 Editorial Mir Moscú.

    GRIOTHEIM, Kai ."Undertanting the Hall-Heroult Process for Production of Aluminium". Aluminium-Verlag. 1986.

    Lossius, L. P. "Melt Penetration and Chemical Reactions in Carbon Cathodes during Aluminium Electrolysis. II. Industrial Cathodes". Light Metals 1993.

    Lossius, L.; BRILLOIT, P. "Melt Penetration and Chemical Reactions in Carbon Cathodes during Aluminium Electrolysis. I. Laboratory Experiments". Light Metals 1993.

    MORTEN, Sorlie; "Cathode in Aluminium Electrolysis". 2da Edición. Aluminium-Verlag. 1994.

    TURPIAL, Juan "Minerales de Aluminio. Fabricación de Alúmina (Proceso Bayer). Fabricación del Aluminio (Proceso Hall-Heroult)". UNEXPO 1985.

    MURGIA, A. ; BELLO, V. "Some Experiences in Prebaked Anode Production". Light Metals 1978.

    BELISTKUS, David. "Effects of Butts Content, Green Scrap, and Used Potlining Additions on Bender Scale Prebaked Anode Properties". Light Metals 1980.

    ADRIEN, R. J. "A Process for Treatment and Recovery of Spent Potliner (SPL)". Light Metals 1996.

    BLAYDEN. "Spent Potliner Leaching and Leachate Treatment". Light Metals 1987.

    PAWLEK, Rudolf P. "Spent Potlining: Water Soluble Components, Landfill and Alternative Solutions". Light Metals 1993.

    Cuadro 1. Distancias de separación aproximadas ( de la fábrica a la instalación) que se sugieren para las fábricas que entrañan riesgos de accidentes mayores.

    Metodos de identificación de daños

    1.- Revisión de Documentos y dibujos.

    2.- Auditoría de Seguridad.

    3.- Escalas Relativas de Riesgo.

    4.- Análisis `¿ Qué sucede si…?' (What if ).

    5.- Análisis de Efectos y Modos de Fallas (FMEA).

    6.- Análisis de Arbol de Fallas (FTA).

    7.- Análisis de Arbol de Eventos.

    8.- Análisis de Causa-Consecuencia.

    9.- Análisis del error humano.

    10.- Estudio de Operabilidad y Daños (HAZOP).

    INICIALIZACIÓN BÁSICA DE UNA FALLA

    (COMP. DE FALLA)

    EVENTO BÁSICO

    EVENTOS NO DESARROLLADOS DEBIDO A LA CARENCIA DE INFORMACIÓN O SIGNIFICADO

    OCURRE COMO RESULTADO DE EVENTOS EN UN NIVEL MÁS BAJO, ACTUANDO A TRAVES DE ENTRADAS LÓGICAS

    NO DESARROLLADO

    EVENTO INTERMEDIO

    METODOLOGÍA HAZOP

    1.- Nodos de Estudio

    2.- Intento de Diseño

    3.- Palabras guía, parámetros y desviaciones.

    4.- Causas de desviaciones.

    5.- Consecuencias de desviaciones.

    6.- Respuesta anticipada

    7.- Acciones sugeridas.

    8.- Procesos iterativos

    PALABRAS GUÍA BÁSICAS

    1.- No

    2.- Mas (Mas alto…)

    3.- Menos (Más bajo…)

    4.- A parte de

    5.- Parte de

    6.- En vez de

    7.- Inverso

    DIAGRAMA DE FLUJO DE UN ANÁLISIS HAZOP

    1.- Seleccionar un DTI

    2.- Seleccionar un Recipiente

    3.- Explicar la finalidad general del recipiente asociado con la tubería

    4.- Seleccionar una línea

    6.- Seleccionar un parámetro

    7.- Verificar una desviación para aplicar una palabra guía

    8.- Examinar las causas posibles de una desviación

    9.- Examinar las consecuencias

    10.- Detectar los daños

    11.- Realizar un control escrito de lo elaborado

    12.-Repetir de 7-11 las palabras guía para todas las desviaciones de cada parámetro

    13.- Repetir de 6-12 para todos los parámetros

    14.-Marcar las líneas sobre el DTI que ha sido completada

    15.- Repetir de 4-14 para cada línea mayor

    16.-Seleccionar un sistema auxiliar

    17.- Explicar la finalidad de los sistemas auxiliares

    18.- Repetir de 6-13 para cada sistema auxiliar

    19.- Marcar el sistema auxiliar sobre un DTI que ha sido completado

    20.- Repetir de 16-19 para cada sistema auxiliar

    21.- Explicar la finalidad del recipiente

    22.- Repetir de 6-13 para cada recipiente

    23.- Marcar el recipiente sobre el DTI que ha sido revisado

    24.- Repetir 2-23para cada recipiente sobre el DTI

    25.- Marcar el DTI cuando ha sido completado

    26.- Repetir 1-25 para todos los DTI's

    Aluminio



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    Enviado por:Jose Luis Franco Zamudio
    Idioma: castellano
    País: México

    Palabras clave:
    QuímicaRiesgosProceso industrialObtenciónPropiedadesPurificaciónControlNube tóxicaReciclado
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