API Rp 581 Parte 3 - Analisis de Consecuencias

API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO

API RP 581 PARTE 3 ANALISIS DE CONSECUENCIAS EN UNA EVALUACIÓN API IBR

1 CAMPO DE APLICACIÓN El calculo de las consecuencias de una fuga o ruptura de un componente para uso en un IBR de API se cubre en este documento. Este documento es la parte tres de un juego de tres volúmenes presentando la metodología de IBR de API. Estas otras dos partes son: Parte 1- Planeamiento de Inspección Usando Tecnología de IBR de API y parte 2 – probabilidad de falla en IBR de API. Las consecuencias calculadas usando el procedimiento de esta parte no tienen la intención de ser utilizados en un análisis de consecuencias riguroso de un componente, tales como los utilizados en el diseño de la unidad, ubicación del equipo y con propósitos de seguridad. Sin embargo, los métodos provistos por el nivel dos: Análisis de Consecuencias son consistentes con estos enfoques. En lugar de eso, el método de consecuencias provisto en esta parte está intencionado para ser usados en una metodología de IBR de la API que provee una jerarquizacion de riesgos y un plan de inspección para un componente sujeto a condiciones ambientales y de proceso típicamente encontrados en la industria petroquímica y de refinerías.

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3 DEFINICIONES 1. Aerosol. Gotas lo suficientemente pequeñas como para ser arrastrado en un flujo de vapor.

2. Dispersión atmosférica. El bajo impulso de una mezcla de gas o vapor con el aire. La mezcla es el resultado de un turbulento intercambio de energía, que es una función de viento (formación mecánica de remolino) y del Perfil de temperatura atmosférica (formación terminal de remolino).

3. La temperatura de auto ignición. La temperatura más baja para un fluido que pueda causar la ignición de la mezcla sin una fuente de ignición .

4. BLEVE. ("Boiling liquid expanding vapor explosion"). Expansión explosiva de liquido cuando se evapora, que se produce a partir de la liberación repentina de una gran masa de líquido a presión a la atmósfera. Una causa primaria es una llama externa que inciden en el depósito de un tanque por encima del nivel de líquido, lo que debilita la coraza resultando en una ruptura repentina.

5. Costos de Interrupción de Negocios. (Consecuencias Financieras) Incluye los costos que están asociados con cualquier incumplimiento por parte de los equipos en una planta de proceso. Estos incluyen pero no están limitados a, el costo del equipo, reparación y sustitución, también el tiempo asociado cuando el equipo este en reparación ó sustitución, los costos debido a los posibles lesiones relacionadas por una falla, y los costo de limpieza ambiental.

6. Consecuencia. El resultado de un evento o situación cualitativa o cuantitativa, que se produzca una pérdida ó lesión, desventaja o ganancia.

7. Análisis de las consecuencias. El análisis de los efectos esperados de casos incidentales resultantes independiente de su frecuencia o probabilidad

8. Área consecuencia. Refleja la zona en la que los resultados de una avería del equipo se harán evidentes .

9. Consecuencia de modelado. Predicción de las consecuencias de fallas basadas en un juego de ecuaciones empíricas, utilizando la velocidad de emisión (para emisiones continuas) o masas (para emisiones instantáneas) como entradas.

10. Emisión continúa. Una emisión que ocurre dentro de un periodo de tiempo prolongado, permitiendo al fluido el dispersarse en forma de una elipse alongada.

11. Punto crítico. El estado termodinámico en el cual las fases liquido o gas de una sustancia coexisten en equilibrio a la temperatura más alta posible. A temperaturas más altas de la crítica no puede existir una fase liquida

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12. Deflagración. La reacción química de una sustancia en la cual el frente de la reacción avanza dentro de una sustancia no reactiva a velocidad subsónica. Donde se produce una onda de estallido que puede tener el potencial de causar daño, se utilizara el término deflagración explosiva.

13. Gas Denso. Un gas con una densidad mayor a la del aire a temperatura ambiente.

14. Detonación. La liberación de energía causada por una reacción química extremadamente rápida en la cual el frente de reacción avanza dentro de la sustancia no reactiva a una velocidad supersónica.

15. Dispersión. Una nube de vapor se formara después de la emisión de un vapor o líquido volátil al ambiente. La nube de vapor es dispersada al mezclarse con el aire hasta que la concentración alcanza eventualmente un nivel seguro o es encendida.

16. Arrastre. La suspensión de un líquido como aerosol en la dispersión atmosférica de una emisión de dos fases o la aspiración de aire en una descarga en chorro.

17. Árbol de eventos. Muestra visualmente la posible cadena de eventos que puede llevar a la probabilidad de una resultante inflamable; usado para mostrar como la probabilidad de varios eventos individuales debe ser combinada para calcular la probabilidad de la cadena de eventos.

18. La bola de fuego. El quemado atmosférico de una nube de combustible-aire en el cual la energía es mayormente emitida como calor radiante. El núcleo de la emisión de combustible consiste en combustible casi puro mientras que la capa externa en la cual la ignición ocurrió inicialmente es una mezcla inflamable de combustible-aire. A medida que las fuerzas de empuje de los gases calientes empiezan a dominar, la nube encendida se eleva y se vuelve esférica en su forma.

19. Rango de Inflamabilidad. Diferencia entre los límites superior e inferior de inflamabilidad

20. Consecuencia Inflamable. Resultado de la emisión de un líquido inflamable al ambiente

21. Llamarada La combustión de un vapor o mezcla aérea inflamable en la cual la flama atraviesa la mezcla en una velocidad menor a la del sonido, así que se genera un sobre presión dañina insignificante.

22. Temperatura de punto de inflamación. Temperatura sobre la cual un material puede encenderse dada una fuente de ignición.

23. Estudio de operabilidad y peligros (HAZOP). Ejercicio de lluvia de ideas estructurada que utiliza una lista de palabras guía para estimular la discusión del equipo. Las palabras guía se enfocan en parámetros del proceso, tales como flujo, nivel, temperatura y presión, y luego se ramifica en otras preocupaciones, tales como factor humano, la operación fuera de parámetros normales.

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24. Valor IDLH. Valor de peligrosidad inminente para la vida y la salud

25. Emisión Instantánea. Una emisión que ocurra tan rápido que el fluido se dispersa como una sola gran nube o charco.

26. Grupo de Inventario. Inventario de equipos ligados que pueden contribuir de manera realista masa de fluido a un equipo con fugas.

27. Chorro de fuego. Resulta cuando una emisión de gas, líquido o de dos fases con gran impulso se enciende.

28. Pérdida de contención. Ocurre únicamente cuando se viola un límite de presión.

29. Sistemas de mitigación. Están diseñados para detectar, aislar y reducir los efectos de una emisión de materiales peligrosos

30. Gas flotante neutro Un gas con densidad aproximadamente igual a la de aire a temperatura ambiente.

31. Explosión física. La ruptura catastrófica de un tanque presurizado contenedor de gas.

32. Incendio tipo charco. Se produce cuando una alberca de un material inflamable se enciende.

33. Probit. La variable arbitraria con un significado de 5 y una discrepancia de 1, que es usado en varios modelos de efectos.

34. Lluvia. Cuando un líquido sobrecalentado es liberado a la atmósfera, una fracción de ello destellará en el vapor. Otra fracción puede permanecer suspendida como aerosol. El líquido restante, así como parte del aerosol, caen en lluvia sobre la tierra.

35. Masa liberada. La cantidad de material que será liberado durante una emisión instantánea.

36. Dispersión segura. Se produce cuando un fluido inflamable no toxico, es liberado y luego se dispersa sin ignición.

37. Lado de sobre presión. La presión que puede ser registrada en la pared de una estructura paralela al estallido.

38. Modelo o Termino Origen Un modelo usado para determinar la tasa de descarga, la cantidad total emitida (o tiempo total) de una descarga de material de un proceso, y el estado físico del material de descarga.

39. Modelo de Multi-energético TNO. Un modelo de estallido basado en la teoría de que la energía de explosión es altamente dependiente del nivel de congestión y menos dependiente del combustible en la nube.

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40. Modelo equivalencia TNT. Un modelo de explosión basado en la explosión de una masa termodinámicamente equivalente de TNT.

41. Transmitividad. La fracción de energía radiante que es transmitido desde el objeto radiante a través de la atmósfera hasta un objetivo, la transmitividad es reducida debida a la absorción y dispersión de energía en la atmósfera.

42. Explosión de nubes de vapor. Cuando un vapor inflamable es liberado, su mezcla con el aire formara una nube de vapor inflamable, la velocidad de flama puede acelerar a velocidades muy altas y producir una sobre presión de estallido significante.

4 GENERAL 4.1 Información general El análisis de consecuencias en una evaluación IBR API se desarrolla para asistir en el establecimiento de una jerarquización de equipos en base a sus riesgos. Las medidas de consecuencias presentadas en esta Parte tienen la intención de ser usadas para el establecimiento de prioridades en los programas de inspección. Se proveen metodologías para el análisis en dos niveles. El análisis de consecuencias de nivel 1 esta destinado a ser un método simplificado de trabajo para un número limitado de fluidos peligrosos, se detalla en el apartado 5.0. El Nivel 1 de análisis de consecuencias que está destinado a ser un método simplificado de trabajo que se detalla en el apartado 5.0 para un número limitado de fluidos peligrosos. La metodología de análisis de consecuencias de nivel 2 provista en el párrafo 6.0 esta destinada a ser un análisis mas riguroso y se puede aplicar a un amplia gama de fluidos peligrosos. La metodología especial para el análisis de consecuencias para tanques de almacenamiento atmosférico se cubre en el apartado 7.0.

4.1.1 Categorías de las consecuencias Las principales categorías de consecuencia son analizadas utilizando diferentes técnicas. a) Las consecuencias inflamables y explosivas son calculadas usando árboles de eventos para determinar las probabilidades de varias resultantes (p. ej. Incendios charco, llamaradas, explosiones de nube de vapor), combinadas con el modelado por computadora para determinar la magnitud de la consecuencia. Las áreas de consecuencia pueden ser determinadas en base a lesiones graves del personal y daño a componentes debido a radiación térmica y radiaciones. Las perdidas financieras también se determinan en base al área afectada por la emisión. b) Las consecuencias toxicas son calculadas usando el modelado por computadora para determinar la magnitud del área de consecuencia como el resultado de una sobre exposición del personal a concentraciones toxicas dentro de la nube de vapor. Donde los fluidos son tanto tóxicos como inflamables, la probabilidad del evento toxico asume que si la emisión es encendida, la consecuencia toxica es despreciable (p. ej. Los tóxicos son consumidos en el fuego). Las perdidas financieras también se determinan en base al área afectada por la emisión. c) Las emisiones no inflamable, no toxicas también son consideradas dado que también pueden resultar en consecuencias serias. Las consecuencias debido a salpicaduras de químicos y a quemaduras por vapores a alta temperatura se determinan en base a las lesiones graves al personal. Las explosiones físicas y BLEVEs también pueden causar serias lesiones al personal y daño a componentes. d) Las consecuencias financieras incluyen perdidas debido a interrupción de labores y costos asociados con las emisiones ambientales. Las consecuencias de interrupción de labores son estimadas como una función de las áreas de consecuencias inflamables y no inflamables resultantes.

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4.1.2 Daños colaterales En la metodología IBR API, los daños colaterales tales como la exposición a equipos eléctricos, de instrumentación y de control a emisiones peligrosas no se consideran. Como un ejemplo, pueden ocurrir consecuencias serias retardadas cuando la instrumentación de control se expone a emisiones de cloro.

4.2 Descripción general del Análisis de Consecuencia en IBR API Existen dos niveles disponibles de evaluación el la IBR API para el análisis de consecuencias.

4.2.1 Análisis de las consecuencias de Nivel 1 El análisis de consecuencias de nivel 1 puede ser usado para un número limitado de fluidos representativos. Este método simplificado contiene tablas y graficas que pueden ser utilizadas para el cálculo de las consecuencias de emisiones sin la necesidad de técnicas o software especializado de modelado de consecuencias. Se realizaron una serie de análisis de modelado de consecuencias para estos fluidos referencia usando software de modelado de dispersión, los resultados de los cuales se encuentran incorporados en las tablas de revisión. Las siguientes suposiciones de simplificación se hacen en un análisis de consecuencias de nivel 1. a) La fase del fluido dada la emisión puede ser solamente liquido o gas, dependiendo de la fase de almacenamiento y la fase esperada a ocurrir una vez liberada a la atmósfera, en general, no se hace consideración de los efectos de enfriamiento del liquido que flashea, lluvia, arrastre por chorro liquido o dos fases. b) Las propiedades de fluido para los fluidos representativos que contengan mezclas están basados en valores promedio (p. ej. MW, NBP, densidad, calor especifico, AIT) c) Las probabilidades de ignición, así como las probabilidades de otros eventos de emisión (VCE, incendio charco, chorro de fuego, etc.) se han predeterminado para cada uno de los fluidos representativos como una función de la temperatura, AIT del fluido y el tipo de emisión. Estas probabilidades son constantes y totalmente independientes de la tasa de emisión.

4.2.2 Análisis de las consecuencias de Nivel 2 El análisis de consecuencias de nivel 2 podrá utilizarse en los casos en que las hipótesis del análisis de consecuencia de Nivel 1 no sean válidas. Algunos ejemplos de donde pueden ser necesarios cálculos más rigurosos se muestran a continuación a) El fluido específico no se representa adecuadamente dentro de la lista de grupos de fluidos de referencia provistos en el Análisis de Consecuencias de nivel 1, incluyendo casos donde el fluido es una mezcla hirviente de amplio rango o donde las consecuencias toxicas del fluido no son representadas adecuadamente por ninguno de los fluidos de referencia. b) El fluido almacenado se encuentra cerca de su punto critico, en cuyo caso, la suposición de gas ideal para las ecuaciones de emisiones de vapor no son validas. c) Los efectos de las emisiones de dos fases, incluyendo los arrastres de chorros líquidos así como las lluvias necesitan ser incluidas en la evaluación. d) Los efectos de BLEVEs se incluirán en la evaluación (no incluidas en el análisis de nivel 1) e) Los efectos de explosiones presurizadas no inflamables, tal como sea posible cuando gases presurizados no inflamables (p. ej. Aire o nitrógeno) son liberados durante la ruptura de un recipiente, deberán ser incluidos en la evaluación (no incluidos en el análisis de nivel 1). f) Las suposiciones meteorológicas (véase Anexo 3.A) usadas en los cálculos de dispersión que forman la base de las tablas de revisión del análisis de consecuencias de nivel 1 no representan los datos del sitio.

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4.3 Análisis de consecuencias para fondos de tanque y cursos de coraza Las consecuencias asociadas con tanques de almacenamiento atmosféricos tienen como principal preocupación las perdidas financieras debido a la perdida de contenido y fuga a través del fondo del tanque así como de las fugas y/o ruptura de un curso de coraza del tanque. El procedimiento detallado para el cálculo de estas consecuencias se provee en el párrafo 7.0.

4.4 Procedimiento de cálculo de Análisis de las consecuencias El análisis de consecuencias de emisiones de un fluido peligroso se determina en 12 pasos. Una descripción de estos pasos y la referencia a los párrafos asociados en este documento para los análisis de consecuencias de nivel 1 y 2 se proveen en la tabla 4.1. la figura 4.1 proporciona un diagrama de flujo de la metodología. Tanto para el análisis de nivel 1 como el de nivel 2, se proporciona la metodología y un procedimiento de cálculo detallado para cada uno de los 12 pasos. Para el análisis de consecuencias de nivel 2, los cálculos para varios de los pasos son idénticos que los del análisis de nivel 1, y se hacen referencia a esos párrafos. Los requerimientos especiales y un procedimiento paso a paso para los tanques de almacenamiento atmosférico se muestran en los párrafos 7.1 a 7.12.

4.5 Análisis de Consecuencias de Base Financiera y Área. Los resultados del análisis de consecuencias en esta parte se presentan en términos ya sea de área o de perdida financiera. Los análisis de consecuencia de base financiera se proporcionan para todos los componentes en la IBR API, mientras que los análisis de consecuencias de base área se proveen para recipientes presurizados, intercambiadores de calor, tuberías y componentes contenedores de presión de equipos rotativos, véase tabla 4.2.

4.6 Uso de Modelos de dispersión atmosférica. El cálculo de las áreas de consecuencia asociadas con los varios eventos resultantes (llamaradas, VCEs, etc.) asociados con las emisiones de fluidos tóxicos e inflamables requiere del uso de software de análisis de riesgo capaz de realizar un análisis de dispersión atmosférica (modelado de nubes). Suposiciones y fundamentos adicionales para el calculo de modelos de dispersión IBR API se proporcionan en el Anexo 3.A. En el párrafo 6.7.5 se proporciona información adicional en el uso de modelos de dispersión de nubes.

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4.7 Tablas Tabla 4.1 – Pasos del Análisis en API RBI Análisis de Consecuencias.

Paso

Descripción

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Determine el fluido liberado y sus propiedades, incluyendo el Fase de liberación Seleccione una liberación de con un conjunto de agujeros de diferentes tamaños para determinar el posible calculo de la Gama de consecuencias del riesgo. Calcule el flujo de liberación teórica Estime la cantidad total de fluido disponible para la liberación. Determine el tipo de liberación, continuo o instantáneo, para determinar el método utilizado para la modelación de las consecuencias de la dispersión. Estime el impacto de los sistemas de detección y aislamiento sobre Magnitud de liberación Determine el flujo de las liberaciones y la masa para los análisis de consecuencias. Calcule las consecuencias inflamables/explosivas Calcule las consecuencias toxicas. Calcule las consecuencias no toxicas y no inflamables Determine la probabilidad final el daño ponderado componente y el personal herido en el área de consecuencias. Calcule las consecuencias financieras.

2

3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

Párrafo en esta parte Nivel 1 Nivel 2 Análisis de Análisis de Consecuencias Consecuencias 5.1 6.1 5.2

5.3

6.3 5.4 5.5

5.6 5.7

6.7

5.8 5.9 5.10

6.8 6.9 6.10 5.11 5.12

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Tabla 4.2 – Calculo de Consecuencias Basado en el tipo de Equipo y tipo de Componentes.

Tipo de equipo

Tipo de Componente

Compresor Compresor Intercambiador de calor Intercambiador de calor Intercambiador de calor Tubo Tubo Tubo Tubo Tubo Tubo Tubo Tubo Tubo Bomba Bomba Bomba Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 Tanque 650 RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES RECIPIENTES/SOLOAIRES

COMPC COMP R HEXSS HEXTS HEXTUBE PIPE-1 PIPE-2 PIPE-4 PIPE-6 PIPE-8 PIPE-10 PIPE-12 PIPE-16 PIPEGT-16 PUMP2S PUMPR PUMP1S TANKBOTTOM COURSE-1 COURSE-2 COURSE-3 COURSE-4 COURSE-5 COURSE-6 COURSE-7 COURSE-8 COURSE-9 COURSE-10 TANQUE SEPARADOR SOLOAIRES FILTRO TANQUE REACTOR DOMO DE COLUMNA PARTE MEDIA DE COLUMNA FONDO DE COLUMNA

Tipo de Calculo de Calculo de Consecuencias Basado en Basado en Área Finanzas SI SI SI SI SI SI SI SI NO SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI NO SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI

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4.8 Figuras Propiedades del fluido en almacenamiento y condiciones ambientales Ver 5.1 ó 6.1

Calculo Teórico Ver para todo caso de emisión 5.3 ó 6.3

Rango de Tamaño de Orificio Ver 5.2 ó 6.2

Estimar la cantidad de fluido para liberarse Ver 5.4 ó 6.4

Determine el tipo de emisión (continuo o instantáneo) 5.5 ó 6.5

Valorar los Sistemas de detección y aislamiento 5.6 ó 6.6

Determine las liberaciones y en todo caso la masa liberada Ver 5.7 ó 6.7

Calcular la el área de consecuencia Inflamable Sección 5.8 ó 6.8

Calcular el área de consecuencia Toxica Sección 5.9 ó 6.9

Calcular la el área de consecuencia No-Inflamable No-Toxica Sección 5.10 ó 6.10

Calcular las áreas de consecuencias finales ponderadas Ver. 5.11 ó 6.11

Calcular consecuencias financieras Sección 5.12 ó 6.12 FIGURA 4.1 – Procedimiento de Análisis de Consecuencias

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5 ANALISIS DE CONSECUENCIA NIVEL 1 5.1 Determine el fluido representativo y las propiedades asociadas. 5.1.1 Fluidos Representativos. En el análisis de consecuencias de nivel 1, se selecciona un fluido representativo que se asemeje al fluido contenido en el sistema presurizado a evaluar, de los fluidos representativos mostrados en la tabla 5.1. Debido a que muy pocas corrientes de refinerías y plantas químicas son materiales puros, la selección de un fluido representativo casi siempre involucra la realización de algunas suposiciones. El Anexo 3.A provee una guía para la selección de un fluido representativo cuando no se encuentra una pareja obvia en la tabla 5.1 o cuando el fluido es una mezcla con o sin componentes tóxicos.

5.1.2 Propiedades del fluido En un análisis de consecuencias de nivel 1, las propiedades requeridas para cada fluido representativo han sido determinadas y provistas en la tabla 5.2. Las propiedades del fluido necesitadas para un análisis nivel 1 dependen de la fase del fluido almacenada y se identifican a continuación: a) Liquido almacenado 1) Punto de ebullición normal, NBP 2) Densidad ρ 3) Temperatura de auto ignición AIT b) Vapor o gas almacenado 1) Punto de ebullición normal, NBP 2) Peso molecular, MW 3) Relación de capacidad calorífica de gas ideal, k 4) Calor especifico de presión constante 5) Temperatura de auto ignición AIT Las propiedades de los fluidos (o componentes individuales de mezclas) se pueden encontrar en libros de referencia estándar. En el análisis de consecuencias de nivel 1, el punto de ebullición normal, se usa para determinar la fase del material siguiente a la liberación a la atmósfera y ya sea el peso molecular o densidad se utiliza para determinar la velocidad de emisión, dependiendo de si es gas o liquido lo que es liberado, respectivamente.

5.1.3 Elección de Fluidos representativos para fluidos ácidos o cáusticos En el análisis de consecuencias de nivel 1, la elección apropiada del fluido de referencia para ácidos o cáusticos es ACID. Se deberá seleccionar ACID aunque el fluido no sea inflamable o toxico pero presente un peligro para el personal que pueda estar en contacto al momento de la emisión. ACID se modela como un spray liquido, véase párrafo 5.10.3

5.1.4 Estimación la relación de capacidad calorífica de gas ideal Si el valor de la relación de capacidad calorífica para gas ideal se desconoce, se puede proveer de un estimado si se conoce la capacidad calorífica a presión constante, Cp, en ese caso usando la ecuacion3.1

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La capacidad calorífica a presión constante Cp se puede evaluar usando las ecuaciones dadas en la tabla 5.2

5.1.5 Tipos de fluidos inflamables En el desarrollo inicial de la metodología IBR API, el análisis de consecuencias se realizaba y los resultados se correlacionaban a ecuaciones simples para el analista y se presentaba en tablas de búsqueda. A medida que estos análisis de consecuencias iniciales se estudiaban, se volvió claro la necesidad de realizar ajustes para limitar las áreas de consecuencia a valores razonables así como el arreglar los resultados para emisiones instantáneas versus emisiones continuas y el si esta iba o iba a auto encenderse, véase párrafos 5.8.6 y 5.8.7. a) Fluidos tipo 0 – para el primer juego de fluidos de referencia, las ecuaciones de áreas de consecuencia no fueron arregladas y permanecieron cambios escalón en las ecuaciones. En lugar de eso, se aplicaron factores de ajuste factores de mezclado a las ecuaciones de área de consecuencia. Estos fluidos iniciales se denominan TIPO 0 y pueden encontrarse en la tabla 5.1. b) Fluidos tipo 1 – a medida de que se agregaron fluidos de referencia a la metodología de análisis de consecuencias nivel 1 de IBR API, los ajustes descritos anteriormente se realizaron durante el análisis de consecuencias y las ecuaciones de área de consecuencia resultantes representaron estos ajustes. Subsecuentemente, no se necesito de la aplicación de factores de mezclado en los fluidos de TIPO 1.

5.1.6 Fase de emisión Las características de dispersión de un fluido y la probabilidad de resultados de consecuencias (eventos) después de la emisión son altamente dependientes de la fase (p. ej. Gas, liquido o dos fases) del fluido después de que ha sido liberado al ambiente. La mayoría de la emisiones de unidades presurizadas son emisiones de dos fases, especialmente si el fluido es viscoso y tiene una tendencia a espumar. Los fluidos liberados operando bajo una presión sobre su punto de ebullición se flasheara y producirá una emisión de dos fases. Las pautas para determinar la fase de un fluido liberado al utilizar el análisis de consecuencias de nivel 1 se proveen en la tabla 5.3, si no existen métodos más sofisticados. La consulta del personal de procesos y operación es apropiada para esta determinación. Para VAPOR, la fase de emisión es gas/vapor. Para el fluido representativo, ACID, la fase de emisión siempre es líquido, véase párrafo 5.1.3. En caso de que se deseen cálculos más rigurosos a manera de incluir los efectos de las emisiones flash de dos fases como se describe en el párrafo 6.3.4, se deberá proceder con un análisis de consecuencias de nivel 2. Este análisis requiere de un paquete de propiedades para flashear isoentropicamente (isoentalpico es aceptable) el fluido almacenado de sus condiciones normales a condiciones atmosféricas. Los efectos del flasheo en la temperatura del fluido así como la fase del fluido a condiciones atmosféricas deberán ser evaluados. El arrastre de líquido en la emisión en chorro así como en efectos de lluvia pueden ser evaluados para obtener una evaluación más representativa de las consecuencias de emisión (véase párrafo 6.7.2).

5.1.7 Procedimiento de cálculo a) PASO 1.1 – Seleccione el fluido representativo de la tabla 5.1 b) PASO 1.2 – Determine la fase del fluido almacenado; liquido o vapor. Si es de dos fases, se deberá llevar a cabo un análisis de consecuencias nivel 2. c) PASO 1.3 – determine las propiedades del fluido almacenado. 1) Para líquidos almacenados - ρ – densidad del líquido almacenado, kg/m3 [lb/ft3], se pude estimar de la tabla 5.2 - AIT – temperatura de auto ignición, K [°R], se puede estimar de la tabla 5.2 2) Para vapores almacenados - MW – Peso molecular, kg/kgmol [lb/lbmol], se puede estimar de la tabla 5.2

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO - k – Relación de calor específico de gas ideal, puede estimarse usando la ecuación 3.1 y la Cp determinada usando la tabla 5.2 - AIT – temperatura de auto ignición, K [°R], se puede estimar de la tabla 5.2 d) PASO 1.4 – Determine la fase de estado estable del fluido después de ser liberado a la atmósfera usando la tabla 5.3 y la fase del fluido almacenado en el equipo determinada en el PASO 1.2

5.2 Selección del tamaño de orificio de liberación. 5.2.1 Generalidades Un juego discreto de eventos de emisión o tamaños de agujeros de emisión en el análisis de consecuencias de nivel 1 (y nivel 2). Seria impractico el realizar los cálculos de consecuencias para un espectro continuo de tamaños de orificios de liberación. Limitando el número de tamaños de orificios de liberación, permite que un análisis que sea manejable también refleje el rango de posibles resultantes. Los tamaños de orificios de liberación mostrados en la tabla 5.4 son utilizados en los análisis de consecuencias de nivel 1 y nivel 2. El uso de estos tamaños de orificio de liberación esta basado en el tipo de componente y geometría descrita en el Anexo 3.A. Además, los orificios de liberación están limitados a un diámetro máximo de 16 pulgadas. El diámetro representa un valor práctico máximo para el cálculo de la emisión debido a que las fallas catastróficas generalmente no involucran la desintegración del equipo.

5.2.2 Procedimiento de cálculo Los siguientes pasos son repetidos para cada tamaño de orificio de alivio, generalmente se evalúan cuatro tamaños de orificio. a) PASO 2.1 – basado en el tipo de componente y la tabla 5.4, determine el tamaño de diámetro de los orificios de alivio d. b) PASO 2.2 – determine la frecuencia genérica de falla gff para los n tamaños de orificio de la parte 2, Tabla 4.1 y la frecuencia de fallo genérica total de esta tabla o de la ecuación 3.2

5.3 Calculo de la velocidad de emisión 5.3.1 descripción general Las velocidades de emisión dependen de las propiedades físicas del material, la fase inicial, las condiciones de operación, y el tamaño de orificio de liberación asignado. Se debe seleccionar la ecuación de velocidad de emisión correcta, basado en la fase del material cuando esta dentro del equipo, y su régimen de descarga (sónico o subsónico) a medida que el material se libera, las ecuaciones para flujos de dos fases se omiten por interés de simplicidad. Una suposición conservativa para una emisión de dos fases es el utilizar las ecuaciones de emisiones liquidas, note que esta suposición no intenta implicar que el calculo de áreas de consecuencia serán conservativas si una emisión de dos fases se modela como una emisión liquida. El analista deberá considerar un análisis de nivel dos si la emisión es una de dos fases. En el análisis de consecuencias de nivel 1, la fase inicial o estado del fluido dentro del equipo se requiere que sea definida como ya sea líquido o vapor. La fase inicial de un material peligroso es la fase del fluido almacenado previo a estar en contacto con la atmósfera (p. ej. Flasheo o aerosolizacion no se incluyen a este punto), para sistemas de dos fases (condensadores, separadores de fase, evaporadores, rehervidores, etc.), se requiere de tomar en cuenta algunos juicios hacia el manejo del modelo. En la mayoría de los casos, el elegir un líquido como estado inicial dentro del equipo es mas conservativo, pero puede ser preferible. Una excepción puede ser para sistemas de tuberías de dos fases. Aquí, el inventario aguas arriba

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO deberá ser considerado de manera que si la mayoría del material aguas arriba puede liberarse como vapor, entonces se seleccionara vapor. Los resultados también tienen que ser verificados de acuerdo para conservatismo. También se sugiere que ítems que contengan dos fases, tengan un inventario potencial aproximado de derrame; este podrá ayudar a prevenir la sobre predicción de resultados. Las ecuaciones de velocidad de emisión se proveen en los párrafos siguientes. La fase inicial dentro del equipo puede ser determinada utilizando un solver de propiedades de fluido y esto eliminará las suposiciones en los cálculos de velocidad de emisión.

5.3.2 Calculo de velocidad de emisiones para líquidos La descarga de líquidos a través de orificios de bordes afilados se discute en el trabajo de Crowl y Louvar y puede ser calculado con la siguiente ecuación (3.3)

En la ecuación 3.3 el coeficiente de descarga Cd, para un flujo completamente turbulento de orificios de bordes afilados se encuentra en el rango de 0.66

Diámetro de orificio de liberación, dn (plg) d1 =0.25 d2 = 1 d3 = 4 d4 = min [D, 16]

Tabla 5.4M – Tamaños de orificios de liberación y áreas usadas en IBR API Numero de Orificio de Liberación 1 2 3 4

Tamaño de orificio de liberación Pequeño Mediano Grande Ruptura

Rango de diámetro del orificio (plg) 0 – 6.4 >6.4 – 51 >51 – 152 >152

Diámetro de orificio de liberación, dn (plg) d1 =0.64 d2 = 25 d3 = 102 d4 = min [D, 406]

Tabla 5.5 – Pautas de evaluación de los sistemas de detección y aislamiento Tipo de sistema de detección Instrumentación diseñada específicamente para detectar perdidas de material por cambio de condiciones de operación (p. ej. Perdida de presión o de flujo) en el sistema. Detectores situados para determinar cuando el material se presenta fuera de un recipiente presurizado Detección visual, cámaras o detectores con cobertura limitada Tipo de sistema de Aislamiento Sistemas de aislamiento o apagado activado directamente a la instrumentación del proceso o detectores, sin la intervención del operador Sistemas de aislamiento o apagado activado por operadores en el cuarto de control u otras ubicaciones remotas a la fuga. Aislamiento dependiente de válvulas operadas manualmente

Clasificación de detección A B C Clasificación de Aislamiento A B C

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Tabla 5.6 – Ajustes a la emisión basados en los sistemas de detección y aislamiento Clasificación del sistema Detección Aislamiento A A A B AoB C B B C C

Ajuste a la magnitud de la emisión Reducción de la tasa de emisión o masa en un 25% Reducción de la tasa de emisión o masa en un 20% Reducción de la tasa de emisión o masa en un 10% Reducción de la tasa de emisión o masa en un 15% No existen ajustes a la tasa de emisión o masa

Factor de reducción factdi 0.25 0.20 0.10 0.15 0.00

Tabla 5.7 – Duraciones de fuga basadas en los sistemas de detección y aislamiento Evaluación del sistema de detección

Evaluación del sistema de aislamiento

A

B

A

B

A

C

B

AoB

B

C

C

A, B o C

Duración máxima de fuga, ldmax 20 minutos para fugas de ¼ plg 10 minutos para fugas de 1plg 5 minutos para fugas de 4plg 30 minutos para fugas de ¼ plg 20 minutos para fugas de 1plg 10 minutos para fugas de 4plg 40 minutos para fugas de ¼ plg 30 minutos para fugas de 1plg 20 minutos para fugas de 4plg 40 minutos para fugas de ¼ plg 30 minutos para fugas de 1plg 20 minutos para fugas de 4plg 1 hora para fugas de ¼ plg 30 minutos para fugas de 1plg 20 minutos para fugas de 4plg 1 hora para fugas de ¼ plg 40 minutos para fugas de 1plg 20 minutos para fugas de 4plg

Tabla 5.7M – Duraciones de fuga basadas en los sistemas de detección y aislamiento Evaluación del sistema de detección

Evaluación del sistema de aislamiento

A

B

A

B

A

C

B

AoB

B

C

C

A, B o C

Duración máxima de fuga, ldmax 20 minutos para fugas de 6.4mm 10 minutos para fugas de 25mm 5 minutos para fugas de 102mm 30 minutos para fugas de 6.4mm 20 minutos para fugas de 25mm 10 minutos para fugas de 102mm 40 minutos para fugas de 6.4mm 30 minutos para fugas de 25mm 20 minutos para fugas de 102mm 40 minutos para fugas de 6.4mm 30 minutos para fugas de 25mm 20 minutos para fugas de 102mm 1 hora para fugas de 6.4mm 30 minutos para fugas de 25mm 20 minutos para fugas de 102mm 1 hora para fugas de 6.4mm 40 minutos para fugas de 25mm 20 minutos para fugas de 102mm

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Tabla 5.8 – Constantes de ecuaciones de consecuencias inflamables de daño a componentes

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Tabla 5.8M – Constantes de ecuaciones de consecuencias inflamables de daño a componentes

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Tabla 5.9 – Constantes de ecuaciones de consecuencias inflamables de lesiones a personal

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Tabla 5.9M – Constantes de ecuaciones de consecuencias inflamables de lesiones a personal

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Tabla 5.10 – Ajustes a consecuencias inflamables debido a sistemas de mitigación Sistema de Mitigación Desfogue de inventario, acoplado con sistemas de aislamiento de clasificación B o mayor Sistemas de inundación y monitores de agua contra incendios Solamente monitores de agua contra incendio Sistema de aspersores de espuma

Ajuste al Área de Consecuencia

Factor de Reducción de Área de Consecuencia, factmit

Reduce el área de consecuencia en un 25%

0.25

Reduce el área de consecuencia en un 20%

0.20

Reduce el área de consecuencia en un 5%

0.05

Reduce el área de consecuencia en un 15%

0.15

Tabla 5.11 – Constantes de ecuaciones para consecuencias toxicas para emisiones gaseosas de Acido HF y H2S

Tabla 5.12 – Constante de ecuaciones de consecuencia toxica para emisiones gaseosas de amoniaco y cloro

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Tabla 5.12M – Constante de ecuaciones de consecuencia toxica para emisiones gaseosas de amoniaco y cloro

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Tabla 5.13 – Ecuaciones de consecuencia toxicas para emisiones continuas gas o liquido de químicos misceláneos

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Tabla 5.13 – Ecuaciones de consecuencia toxicas para emisiones continuas gas o liquido de químicos misceláneos

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Tabla 5.13M – Ecuaciones de consecuencia toxicas para emisiones continuas gas o liquido de químicos misceláneos

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Tabla 5.13M – Ecuaciones de consecuencia toxicas para emisiones continuas gas o liquido de químicos misceláneos

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Tabla 5.14 – Criterios de Impacto toxico para Tóxicos Químicos

Nota: Las áreas sombreadas en la tabla superior designan a los fluidos tóxicos y criterios de impacto toxico modelados en el análisis de consecuencias de nivel 1 descrito en 5.9. En el análisis de consecuencias de nivel 2 se requiere de todos los datos para todos los otros fluidos y criterios de impacto toxico

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Tabla 5.15 Costos por Daño a Componentes

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Tabla 5.16 Factores de Costo de material

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Tabla 5.17 Tiempo de Inactividad estimado por equipo, Outage

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Notas: Los tiempos de inactividad enlistados arriba son estimados. El usuario final deberá revisar que estos reflejen sus requerimientos específicos. Tabla 5.18 – Propiedades de fuga de los fluidos

Nota 1: Valores estimados

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Tabla 5.18M – Propiedades de fuga de los fluidos

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5.15 Figuras

Figura 5.1 – Factor de corrección de viscosidad de flujo para líquidos

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Figura 5.2 – Árboles de eventos de emisión para Análisis de Consecuencias de Nivel 1 IBR API

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6 ANALISIS DE CONSECUENCIA NIVEL 2 6.1 Determinación de la composición del fluido y de sus propiedades asociadas 6.1.1 Generalidades El procedimiento para análisis de consecuencias de nivel 2 presentado en este párrafo proporciona las ecuaciones y fundamentos necesarios para el cálculo riguroso de áreas de consecuencia para varios eventos inflamables y tóxicos resultantes. Un índice de estos eventos se provee en la tabla 6.1. Para un análisis de consecuencias de nivel 2, se deberá usar la composición real del fluido, incluyendo mezclas. Los resolvedores de propiedades de fluido permiten al analista el calcular las propiedades físicas del fluido de manera mas acertada. Un resolvedor de fluidos también proveerá la habilidad para realizar cálculos flash para una mejor determinación de la fase de emisión y tomar en cuenta las emisiones de dos fases. En muchos de los cálculos de consecuencias, las propiedades físicas del fluido se requieren tanto a condiciones de almacenamiento así como a condiciones después de su emisión en la atmósfera.

6.1.2 Propiedades requeridas para condiciones de almacenamiento Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 6.1, al inicio del análisis de consecuencias, se utiliza un flash isotérmico para determinar la distribución de fases y las propiedades de la mezcla multi componente de alimentación a la temperatura y presión de almacenamiento. Las fracciones masa y molares se determina así como la composición de cada fase. Las propiedades termodinámicas tales como entropía y entalpía también son calculadas junto con las propiedades de transporte tales como viscosidad y conductividad térmica. Las propiedades requeridas del fluido a las condiciones de almacenamiento para un análisis de consecuencias de nivel 2 se enlistan a continuación. a) Fase de almacenado (vapor, liquido, critico, dos fases) b) Fracción másica de liquido, fracl c) Fracción másica del vapor, fracv d) Peso molecular, MW e) Densidad del liquido, ρl f) Viscosidad de liquido, µl g) Relación de calores específicos de gases ideales, k=Cp/Cv h) Entalpía de la mezcla i) Entropía de la mezcla j) Presión y Temperatura Crítica Tc y Pc k) Temperatura de Auto-Ignición, AIT l) Presión de saturación, Psat, a temperatura de almacenado m) Limites de inflamabilidad, LFL y UFL n) Calor de Combustión HC o) Limites tóxicos (p. ej. IDLH, ERPG. AELG, Probits, etc.)}

6.1.3 Propiedades requeridas a condiciones de flasheo Esta es seguida por el cálculo de un flash isentrópico (requiriendo que la entropía permanezca igual a su valor calculado a condiciones de almacenamiento) a presión atmosférica, Patm, que simule la liberación del fluido desde una fuga o una ruptura en el tanque contenedor. La resultante temperatura de flash, Tf, se determina en conjunto con la distribución de fases y propiedades de cada fase a estas condiciones. La mezcla liberada puede ser tanto fase única liquida, una sola fase vapor o una mezcla de dos fases de ambas como se muestra en la figura 6.1. Las propiedades del fluido requeridas a las condiciones de flasheo para el análisis de consecuencias de nivel 2 se enlistan a continuación.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k)

Fase de flash (vapor, liquido, dos fases) Temperatura de flash, Tf Fracción de flash, fracfsh Densidad del liquido ρl Densidad del vapor ρv Calor especifico del liquido Cpl Calor de combustión del liquido HCl Calor de combustión del vapor HCv Calor latente de vaporización del liquido ΔHv Temperatura de punto de Burbuja del liquido Tb Temperatura de punto de Rocío de los vapores Td

Como se muestra en la figura 6.1, donde el fluido es falseado a una sola fase liquida, el cálculo de la temperatura de punto de burbuja se realiza a una presión atmosférica para encontrar la temperatura Tb, a la cual aparecen las primeras burbujas de vapor. De manera similar, en el caso del caso de una sola fase vapor, el calculo de punto de roció es realizado a presión atmosférica para encontrar la temperatura Td a la cual las primeras gotas de liquido empiezan a condensar. Para fluidos que puedan falsear en dos fases, se requerirá del cálculo de ambos puntos el de burbuja y el de rocío, dependiendo de la composición del fluido a) para fluidos puros o mezclas binarias (dos componentes en mezcla), no se requerirá de cálculos adicionales debido a que en estos casos las temperaturas de punto de rocío y punto de burbuja están a la misma temperatura isentrópica de flasheo, p. ej. Tb=Td=Tf b) Para mezclas multi-componentes, se recurrirá del calculo tanto del punto de burbuja como el de rocío.

6.1.4 Procedimiento de Cálculo a) PASO 1.1- Obtener la composición del fluido almacenado. Para mezclas, concéntrese en los componentes mayoritarios del fluido mezcla e intente el obtener al menos el 90% de la mezcla identificada y cuantificada. Un análisis mas detallado de la composición no es justificado, a menos que existan cantidades pequeñas de materiales tóxicos en la mezcla. b) PASO 1.2 – Usando un “resolvedor" de propiedades de fluido, determine las propiedades del fluido especificadas en 6.1.2 para el fluido a condiciones de almacenamiento. Algunos de las propiedades del fluido requeridas pro el analista, tales como LFL, UFL, Calor de combustión y límites tóxicos pueden requerir de una investigación para su determinación. El analista puede necesitar del uso de Hojas de Seguridad (MSDS) u otras bases de datos del fluido, tales como DIPPR, para determinar estas propiedades. Las reglas de mezclado (p. ej. Principio de LeChatelier para LFL y UFL) están disponibles para la determinación de propiedades de mezclas pero, en general, se puede utilizar un método de ponderación molar para la estimación. c) PASO 1.3 – Usando un “resolvedor" de propiedades de fluidos, realice un flasheo isentrópico (aceptable si isentálpico) y determine la temperatura de flash Tf, la fase de flasheo y la fracción de flash, fracfsh. d) PASO 1.4 – Determine las temperatura de punto de burbuja y punto de rocío del fluido, como sea necesario. 1) para líquidos, determine el punto de burbuja, Tb, a presión atmosférica. 2) para vapores, determine el punto de rocío, Td, a presión atmosférica. 3) para fluidos que se desprendan en dos fases, la temperatura de punto de burbuja Tb y la temperatura de punto de rocío a presión atmosférica. Note que para fluidos puros y mezclas binarias, no se requiere de cálculos debido a que la temperatura de punto de burbuja y la temperatura de punto de rocío son iguales a la temperatura de flash, como se determino en el PASO 1.3

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6.2 Selección del tamaño de orificio de liberación 6.2.1 Generalidades Así como con el enfoque de nivel 1, un juego discreto de eventos de emisión o tamaños de orificio de emisión se utilizan en el análisis de consecuencias de nivel 2. Los tamaños de orificio de liberación mostrados en la tabla 5.4 son usados en el análisis son utilizados en el análisis de consecuencias de nivel 2.

6.2.2 Procedimiento de cálculo El procedimiento paso a paso para la selección de los tamaños de orificio está de acuerdo al análisis de consecuencias de nivel 1, véase párrafo 5.22.

6.3 Calculo de la velocidad de emisión 6.3.1 Modelado de término fuente La cuantificación de las consecuencias en eventos de emisión requiere de cálculos de la cantidad (o velocidad de emisión), la duración de la emisión, y el estado (p. ej. Gas, liquido o dos fases) del material liberado. La terminología utilizada para la determinación de estos parámetros es el modelado de termino fuente. El termino fuente se utiliza como una entrada de varios modelos consecuentes así como en el análisis de dispersión de nubes.

6.3.2 Determinación de la fase de emisión La estimación de la cantidad de emisión o velocidad esta cubierta adecuadamente para líquidos y vapores (gases) en el párrafo 5.3. Para el cálculo de la velocidad de emisión, la fase de emisión debe ser determinada. Nótese que la fase de emisión es diferente a la fase del fluido a condiciones de almacenamiento o a la fase del fluido después del flasheo a la atmósfera como descrito en los párrafos 6.1.2 y 6.1.3. Esta es la fase inmediatamente aguas abajo del punto de liberación y es usada para la selección de la ecuación adecuada para el calculo de la velocidad de emisión a través del agujero o grieta de apertura. Para determinar la fase de emisión, se debe determinar la presión de saturación de fluido almacenado a la temperatura de almacenamiento.

6.3.3 Fuente de emisión de vapor Como se muestra en la ecuación 3.107, si la presión de saturación del fluido a la temperatura de almacenamiento, Psat, es mayor o igual que la presión de almacenamiento, el fluido estará almacenado como un gas o vapor y se liberara como un gas o vapor. En este caso, el cálculo de la velocidad teórica de emisión W, puede ser de acuerdo con la ecuación 3.6 o 3.7. La mayoría de los gases se entrara a medida que son despresurizados a través de un orificio, así que en algunos casos ocurrirá condensación y se deberá considerar la posibilidad de lluvia como se presenta en el párrafo 6.7.2. Para fluidos supercríticos (almacenados por encima de su presión o temperatura critica), la velocidad de emisión puede ser estimada utilizando la ecuación 3.6, sin embargo, en este caso, la relación de calores específicos k, deberá ser evaluada a la temperatura normal de ebullición del fluido mezcla o a condiciones estándar. Esto resultara en una velocidad de emisión conservativa. Métodos más rigurosos, tales como el método HEM Omega puede ser utilizado para calcular la velocidad de emisión de un fluido supercrítico. En

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO algunos casos, los fluidos supercríticos se condensan apenas dada su emisión, y es necesario el considerar lluvia como se presenta en el párrafo 6.7.2.

6.3.4 Fuente de Emisión dos fases Como se muestra en la ecuación 3.108, si la presión de saturación a la temperatura de almacenado, es menor o igual a la presión de almacenado, pero es mayor a la presión atmosférica, el fluido estará almacenado como un liquido pero se liberara como una mezcla de dos fases. En este caso, la velocidad de emisión puede ser estimada conservadoramente la ecuación de líquidos 3.3. Alternativamente, un procedimiento de cálculo mas acertado para flujos de dos fases puede usarse. Para este caso, el efecto del arrastre de líquido en el chorro de salida necesita considerarse así como la lluvia. Los métodos para la evaluación de estos efectos se presentan en el párrafo 6.7.2.

6.3.5 Fuente de Emisión líquida Finalmente, como se muestra en la ecuación 3.109, si la presión de saturación del fluido a la temperatura de almacenamiento es menor que la atmosférica, el fluido estará almacenado como líquido y será emitido como liquido. En este caso, la velocidad de emisión puede ser determinada usando la ecuación 3.3

6.3.6 Procedimiento de Cálculo a) PASO 3.1 – Determine la presión de saturación de fluido almacenado, Psat, a temperatura de almacenamiento b) PASO 3.2 – determine la fase de emisión usando las ecuaciones 3.107, 3.108, 3.109 c) PASO 3.3 – para cada tamaño de orificio de liberación seleccionado en el paso 2.1, calcule el tamaño de área de orificio usando la ecuación 3.8 basada en dn d) PASO 3.4 – para cada tamaño de orificio, calcule la velocidad de emisión, W, para cada area de emisión, determinada en el paso 3.3 1) Para emisiones de líquidos, use la ecuación 3.3 2) Para emisiones de vapor, use las ecuaciones 3.6 o 3.7 3) Para emisiones de dos fases, use la ecuación 3.3, para una aproximación conservadora. Como una alternativa, se pueden utilizar otros métodos para dos fases, tales como el HEM Omega

6.4 Estimación del Inventario de Fluido disponible para emisión 6.4.1 Generalidades La cantidad total de fluido disponible para emisión es estimada de acuerdo a la del análisis de consecuencias de nivel 1, véase parrafo 5.4.

6.4.2 Procedimiento de cálculo El procedimiento paso a paso para la estimación de la masa de inventario de fluido disponible es de acuerdo al párrafo 5.4.3

6.5 Determinación de tipo de emisión 6.5.1 Generalidades El tipo de emisión esta establecido de acuerdo con el análisis reconsecuencias de nivel 1, véase párrafo 5.5

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6.5.2 Procedimiento de cálculo El procedimiento paso a paso para determinar si la emisión esta clasificada como continuo o instantánea es de acuerdo al párrafo 5.5.2

6.6 Estimación del Impacto de sistemas de detección y aislamiento en la magnitud de la emisión. 6.6.1 Generalidades Los efectos de los sistemas de detección y aislamiento están establecidos de acuerdo con el análisis de consecuencias de nivel 1, véase párrafo 5.6.

6.6.2 Procedimiento de cálculo El procedimiento paso a paso para estimar el impacto de los sistemas de detección y aislamiento esta de acuerdo al párrafo 5.6.6.

6.7 Determinación de la tasa y masa de emisión para el análisis de consecuencias 6.7.1 Generalidades A diferencia del análisis de nivel 1, el análisis de nivel 2 toma en consideración las emisiones de dos fases y distingue entre la cantidad de la tasa de emisión teórica que libera a la atmósfera como vapor o como un aerosol (vapor con arrastre de liquido) en forma de un chorro y la cantidad de la emisión que cae al suelo como liquido para formar un charco.

6.7.2 Modelado de lluvia y aerosol Cuando una emisión tiene dos fases, existe una cantidad del líquido que es arrastrada por la porción vapor de la emisión (aerosol). La porción liquida remanente de la emisión, o lluvia, puede ser estimada de acuerdo a la siguiente correlación recomendada por Kletz

Existen otras correlaciones para lluvia de CCPS, Davenport, Prugh y Mudan. La fracción que falsea, a medida que es liberada a la atmósfera puede ser determinada usando un software de propiedades de fluidos al expandir isentrópicamente (isentálpica es aceptable) el fluido de emisión de las condiciones de almacenamiento a las condiciones atmosféricas.

6.7.3 Calculo de tasa de emisiones en chorro y tasa de emisiones en charco Una vez que la tasa de emisión sea determinada y que se estime la fracción de lluvia, la tasa de emisión para el modelado de consecuencias tipo charco, Wpool, y para el modelado de consecuencias tipo chorro Wjet, puede ser el siguiente:

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Note que para la tasa de emisión de choro puede incluir líquido arrastrado. Para calcular la fracción masa del líquido arrastrado en un chorro, utilice la ecuación 3.114

6.7.4 Fuentes de vapor de Piscinas hirvientes y no hirvientes 6.7.4.1 Generalidades Los vapores de evaporación de la superficie de piscinas liquidas, si no son encendidas inmediatamente pueden ser la fuente de nubes de vapor que pueden resultar en llamaradas o explosiones de nube de vapor. La cuantificación de las tasas de vapor es necesaria cuando se determina el impacto de los eventos resultantes. La tasa de fuente de vapor depende de si la piscina es hirviente o no hirviente. La temperatura de punto de burbuja Tb del liquido se requiere para determinar el tipo de análisis a usar para piscinas liquidas en el suelo. 6.7.4.2 Piscinas de líquido hirviente Si Tb Tg, entonces tenemos un caso de piscina liquida no-hirviente (evaporante), donde la temperatura del liquido estará cercana a la temperatura del suelo (después de un tiempo inicial transcurrido), y la presión de vapor justo encima de la piscina será menor que la atmosférica e igual a la presión de punto de burbuja, correspondiente a la temperatura del suelo. Así que, se requiere de un calculo termodinámico adicional para determinar Pbg. La tasa de evaporación en este caso es principalmente limitada por que tan rápido el vapor recién generado puede ser desde la interfase por difusión o convección. La tasa de vapor generado de la superficie de una piscina de liquido no hirviente, erate, puede ser estimada usando la ecuación 3.117 de Shaw y Briscoe

El tamaño de una piscina no hirviente alcanza el estado estable, cuando la tasa de evaporación, erate, es igual a la tasa de emisión, Wpool como se discutió en el párrafo 6.7.3

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6.7.5 Modelo de dispersión de nubes La habilidad para realizar análisis de dispersión de nubes es un componente clave para la realización de análisis de consecuencias de nivel 2. El modelado de una emisión depende de las condiciones del término fuente, las condiciones atmosféricas, los alrededores de la emisión, y el peligro que esta siendo evaluado. El empleo de muchos modelos comercialmente disponibles, incluyendo SLAB, toma en cuenta estos factores importantes y producirá la información deseada para las evaluaciones IBR de nivel 2. El anexo 3.A provee fundamentos en la realización de estos estudios y provee algunas pautas en software disponible. Se puede obtener mas ayuda por parte de Hanna y Divas. El análisis de dispersión es necesitado para determinar varias cosas. Para emisiones inflamable, tales como llamaradas, este normalmente nos ayudara a determinar la porción del área de nube (área huella, ft2, en grado) donde las mezclas aire combustible están entre el limite inferior de inflamabilidad (LFL) y el limite superior de inflamabilidad (UFL). Para VCEs la cantidad de masa inflamable en la nube es requerida. En este caso, cantidad de material inflamable es requerida y por lo tanto el modelo de dispersión de nube debe poder predecir la porción volumétrica dentro de la nube que se encuentra sobre el límite inferior de inflamabilidad de la mezcla. Para emisiones toxicas, el modelo de dispersión de nube debe poder calcular la concentración (ppm o vol%) del componente toxico de la emisión a través de la nube. La porción de la nube, en términos de área de la planta que tiene una concentración mas alta que el criterio de impacto toxico relevante puede entonces ser determinada. El criterio de toxicidad debe estar basado en un valor probit, limitantes tóxicos EPA, IDLH o ERPG.

6.7.6 Procedimiento de Cálculo a) PASO 7.1 – Para cada tamaño de orificio de liberación, calcular las tasas ajustadas de emisión, raten, usando la ecuación 3.13 donde la tasa teórica de emisión, W, es del PASO 3.2, Note que el factor de reducción de la emisión, factdi determinado en el paso 6.4 considera cualquier sistema de detección y aislamiento presente. b) PASO 7.2 – Para cada tamaño de orificio de liberación, calcule la duración de fuga, ldn, de la emisión usando la ecuación 3.15, basada en la masa disponible, massavail, del PASO 4.6 y la tasa ajustada de emisión, raten, del PASO 7.1, Note que la duración de la fuga no puede exceder la duración máxima, ldmax, determinada en el PASO 6.5. c) PASO 7.3 – Determine la fracción másica de lluvia del fluido liberado usando la ecuación 3.110 o 3.111 basado en la fracción de flash calculada en el PASO 1.3. d) PASO 7.4 – Para cada tamaño de orificio seleccionado en el PASO 2.1, calcule la tasa de emisión de líquido que permanece en el suelo para cálculos de piscina, Wpool, usando la ecuación 3.112 e) PASO 7.5 – Para cada tamaño de orificio seleccionado, calcule las tasas de emisión de vapor (incluyendo el líquido arrastrado remanente en el chorro, Wjet usando la ecuación 3.113 f) PASO 7.6 – Calcule la fracción masa del liquido arrastrado, fracent, dentro de la porción chorro de la emisión usando la ecuación 3.114 g) PASO 7.7 – Determine la tasa de fuente de vapor y el área de fuente para los análisis de dispersión de nubes de vapor y llamaradas. 1) Para emisiones de vapor, use la tasa de emisión de chorro, Wjet, establecida en el PASO 7.5 2) Para emisiones de líquido, determine que sea hirviente o no hirviente de acuerdo con el párrafo 6.7.4. Para piscinas hirvientes, calcule la tasa de evaporación, erate, y el radio usando las ecuaciones 3.115 y 3.116. Para piscinas no hirvientes, calcular la tasa de evaporación,

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6.8 Determine las consecuencias inflamables y explosivas 6.8.1 Cálculos de Árbol de eventos 6.8.1.1 Descripción general Los análisis de árbol de eventos determina la probabilidad de que varias consecuencias como el resultado de la emisión de fluidos peligrosos a la atmósfera. Estas probabilidades son luego utilizadas para pesar las consecuencias globales de emisión. El CCPS define un árbol de eventos como “un modelo lógico gráfico que identifica y cuantifica los posible resultantes provenientes de un evento inicial. El árbol de eventos provee una cobertura sistemática de la secuencia de tiempo de propagación de eventos, ya sea a través de una serie de acciones de sistema protectoras, funciones normales de planta e intervenciones del operador (una aplicación preincidente), o donde ocurre perdida de contenido, a través del rango de posibles consecuencias (una aplicación postincidente).” Un árbol global de eventos para la metodología de IBR API se presenta en la figura 6.2. La porción de análisis de consecuencias del IBR API encaja dentro de la metodología de IBR global como se muestra en la figura 6.2. Las probabilidades de perdida de contenido (POL por fuga o POR si es por ruptura) son una función de las frecuencias genéricas de fallo para piezas particulares de equipo y el estado de daño calculado (factor de daño) de la pieza del equipo o componente siendo evaluado. La determinación de las probabilidades de perdida de contenido es cubierta en la parte 2 de este documento. Las probabilidades de perdida de contenido son luego multiplicadas por las probabilidades de eventos determinadas del análisis de consecuencias. Similares a los árboles utilizados por la CCPS para evaluar las consecuencias de emisiones en las unidades de procesos, los árboles de eventos presentados en las figuras de la 6.2 a la 6.4 muestran las resultantes potenciales que pudieran ocre del evento inicial (la emisión). El árbol de eventos par casos de fuga, el cual corresponde a los tamaños de orificio chico, mediano y grande como se discutió en el párrafo 5.2 se muestra en la figura 6.3. El árbol de eventos para el caso de ruptura se muestra en la figura 6.4. 6.8.1.2 Probabilidad de Ignición dada una Emisión Para la emisión de un fluido peligroso, los dos factores principales que definen la resultante del evento son la probabilidad de ignición y el tiempo de ignición, en otras palabras, ignición inmediata contra retardada. Para el análisis de consecuencias de nivel 1, se hace la suposición de que la probabilidad de ignición para una emisión continua es constante y es solamente función del material liberado y del que si esta o no el fluido sobre su temperatura de auto ignición. La probabilidad no incrementa en función de la tasa de emisión. En general, entre mas bajo sea el peso molecular de la emisión la probabilidad de ignición será más alta. Para una emisión instantánea, la probabilidad de ignición incrementa significativamente (Las probabilidades de ignición para el análisis de consecuencias de nivel 1 se presentan en el Anexo 3.A). Como resultado, existe un cambio abrupto en los resultados de consecuencia de nivel 1 entre las emisiones continuas y las instantáneas. Una emisión instantánea se define como cualquier emisión mayor a 4536kg [10000lb] en 3 minutos el cual es un equivalente a una tasa de emisión de 25.2kg/s [55.6lb/s]. Una emisión continua de 24.5kg/s puede tener una consecuencia mucho menor que una emisión instantánea a 25.2kg/s del mismo material. Por lo tanto, el análisis de consecuencias de nivel 1 incluye un mezclado de los resultados calculados de una emisión continua e instantánea (véase párrafo 5.8.7). Un estudio por Cox, Lee y Ang en 1990 indica que la probabilidad de que una emisión inflamable se encienda es proporciona a la tasa de emisión del material inflamable. Investigación adicional sobre probabilidades de ignición se proporcionan en [17]. La curva de ajuste para el trabajo de Cox, Lee y Ang puede observarse como las curvas mas bajas en la figura 6.5. a figuras 6.5 y 6.5M aplican para líquidos y las figuras 6.6 y 6.6M aplica para vapores. Las curvas adicionales provistas en esta figura, están extrapoladas para asemejar a los valores constantes asumidos en el análisis de nivel 1 provistos en las tablas A.3.3 a A.3.6 del Anexo 3.A. Estas curvas toman en consideración las tasas de emisión y el peso molecular. El uso de estas curvas elimina la necesidad para mezclar los resultados entre resultados de continuo e instantáneo requerida en el análisis de consecuencias de nivel 1. Para el análisis de consecuencias de nivel 2, la fracción masa del fluido inflamable en el fluido mezcla de la emisión, mfracflam, deberá conocerse para calcular la tasa de emisión del material inflamable:

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Las porciones de líquido y vapor de la tasa de emisión inflamable se determinan usando las ecuaciones 3.119 y 3.120

Como una alternativa al uso de las figuras 6.5 y 6.6, la probabilidad de ignición a condiciones ambiente de una emisión de líquido o vapor inflamable puede ser calculada mediante la ecuación 3.121 o la ecuación 3.122, respectivamente. Mientras estas son una función de la tasa de emisión, las probabilidades de emisión son calculadas para cada uno de los tamaños de orificio de liberación seleccionados. Note que cuando la tasa de emisión de un liquido o vapor inflamable, excede una tasa que pudiera indicar una emisión instantánea (4535.9kg [10000lb] de emisión en tres minutos o menos), un valor máximo de 25.22kg/s [55.6lb/s] deberá usarse por rateflaml o rateflamv en las ecuaciones 3.121 y 3.122

Las probabilidades de ignición calculada arriba están a temperatura ambiente. A medida que la temperatura se acerca a la temperatura de auto ignición, AIT, del fluido de emisión, la probabilidad de ignición se acerca a un valor máximo limitante. Para los líquidos liberados que están en o sobre la AIT, la probabilidad máxima de ignición, poilAIT, es igual a 1.0 como se muestra en la ecuación 3.123 Para vapores emitido sobre o a su AIT, la probabilidad máxima de ignición, poilAIT, es función del peso molecular del fluido; véase ecuación 3.124. Esta ecuación provee una relación para el valor máximo a la AIT y es acuerdo general con las probabilidades establecido para el análisis de consecuencias de nivel 1; véase las tablas A.3.3 y A.3.4 del Anexo 3.A. Para los fluidos con un PM de 170 o mayor, el valor limitante será de 0.7. Para el hidrogeno, el valor será de 0.9 entre estos dos extremos se supone una interpolación lineal.

Una vez que se ha establecido el valor máximo de la probabilidad de ignición usando las ecuaciones 3.123 o 3.124. Se puede utilizar las ecuaciones 3.125 para líquidos y 3.126 para vapores para determinar la probabilidad de ignición para el fluido emitido a la temperatura real de proceso o de almacenamiento. Estas

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO ecuaciones asumen una interpolación lineal entre el valor calculado a condiciones ambiente y el valor máximo a la AIT.

Para las emisiones de dos fases, la probabilidad de ignición puede estimarse como un promedio ponderado de las probabilidades de ignición de líquido, véase la ecuación 3.127

6.8.1.3 Probabilidad de Ignición inmediata contra retardada dada una Ignición. Dada la ignición ocurrida, la probabilidad de ignición inmediata contra retardada es dependiente del tipo de emisión (continua o instantánea), la fase de la emisión y que tan cerca el la temperatura del fluido de emisión este de la temperatura de auto ignición. La probabilidad de ignición inmediata esta designada en las figuras 6.3 y 6.4 como poii. La probabilidad de ignición retardada es (1-poii9). Como muestran las figuras de árbol de eventos, la determinación de que un evento específico ocurra es altamente dependiente de si una ignición es inmediata o retardada. Por ejemplo, la ignición inmediata de una emisión de vapor resultara en un chorro de fuego o en una bola de fuego. Si esta misma emisión fuera a tener una ignición retardada esta resultaría en ya sea una llamarada o en una explosión de nube de vapor (VCE). De manera similar un liquido pudiera resultar en una llamarada, una VCE o un charco de fuego dependiendo en si la ignición es inmediata o retardada. La probabilidad de una ignición inmediata dada una ignición de una emisión de liquido inflamable, poiil, y de una emisión de vapor inflamable, poiiv puede estimarse usando las ecuaciones 3.128 y 3.129. Como una alternativa, Cox, Lee y Ang también provee una curva para la probabilidad de que una ignición sea inmediata o retardada.

La probabilidad de ignición inmediata dada la ignición a condiciones ambiente, poiilamb y poiivamb se basa en la opinión experta y esta provista en la tabla 6.3 para emisiones instantáneas y continúas de líquidos y vapores. A la temperatura de auto ignición, AIT, o mayor, se asume que la probabilidad de ignición inmediata dada la ignición para todas las fases de emisión, poiiAIT, es igual a 1.0. La ecuación 3.128 provee una interpolación lineal para las temperaturas de operación entre la ambiente y la AIT. Para emisiones de dos fases, la probabilidad de ignición inmediata dada una ignición se puede asumir igual como el promedio ponderado de la probabilidad calculada para el líquido y el vapor de la manera siguiente:

6.8.1.4 Probabilidad de VCE contra Chorro de fuego dada una ignición retardada Una ignición retardada puede resultar en un evento de explosión de nube de vapor o en llamarada. La probabilidad de VCE dada una ignición retardada, pvcedi, depende del tipo de emisión que ocurra, instantánea o continua, y de si es liquido o vapor. Actualmente las suposiciones para estas probabilidades están en la tabla 6.3 y esta en acuerdo general con las provistas en la tabla A.3.3 a A.3.6 del Anexo 3.A para el análisis de consecuencias de nivel 1. Una mejora a estas suposiciones seria la de prorratear la probabilidad de VCE dada una ignición retardada, pvcedi, basada en el numero de reactividad de la NFPA. Un fluido con una reactividad NFPA mayor tendrá

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO una probabilidad de VCE mayor que de llamarada. Un método aun mejor seria el de utilizar la velocidad de flama para el fluido particular de interés. Las velocidades de llama mayores tendrán una mayor probabilidad de VCE que de llamarada. El problema con este método es que la información sobre velocidad de llama para un fluido en particular en una nube de vapor no siempre se encuentra disponible. Para líquidos y vapores la probabilidad de VCE dada una ignición retardada, pvcedil o pvcediv puede obtenerse de la tabla 6.3. Para emisiones de dos fases, la probabilidad de VCE dada una ignición retardada se puede asumir es el promedio ponderado de las probabilidades de liquido y vapor como se muestra en la ecuación 3.131

Dado que tanto una VCE como una llamarada ocurre como resultado de una ignición retardada, la probabilidad de una llamarada dada una ignición retardada se da de acuerdo a las ecuaciones 3.132 y 3.133

Para emisiones de dos fases, la probabilidad de llamarada dada una ignición retardada se puede asumir es el promedio moderado de la calculada para liquido y vapor como se muestra en la ecuación 3.134.

6.8.1.5 Probabilidad de Bola de fuego dada una Ignición inmediata La bola de fuego ocurre como el resultado de una ignición inmediata de una emisión instantánea de vapor o de dos fases dada la ruptura de un componente. La probabilidad pude determinarse usando la ecuación 3.135 y 3.136.

6.8.1.6 Probabilidad de eventos resultantes Los árboles de eventos son utilizados para calcular la probabilidad de cada posible evento o resultante (incluso resultantes seguras) como el resultado de una emisión peligrosa. La probabilidad de un evento resultante en particular después de una emisión puede ser determinada como la multiplicación de todas las probabilidades individuales a lo largo del camino tomado en el árbol de eventos. Por ejemplo, la probabilidad de VCE dada una fuga de vapor puede determinarse de la figura 6.3 usando la ecuación 3.137.

La probabilidad de una emisión segura de una emisión de dos fases esta dada por la ecuación 3.138 La probabilidad de un charco de fuego dada la ruptura de un recipiente conteniendo líquido de la figura 6.4 esta dado en la ecuación 3.139.

6.8.2 Incendios tipo charco 6.8.2.1 Descripción general Cuando se libera un líquido inflamable de una pieza de equipo o tubería, se puede formar un charco de fuego. A medida que el charco se forma, algo del líquido se evapora, si el material inflamable que se evapora encuentra una fuente de ignición mientras se encuentra por encima de su límite inferior de inflamabilidad (LFL), puede ocurrir un incendio de charco. Para la IBR API, los charcos de fuego o piscinas de fuego son

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO considerados a ocurrir como un resultado de la ignición inmediata de un líquido inflamable de un recipiente o tubería presurizada del proceso que desarrolle un orificio o ruptura. Las características importantes de los charcos de fuego incluyen su velocidad de quemado, tasa de emisión de calor, altura de llama, deflexión de la pluma de la llama, y el flux de calor radiante. Para modelar correctamente una piscina de fuego, la información necesaria para los cálculos incluye, superficie de piscina, propiedades físicas del fluido quemado, las propiedades físicas y térmicas del sustrato y las condiciones ambiente. Un método para el cálculo de consecuencias asociadas con un incendio tipo charco se proveen por la CCPS. Este método implica el calculo de la tasa de quemado de la superficie de la piscina el cual es una función del área de la piscina y el calor de combustión, el calor latente de vaporización y el calor especifico del liquido inflamable. El tamaño máximo de piscina se determina en aquel punto donde la tasa de quemado de la superficie de la piscina sea igual a la tasa de emisión calculada a través del agujero o ruptura de la pieza protegida del equipo (Véase párrafo 6.8.2.3) El área de consecuencia IBR API se estima considerando el potencial de lesión a personal y daño a componentes debido a los efectos de exposición a radiación térmica en los alrededores del incendio. 6.8.2.2 Tasa de quemado de piscina de fuego La tasa de quemado de la superficie del charco de fuego es la tasa a la cual el material inflamable se evapora durante el incendio es dada por la TNO y puede ser determinada usando las siguientes ecuaciones.

Para piscinas hirvientes, tales como las de líquidos criogénicos o GLP’s:

Note que para mezclas liquidas (tales como gasolina), la tasa de quemado puede ser aproximada calculando la tasa de quemado de cada componente en la mezcla, y sumando de la siguiente manera:

6.8.2.3 Tamaño de Piscina de fuego El tamaño final de la piscina de fuego se determina como el tamaño donde la porción liquida (lluvia) de la tasa de emisión del sistema presurizado, Wpool, es igual a la tasa de quemado de la superficie de la piscina, o:

Para emisiones instantáneas de un inventario líquido inflamable hacia el suelo, el límite practico de la cantidad de esparcimiento de la piscina deberá utilizarse en el calculo de consecuencias. El tamaño máximo de piscina puede determinarse basado en la suposición de un circulo con una profundidad de 5mm [0.0164ft], de acuerdo con las recomendaciones de la Organización de Países Bajos (Libro Amarillo TNO), 1997,

El área de piscina a usarse en los cálculos de área de consecuencia es entonces:

Note que el tamaño de la piscina también esta limitado a un máximo de 929.1m2 [10000ft2], como se discutió en el párrafo 5.8.3. De esta área, el radio de piscina se puede determinar.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO 6.8.2.4 Longitud de llama e inclinación de llama El manual SPFE de protección de incendios provee una correlación de tomas que puede utilizarse para el cálculo de la longitud de llama de una piscina de fuego, Lpf

La velocidad adimensional del viento, us, no puede ser menor que 1.0y es dependiente de la velocidad de viento de la siguiente manera

La asociación americana de gas provee la siguiente correlación para estimar la inclinación de la llama.

6.8.2.5 Energia radiante de la piscina de fuego La cantidad de energia irradiada por la piscina de fuego (generalmente referida como flux superficial para calor emitido) es una fraccion de la potencia de combustión total de la llama. La fraccion de la potencia de combustión total que es irradiada, β, es a menudo citada en rangos de 0.15-0.35. Un valor conservador de 0.35 puede ser elegido. Por lo tanto:

La cantidad de energía irradiada que alcanza en realidad un objetivo en alguna localización lejos de la piscina de fuego esta en función de las condiciones atmosféricas aso como del factor de vista de radiación entre la piscina y el objetivo. El flux térmico recibido puede ser calculado como sigue:

La transmitancia atmosférica es un factor importante dado que determina cuanto de la radiación térmica es absorbida y degradada en la atmósfera. La transmitancia atmosférica puede ser aproximada usando la siguiente formula recomendada por Pietersen y Huerta.

La presión parcial del agua expresada como una función de la temperatura ambiente y la humedad relativa se da por Mudan y Croce como sigue:

El factor de vista de radiación puede ser calculado modelando la flama como un cilindro vertical y considerando la inclinación de la llama usando el método provisto por Mudan como sigue:

El factor vertical de vista puede ser calculado de la siguiente manera:

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El factor horizontal de vista puede ser calculado de la manera siguiente:

En las ecuaciones 3.155 y 3.156, se usa el siguiente parámetro

6.8.2.6 Distancia segura de piscinas de fuego y área de consecuencia El procedimiento utilizado en la IBR API para determinar el área de consecuencia asociado con la piscina de fuego consiste en calcular la distancia alejada de la piscina de fuego donde la energía radiante de la piscina de fuego es igual a los límites de exposición (criterio de impacto) para radiación térmica como se provee en el párrafo 5.8.2. Para lesiones serias a personal, IBR API usa una radiación máxima permisible de 12.6kW/m2 [4000btu/hrft2]. Para daño de componentes la radiación máxima permisible es 37.8kW/m2 [12000btu/hrft2]. Note que la transmisividad atmosférica y el factor de vista de fuente son función de la distancia desde la fuente de llama al objetivo. Estos son los dos parámetros los cuales se deben considerar por el hecho de que la radiación térmica recibida a cualquier punto fuera de donde el fuego disminuye a medida que la distancia incrementa. Un enfoque iterativo se requiere para determinar la distancia aceptable o segura desde la piscina de fuego.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO El procedimiento es llevado para lesiones de personal así como de daño de componentes para cada uno de los tamaños de orificio seleccionado como se describe en el parrafo 5.2. Una vez que se determinan las distancias seguras xspoolcomd, y xspoolinj, se usan las ecuaciones 3.162 y 3.163 para calcular el área de consecuencia de la piscina de fuego.

6.8.3 Chorro de fuego 6.8.3.1 Generalidades Los chorros de fuego ocurren como un resultado de la ignición inmediata de un fluido inflamable de un recipiente presurizado del proceso o una tubería que desarrolla un orificio. Los chorros de fuego no ocurren como el resultado de una ignición inmediata de una perdida de contenido debido a ruptura, véase figura 6.4. De manera similar a las piscinas de fuego, los efectos de deterioro principal es el flux de calor producido por un chorro de fuego. Un método de cálculo de consecuencias de un chorro de fuego se provee en la CCPS. El método involucra cálculo de la longitud de llama del chorro de fuego a distancia fuera de la fuente del chorro. La distancia a la cual la radiación térmica calculada del chorro de fuego iguala el limite de radiación térmica especificado por el analista de riesgo (para IBR API, el limite es de 12.6 kW/m2 [4000 btu/hrft2] para personal y 37.8kw/m2 [12000btu/hrft2] para equipo), provee el radio del área de consecuencia. Se hace una suposición conservadora de que el chorro se levanta verticalmente a un punto localizado a una inclinación que provea de un área afectada más grande que exceda el límite de radiación térmica. 6.8.3.2 Energía irradiada por el chorro de fuego La cantidad de energía irradiada por el chorro (generalmente referida como flux superficial de calor emitido) es una fracción de la potencia de combustión total de la llama. La fracción de la potencia de combustión total que es irradiada β, es generalmente citada en un rango0.15-0.35. Un valor conservador de 0.35 puede ser elegido. Por lo tanto:

Para mezclas, el calor de combustión puede ser evaluado usando un promedio ponderado molar de los calores de combustión de los componentes individuales. 6.8.3.3 Distancia de seguridad para chorros de fuego y Área de consecuencia La cantidad de la energía irradiada que realmente alcanza un objetivo a alguna localización alejada del chorro de fuego es una función de las condiciones atmosféricas así como del factor de vista de radiación entre la fuente y el objetivo. El flux térmico recibido puede ser calculado como sigue:

Si se utiliza un modelo de fuente punto entonces el factor de vista de la radiación entre una llama fuente y el objetivo puede aproximarse de la manera siguiente:

El factor de vista del punto fuente provee una estimación razonable del flux recibido a distancias lejos de la llama. Formulas mas rigurosas que están basadas en formas de llama especificas [p. ej. Cilindros, véase ecuación 3.154] o que asumen un modelo de radiación de pluma sólida puede ser utilizada como alternativas al calculo simple mostrado arriba.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Note que la transmitancia atmosférica y el factor de vista del punto fuente son función de la distancia entre la fuente de la llama y el objetivo. Un acercamiento iterativo se requiere para determinar la distancia aceptable fuera del chorro de fuego, y el área de consecuencia resultante. Este procedimiento se lleva acabo para lesiones de personal así como para daño de componentes para cada uno de los tamaños de orificios seleccionados como se describe en el párrafo 5.2. Una vez que se determinan las distancias de seguridad xsjetcomd y xsjetinj, se usan las ecuaciones 3.167 y 3.168 para calcular las áreas de consecuencia para chorro de fuego.

6.8.4 Bola de fuego 6.8.4.1 Generalidades Una bola de fuego es el resultado de la ignición inmediata de un líquido o vapor inflamable sobrecalentado. Las bolas de fuego siempre ocurren en combinación con una explosión física o una BLEVE. Los efectos de bolas de fuego necesitan ser evaluados para emisiones instantánea (o rupturas) solamente. Las emisiones continuas no resultan en bola de fuego. La CCPS provee una metodología apropiada para la determinación de los efectos de bola de fuego. Se deben considerar cuatro factores para determinar el flux de calor de la bola de fuego: la masa del fluido inflamable y el diámetro de la bola de fuego, duracion, y potencia termica de emisión. El parámetro principal necesario es la masa del fluido inflamable en el equipo de almacenamiento prior a la ruptura. En la IBR API, la masa inflamable de la bola de fuego, massfb es la fracción de la masa emitida que contiene material inflamable y puede ser determinado por la ecuación 3.169. La masa máxima disponible para emisión, massavail, se define en el párrafo 5.4.2, véase ecuación 3.11. Una vez que se conoce la masa de la bola de fuego, el diámetro, duración y altura de la bola de fuego puede ser calculado. El efecto de la radiación térmica en el personal y el equipo puede ser determinado en la misma manera que ha sido hecho previamente para chorros de fuego y piscinas de fuego. 6.8.4.2 Tamaño y Duración de la bola de fuego El diámetro de la bola de fuego es una función de la masa inflamable de la siguiente manera:

La altura central de la bola de fuego se asume como:

La duración de la bola de fuego también es una función de la masa inflamable de la manera siguiente:

6.8.4.3 Energía irradiada por la bola de fuego La cantidad de energía irradiada por la bola de fuego (generalmente referido como flux superficial de calor emitido) es una fracción de su poder total de combustión. La fracción de la potencia total de combustión que es irradiada β, es generalmente referida en un rango de 0.25-0.4, véase ecuación 3.175.

La fracción de potencia de combustión que se irradia de la bola de fuego se puede calcular de la siguiente correlación.

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La presión de estallido usada arriba para la determinación de la fracción de radiación depende de la consecuencia que se esta evaluando. Si el cálculo es para un equipo presurizado donde la preocupación es la ruptura del equipo durante operación normal, la presión de operación normal es la que se tendrá que utilizar. Cuando el calculo se lleve a cabo a elevadas presiones tales como el caso donde se evalúa las consecuencias de falla de dispositivos de alivio de presión, la sobre presión resultante de la falla para apertura deberá ser la utilizada. 6.8.4.4 Distancia de seguridad de bola de fuego y área de consecuencia. La cantidad de la energía irradiada que realmente alcanza un objetivo en alguna localización fuera de la bola de fuego es una función de las condiciones atmosféricas así como del factor de vista de radiación entre la fuente y el objetivo. El flux térmico recibido puede ser determinado como anteriormente: Para una bola de fuego, el modelo esférico para el factor de vista geométrico que se usa es:

Donde:

Note que la transmitancia atmosférica y el factor de vista geométrico son función de la distancia entre la fuente de llama y el objetivo, xsfball. Un acercamiento iterativo se requiere para determinar la distancia aceptable fuera de la bola de fuego. Este procedimiento se lleva a cabo para las lesiones de personal así como para el daño de componentes solamente para el caso de ruptura. Una vez que se determinan las distancias de seguridad, xsfballcomd y xsfballinj, se usan las ecuaciones 3.179 y3.180 para calcular las áreas de consecuencia.

6.8.5 Explosiones de Nube de Vapor (VCEs) 6.8.5.1 Generalidades Cuando una cantidad mesurable de fluido inflamable es liberada repentinamente en el aire y no es encendida inmediatamente, pueden ocurrir tres cosas: la nube puede encontrar una fuente de ignición y explotar, produciendo una explosión de nube de vapor (VCE); la nube puede encontrar una fuente de ignición y destellar de regreso, produciendo una llamarada (parrafo 6.8.6); o la nube puede dispersarse de manera segura. Para que ocurra una VCE o llamarada, el material liberado debe formar una nube de vapor parcialmente mezclada que contenga concentraciones de vapor sobre el límite inferior de inflamabilidad. La nube entonces encuentre una fuente de ignición y ya sea que explote o destelle. Debido a que las VCE producen efectos devastadores en las plantas cuando ocurren, se debe realizar una investigación significativa sobre sus causas. De la investigación sobre VCEs que han ocurrido, Lees ha identificado varios parámetros que afectan el comportamiento de una VCE. a) Cantidad de material liberado b) Fracción del material evaporada c) Probabilidad de ignición de la nube d) Distancia recorrida por la nube e) Tiempo de retardo antes de la ignición de la nube f) Probabilidad de explosión en lugar de incendio

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO g) Existencia de una cantidad umbral del material h) Eficiencia de la explosión i) Localización de la fuente de ignición con respecto a la emisión. Las explosiones de nube de vapor (VCEs) pueden ocurrir como un resultado de una ignición retardada de una nube de vapor. La fuente de la nube de vapor puede ser tanto una emisión de vapor o emisión en chorro de dos fases o evaporación de la superficie de una piscina de líquido inflamable sin encender. El modelo de dispersión de la nube se requiera para evaluar la extensión de la nube de vapor debido que la cantidad de material inflamable es necesitada. Vea la discusión general de modelado de nubes presentada en el párrafo 6.7.4. Una explosión de nube de vapor es una deflagración (no detonación) que produce una sobre presión significativa (onda de choque) y ocurre cuando la propagación de la llama a través de la nube viaja a una velocidad extremadamente alta. Si la llama se propaga a una velocidad relativamente lenta, una VCE, con la sobre presión resultante, no ocurrirá. En este caso, la resultante será una llamarada de baja energía y relativamente baja consecuencia (véase párrafo 6.8.6) 6.8.5.2 Fuente de vapor La fuente de vapor inflamable para la explosión de nube de vapor puede ser de una emisión en chorro o de una emisión de piscina de líquido en evaporación. Para el caso de emisiones en chorro, la tasa de fuente es simplemente la tasa de emisión del chorro como se discutió en el párrafo 6.7.3. Para una piscina evaporante, la tasa de vapor utilizada como fuente de la explosión de nube de vapor es dependiente del que si la piscina es o no hirviente, como se discutió en el párrafo 6.7.4 y se muestra en el figura 6.1. 6.8.5.3 Cantidad de material inflamable El primer paso en la evaluación de efectos de una VCE, es el determinar la cantidad de material inflamable que es en la nube fuente. Un modelo de dispersión de nubes adecuado que pueda manejar plumas (emisiones continuas con análisis de estado estable) así como soplos (emisiones instantáneas que requieran de modelos temporales) deberá utilizarse para evaluar la cantidad de material inflamable que exista en la nube al momento de la ignición. 6.8.5.4 Factor de rendimiento de la explosión Un parámetro importante en la evaluación de nubes de vapor es el factor de rendimiento de explosión η. Este es un valor empírico que determina que tanto de la potencia de combustión en la nube es liberado como una onda de presión. Donde la masa inflamable de la nube es calculada como la porción de la nube entre los límites de inflamabilidad superior e inferior del material, se deberá utilizar un valor para el factor de rendimiento de explosión de 1.0 Donde la masa inflamable se base en la cantidad total de fluido inflamable liberado, entonces se usa normalmente un factor de rendimiento η con un rango de 0.03 a 0.19 y es una función del material liberado. Por ejemplo, los hidrocarburos comunes tienen un factor de rendimiento de 0.03, mientras que los fluidos altamente reactivos tales como el oxido de etileno tiene un factor de rendimiento alrededor de 0.19. Zebetakis provee otros factores de rendimiento. 6.8.5.5 Determinación de la sobre presión de explosión a) General – Existen varios enfoques en cuanto a la estimación de la sobre presión resultante de una VCE. El primer método, usado por IBR API y detallado en el párrafo 6.8.5.5.b, es el método de equivalencia TNT. En este método, la fuente de explosión se asume a ser en un punto (modelo de punto fuente) y las características de la explosión similares a la de una explosión de TNT. Este acercamiento resulta en estimados conservadores del daño en lugares cercanos a la fuente de explosión. Otro modelo que no se presenta aquí es mas complicado y dará resultados mas acertados (menos conservadores) en el campo cercano a la explosión. Este método es conocido como el método de multi energía TNO y se enfoca en las características del sitio, más que en las características de la emisión. Este método reconoce el hecho de que principalmente solo esas porciones de nube de vapor que estén obstruidas o parcialmente confinadas podrían experimentar la combustión generadora de explosión. Otro modelo mas es el modelo energético Baker-Strelow-Tang el que también observa las características del sitio. El parámetro clave para calcular en este método es el volumen asociado con la región congestionada/confinada del sitio, esto cede una gran parte a la subjetividad y a la experiencia para identificar acertadamente y para comparar esto con el volumen estequiométrico producido en la nube.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO b) Método de equivalencia TNT – el método de equivalencia TNT, también presentado en la CCPS, determina la cantidad de energía disponible en la nube y relaciona este con una cantidad equivalente de TNT usando la ecuación

Para mezclas, el ponderado molar de los calores de combustión de los componentes, puede utilizarse como un estimado del calor de combustión de la mezcla en la nube. El calor de combustión de TNT, HCTNT, es aproximadamente de 4648J/kg [2000btu/lb] c) Uso de curvas de explosión – para determinar el efecto de explosión, la sobre presión secundaria de la onda de explosión puede calcularse utilizando curvas de explosión, Una curva aceptable para la estimación de la sobre presión es la curva escalada de Hopkinson ka cual se reproduce por la CCPS. La ecuación 3.182 es una curva ajustada de la información de Hopkinson-escalada la cual provee una solución de forma cerrada para determinar la sobre presión secundaria (unidades en bar):

Para el uso de la Ecuación 3.182, la distancia RHS de Hopkinson-escalada, presentada arriba requiere de unidades de m/kg^1/3 y se calcula de la distancia real desde el centro de explosión como sigue.

6.8.5.6 Distancia segura de VCE y Área de consecuencia. Las áreas de consecuencia para lesiones serias al personal y daño a componentes puede ser determinada una vez que se conoce la sobre presión como una función de la distancia de explosión. Para lesiones serias de personal, el área de consecuencia se puede basar en la siguiente ecuación Probit por Eisenberg.

Esta ecuación probit provee la probabilidad del colapso de construcciones de proceso debido a daño estructural como resultado de sobre presión. Los datos muestran que el personal puede soportar una mayor sobre presión (15 a 30 psi de sobre presión para hemorragia de pulmón) cuando se encuentran afuera en lo abierto y que las lesiones serias típicas ocurren como resultado del colapso de construcciones. Para daño de componentes, se ha probado una sobre presión de 34.5kPa [5psi] como buen valor para usar al evaluar el área de consecuencia a equipos como resultado de una sobre presión por explosiones. Note que la sobre presión secundaria es una función de la distancia desde la fuente de explosión al objetivo. Se requiere de un acercamiento iterativo para determinar la distancia aceptable desde la explosión. Este procedimiento se lleva a cabo para lesiones de personal así como para daño de componentes para cada tamaño de orificio de liberación seleccionado como se describe en el párrafo 5.2. Una vez que se han determinado las distancias segura xsvcecomd y xsvceinj, se usan las ecuaciones 3.185 y 3.186 para calcular las áreas de consecuencia de la VCE.

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6.8.6 Llamaradas 6.8.6.1 Generalidades Las llamaradas, al igual que las VCEs, pueden ocurrir como el resultado de una ignición retardada de una nube de vapor. La fuente de la nube de vapor puede que sea una emisión tipo chorro de vapor o dos fases o la evaporación de superficie de una piscina de líquido inflamable no encendida. El modelo de dispersión de la nube se requiere para evaluar la extensión de la nube de vapor debido a que se necesitan la cantidad de material inflamable y el área cubierta por la porción inflamable de la nube. Véase la discusión general sobre modelado de nubes presentada en el Anexo 3.A. 6.8.6.2 Área de consecuencia de una llamarada Una llamarada es una deflagración (no detonación), sin embargo, a diferencia de las VCEs, la velocidad de llama es relativamente lenta y la sobre presión (onda de choque) no ocurre. Las llamaradas son mucho más comunes que las VCEs y duran no más que unas décimas de segundo. A diferencia de los charcos o chorros de fuego (ignición inmediata), las llamaradas no necesitan consideración de los efectos de radiación fuera de los limites del fuego, debido a que el proceso de combustión es tan corto y relativamente de baja intensidad. El área de consecuencia para una llamarada, CAflashinj, es meramente los límites de la nube inflamable y no más. Así como con los VCEs, un modelo de dispersión de nube adecuado que pueda manejar plumas (emisiones continuas con análisis de estado estable) así como soplos (emisiones instantáneas que requieran de modelos temporales) deberá usarse. El modelo de dispersión de nube se usa para determinar el área limitante de la nube de vapor que contiene material inflamable que se encuentre sobre su límite inferior de inflamabilidad (LFL) de la mezcla en la nube. El área delimitada resultante será igual al área de consecuencia para lesiones graves al personal. Como una regla general de generalización, el área de consecuencia asociada con daño a componentes de equipo por llamaradas, CAflashcomd, esta limitado al 25% del área para lesiones graves de personal.

6.8.7 Determinación de consecuencias inflamables Para cada tamaño de orificio o caso de emisión seleccionado, el área de consecuencia inflamable se calcula como el área de consecuencia ponderada de todos los eventos potenciales resultantes en el árbol de eventos como se muestra en las ecuaciones 3.188 y 3.189. Para daños de componente, use la ecuación 3.188; para lesiones de personal, use la ecuación 3.189

Note que una emisión segura es un evento resultante legítimo dentro de los árboles de eventos. A pesar que el área de consecuencia, CAsafecomd y CAsafeinj, son igual a 0.0, se presentan en las ecuaciones 3.188 y 3.189 para completar.

6.8.8 Determinación del Área final de consecuencia inflamable Las áreas finales de consecuencias inflamables se determinan como el promedio ponderado de las áreas consecuencia para cada tamaño de orificio. Este es realizado para tanto las áreas de consecuencia de daño de complementos y de lesiones de personal. La ponderación utiliza las frecuencias genéricas de los tamaños de orificio seleccionados de acuerdo al párrafo 5.2.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO La ecuación para la ponderación de las áreas de consecuencia de daño de componentes esta dada por la ecuación 3.190

La ecuación para la ponderación de áreas de consecuencia de lesión a personal es la siguiente:

En las ecuaciones 3.190 y 3.191 las frecuencias genéricas son las del PASO 2.2

6.8.9 Procedimiento de Cálculo a) PASO 8.1 – Determine la fracción masa de las tasas de emisión que contenga un componente inflamable mfracflam. Esta puede ser determinada al agregar la fracción masa de todos los componentes inflamables en la mezcla. b) PASO 8.2 – Para cada tamaño de orificio, calcule la tasa de emisión inflamable, rateflam, usando la ecuación 3.118. También calcule la porción liquida, rateflaml y la porción vapor rateflamv de la tasa de emisión inflamable usando 3.119 y/o 3.120, cuando aplicable. Note que para emisiones de dos fases ambos valores deberán ser calculados. c) PASO 8.3 – Para cada tamaño de orificio, selecciona el árbol de eventos apropiado usando las figuras 6.2 y 6.3 y la fase del fluido después de flasheo a la atmósfera en el PASO 1.3. Para los casos de fuga (tamaño de orificio pequeño, mediano y grande), utiliza la figura 6.2. Para casos de ruptura, usa la figura 6.3. d) PASO 8.4 – Para cada tamaño de orificio, incluyendo el caso de ruptura, calcule la probabilidad de ignición de la emisión. 1) Determine la probabilidad de ignición a temperatura ambiente para la porción liquida de la emisión poiambl, usando la ecuación 3.121 y el valor de rateflaml obtenido en el PASO 8.2. Note que para el caso de ruptura y algunos tamaños de orificio mayores se deberá usar un valor máximo de 25.2kg/s [55.6lb/s]. 2) Determine la probabilidad de ignición a temperatura ambiente para la porción vapor de la emisión poiambv, usando la ecuación 3.122 y el valor de rateflamv obtenido en el PASO 8.2. Note que para el caso de ruptura y algunos orificios mayores se deberá usar un valor máximo de 25.2kg/s [55.6 lb/s]. 3) Determine la maxima probabilidad de ignición para el líquido poiAITl, y el vapor poiAITv a la temperatura de auto ignición usando las ecuaciones 3.123 y 3.124. 4) Calcule la probabilidad de ignición para el líquido, poiAITl y par el vapor poiAITv a la temperatura normal de almacenamiento usando las ecuaciones 3.125 y 3.126 respectivamente. 5) Para emisiones de dos fases, calcule la probabilidad de ignición, poi2, a las temperaturas de almacenamiento normales (3.127) e) PASO 8.5 – Para cada tamaño de orificio, determine la probabilidad de ignición inmediata dada ignición 1) Obtenga las probabilidades de ignición inmediata a condiciones ambiente para la porción liquido y para la porción vapor de la emisión, poiiambl y poiiambv de la tabla 6.3, basado en si la emisión es una emisión de liquido o vapor instantánea o continua. 2) Calcule la probabilidad de ignición inmediata dada la ignición a condiciones de almacenamiento para la porción liquida de la emisión poiil y la porción vapor de la emisión poiiv usando las ecuaciones 3.128 y 3.129. Use el valor para la probabilidad inmediata de ignición a la AIT, poiiAIT=1.0. 3) Para emisiones de dos fases, calcule la probabilidad de ignición inmediata dada ignición, poii2, a la temperatura normal de almacenamiento usando la ecuación 3.130 y el factor de flasheo calculado en el PASO 1.3.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO f)

PASO 8.6 – Determine la probabilidad de VCE dada una ignición retardada 1) Determine la probabilidad de VCE da ignición retardada, pvcedi de la tabla 6.3 como una función del tipo de emisión y fase de la emisión. La probabilidad de una VCE dad ignición retardada para una emisión liquida es pvcedil y para un vapor pvcediv 2) Para una emisión de dos fases, calcule la probabilidad de VCE, dada ignición retardada, pvcedi2, usando la ecuación 3.131 y la fracción de flasheo calculada en el PASO 1.3 g) PASO 8.7 – Determine la probabilidad de llamarada dada una ignición retardada 1) Determine la probabilidad de llamarada dada ignición retardada, pffdi de la tabla 6.3 como una función del tipo de emisión y fase de emisión. Alternativamente, las ecuaciones 3.132 y 3.133 pueden ser utilizadas para obtener estos valores. 2) Para las emisiones de dos fases, calcule la probabilidad de llamarada dada una ignición retardada, pffdi, usando la ecuación 3.134 y la fracción de flasheo fracfsh calculada en el PASO 1.3. h) PASO 8.8 – Determine la probabilidad de bola de fuego dada una ignición inmediata, pfbii, usando las ecuaciones 3.135 o 3.136. i) PASO 8.9 – Seleccione el árbol de eventos apropiado. Para tamaños de orificio chico, mediano y grande seleccione el árbol de eventos de la figura 6.3 basada en si la emisión es liquido, vapor o de dos fases. Para el caso de ruptura, seleccione el árbol de eventos de la figura 6.4 basado en si la emisión es liquida, vapor o de dos fases. j) PASO 8.10 – Para cada tamaño de orificio, determine la probabilidad de cada uno de los eventos resultantes posibles en el árbol de eventos seleccionado en el PASO 8.9. Como un ejemplo, la probabilidad de cada uno de los eventos resultantes para fuga de un vapor por un tamaño de orificio chico, mediano o grande, se muestra a continuación. Todas las otras resultantes de un árbol de eventos puede ser calculada de una manera similar. 1) Probabilidad de una piscina de fuego dada una emisión. 2) Probabilidad de un chorro de fuego dada una emisión (emisiones continuas solamente). 3) Probabilidad de una VCE dada una emisión 4) Probabilidad de una llamarada dada una emisión (emisiones instantáneas solamente) 5) Probabilidad de bola de fuego

6) Probabilidad de dispersión segura dada una emisión. k) PASO 8.11 – Para cada tamaño de orificio, calcule el área de daño a componentes de un charco de fuego CApoolcmd, y su área de consecuencia de lesión a personal CApoolinj 1) Determine el tipo de piscina, p. ej hirviente o no hirviente por el procedimiento descrito en el párrafo 6.8.2.2. 2) Calcule la tasa de quemado de la superficie de la piscina, mb, usando ya sea la ecuación 3.140, 3.141 o 3.142, basado en si la piscina es de tipo hirviente o no hirviente. 3) Calcule el tamaño del quemado de la piscina de fuego, Aburnpf, usando la ecuación 3.143. Use la tasa de la piscina establecida en el PASO 7.4. 4) Determine el tamaño de la piscina de fuego a ser usado en el análisis de consecuencias, Apf, usando la ecuación 3.145. Note que el tamaño de la piscina será en general el de la combustión de la piscina de fuego, Aburnpf, calculado usando la ecuación 3.143 pero no puede exceder el valor máximo calculado usando la ecuación 3.144. 5) Calcule el radio de la piscina de fuego, Rpf, usando la ecuación 3.146 y la longitud de la piscina Lpf usando la ecuación 3.147. También calcule la inclinación de la llama θpf usando la ecuación 3.149 6) Calcule la cantidad de calor irradiado de la piscina de fuego Qradpool, usando la ecuación 3.150.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO 7) Para el área de consecuencia de daño de componentes, IBR API usa un limite de radiación de 37.8kW/m2 [12000Btu/hrft2]. Para lesiones de personal se usa 12.6kW/m2 [4000Btu/hrft2]. Estos limites de radiación se usan para determinar las distancias seguras xspoolcmd y xspoolinj desde la piscina de fuego usando el siguiente procedimiento de cuatro pasos iterativos: i. Proponga una distancia aceptable desde la piscina de fuego xspooln ii. Calcule la transmitancia atmosférica, tamb y el factor de vista Fcyl, usando las ecuaciones 3.152 y 3.154. Estos dos parámetros son funciones de la distancia de la piscina mostrada arriba xspooln. iii. Calcule el flux térmico recibido Ithpooln, a la distancia elegida usando la ecuación 3.151 y compara con los limites de radiación aceptable (37.8kW/m2 [12000Btu/hr-ft2] para daño de componentes y 12.6kW/m2 [4000Btu/hrft2] para lesión de personal). iv. Ajuste la distancia xspool, y repita los pasos superiores hasta que el flux térmico recibido sea igual a un limite permitido. 8) Calcule el área de consecuencia para daño de componentes CApoolcmd y área de consecuencia de lesión de personal CApoolinj usando las ecuaciones 3.162 y 3.163. l) PASO 8.12 – Para cada tamaño de orificio, calcule el are de consecuencia de daño a componentes por chorro de fuego CAjetcmd y el área de consecuencia de lesiones a personal CAjetinj del chorro de fuego. 1) Calcule la cantidad de calor irradiado por el chorro de fuego, Qradjet, usando la ecuación 3.164. Use la tasa de emisión en chorro, Wjet establecida en el PASO 7.5. 2) Para el área de consecuencia, el IBR API usa un limite de radiación de 37.8kW/m2 [12000Btu/hrft2]. Para lesiones de personal se usa 12.6kW/m2 [4000Btu/hrft2]. Estos limites de radiación se usan para determinar las distancias seguras xsjetcmd y xsjetinj del chorro de fuego utilizando el siguiente procedimiento iterativo de cuatro pasos: i. Proponga una distancia aceptable desde el chorro de fuego, xsjetn ii. Calcule la transmitancia atmosférica tamb y el factor de vista, Fpn, usando las ecuaciones 3.152 y 3.166. Estos dos parámetros son funciones de la distancia del chorro de fuego mostrada arriba, xsjetn. iii. Calcule el flux térmico recibido Ithjet, a la distancia elegida usando la ecuación 3.165 y compárela con los limites aceptables de radiación (37.8kW/m2 [12000Btu/hrft2] para daño de componentes y 12.6kW/m2 [4000Btu/hrft2] para lesiones de personal) iv. Ajuste la distancia xsjet, y repita los pasos anteriores hasta que el flux térmico recibido calculado sea igual a el limite aceptable. 3) Calcule las áreas de consecuencia de daño a componentes CAjetcmd y el área de consecuencia para lesiones de personal usando la ecuación 3.167 y 3.168. m) PASO 8.13 – Solamente para casos de ruptura, calcule el área de consecuencias de daño de componentes CAfballcmd y el área de consecuencias de lesiones a personal CAfballinj por bola de fuego. 1) Determine la masa inflamable del fluido contenido en el equipo usando la ecuación 3.169, la fracción másica de material inflamable, mfracflam, obtenida en el PASO 8.1, la masa de inventario disponible para emisión, massavail, determinada en el PASO 4.7. 2) Calcule el diámetro máximo, Dmaxfb, y la altura central, Hfb, de la bola de fuego usando las ecuaciones 3.170 y 3.171, respectivamente. 3) Calcule la duración de la bola de fuego, tfb, usando las ecuaciones 3.172 o 3.173 basado en la masa de la bola de fuego. 4) Calcule la cantidad de energía irradiada por la bola de fuego, Qradfball, usando la ecuación 3.174. 5) Para el área de consecuencia de daño a componentes, el IBR API usa un limite de radiación de 37.8 kW/m2 [12000 Btu/hrft2]. Para lesiones de personal usa 12.6 kW/m2 [4000Btu/hrft2]. Estos limites de radiación se usan para determinar las distancia segura, xsfballcmd y xsfballinj, de la bola de fuego usando el procedimiento iterativo de cuatro pasos siguiente: i. Proponga una distancia aceptable desde la bola de fuego, xsfballn ii. Calcule la transmitancia atmosférica tamb y el factor de vista, Fpn, usando las ecuaciones 3.152 y 3.166. Estos dos parámetros son funciones de la distancia de la bola de fuego mostrada arriba, xsfballn.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO iii.

n)

o)

p)

q)

Calcule el flux térmico recibido Ithball, a la distancia elegida usando la ecuación 3.165 y compárela con los limites aceptables de radiación (37.8kW/m2 [12000Btu/hrft2] para daño de componentes y 12.6kW/m2 [4000Btu/hrft2] para lesiones de personal) iv. Ajuste la distancia xsfball, y repita los pasos anteriores hasta que el flux térmico recibido calculado sea igual a el limite aceptable. 6) Calcule el área de consecuencia de daño de componente CAfballcmd, y el área de consecuencia de lesiones de personal usando las ecuaciones 3.179 y 3.180. PASO 8.14 – Para cada tamaño de orificio, calcule el área de consecuencia de daño a componentes CAvcecmd y el área de consecuencia de lesiones a personal CAvceinj de una explosión por nube de vapor. Usando la tasa de fuente de vapor y áreas de fuente determinadas en el paso 7.7, desarrollo un análisis de dispersión de nube de acuerdo con el párrafo 6.7.4 y determine la masa de material inflamable, massvce en la nube de vapor. Esta es la porción de la nube que tiene concentraciones entre los límites inferior y superior de inflamabilidad, obtenidos como parte del PASO 1.2. 1. Determine la cantidad de energia potencial en la nube de vapor expresada en cantidad equivalente de TNT, WTNT, usando la ecuación 3.181. Note que el factor de rendimiento de energía η es igual a 1.0 cuando la masa utilizada en este paso se basa en la masa inflamable de la nube entre sus límites de inflamabilidad. 2. Para el area de consecuencia de daño a componentes, el IBR API usa un limite de sobre presión de 34.5kPa [5psi]. Este limite de sobre presión se usa para determinar la distancia segura, xsvcecmd desde la VCE usando el siguiente procedimiento iterativo de cuatro pasos: i. Proponga una distancia aceptable de daño de componente desde la VCE, xsvcecmd ii. Calcule la distancia Hopkinson-escalada, RHS, usando la ecuación 3.183. Este parámetro es una función de la distancia desde la VCE escogida arriba xsvcecmd. iii. Calcule la sobre presión secundaria, PSO a la distancia Hopkinson-escalada RHS, usando la ecuación 3.182 iv. Ajuste la distancia xsvcecmd y repita los pasos anteriores hasta que la sobre presión secundaria PSO sea de 34.5kPa[5psi] 3. Calcule el área de daño de componentes CAvcecmd, usando la ecuación 3.185 4. Para el área de consecuencia de lesión de personal, el IBR API usa una ecuación probit basada en el colapso de construcciones, véase párrafo 6.8.5.5. Esta ecuación probit se usa para determinar la distancia segura xsvceinj, de la VCE usando el siguiente procedimiento iterativo de cinco pasos: i. Proponga una distancia aceptable de lesion de personal desde la VCE, xsvceinj. ii. Calcule la distancia Hopkinson-escalada RHS, usando la ecuación 3.183. El parámetro es una funcionde la distancia desde la vce escogida arriba xsvceinj iii. Calcule la sobre presión secundaria PSO, a la distancia Hopkinson-escalada RHS usando la ecuación 3.182 iv. Calcule el valor probit, Pr, usando la ecuación 3.184 v. Ajuste la distancia xsvcecmd, y repita los pasos anteriores hasta que el valor de probit sea igual a 5 5. Calcule el área de consecuencia de lesiones a personal CAvceinj, usando la ecuación 3.186 PASO 8.15 – Para cada tamaño de orificio, calcule el área de consecuencia de daño de componente CAflashcmd y el área de consecuencia de lesión de personal CAflashinj para llamaradas. 1) Usando la tasa de fuente de vapor y el área de fuente determinada en el PASO 7.7, desarrolle un análisis de dispersión de nubes de acuerdo al párrafo 6.7.4 y determine el área de grado nivel o limitantes de la nube que se encuentra por encima del limite inferior de inflamabilidad de la mezcla de la nube. Esta area de niveles de grado es igual al área de consecuencia de lesiones a personal CAflashinj 2) El área de consecuencia de daño a componentes, CAflashcmd es el 25% del área de consecuencias de lesión de personal CAflashinj de acuerdo a la ecuación 3.187. PASO 8.16 – Para cada tamaño de orificio, determine las áreas de consecuencia de daño de componente y lesiones de personal, CAflamcmd y CAflaminj usando las ecuaciones 3.188 y 3.189, respectivamente. Use la probabilidad de cada evento resultante, como se determino en el PASO 8.10 y el área de consecuencia de cada evento resultante, determinado de los PASOS 8.11 a 8.15. PASO 8.17 – Determine las áreas de consecuencia finales (ponderada en cuanto a tamaño de orifico) para daño de componentes, CAflamcmd y lesiones de personal CAflaminj usando las ecuaciones 3.190 y 3.191 respectivamente.

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6.9 Determinación de Consecuencias Toxicas 6.9.1 Generalidades El análisis de consecuencias de nivel uno para la evaluación de emisiones toxicas descrito en el párrafo 5.9 se limita a 14 fluidos tóxicos. El único criterio de impacto para estos fluidos son las ecuaciones probit. Para evaluar fluidos adicionales o para hacer uso de otros criterios publicados de toxicidad (IDLH, Extremos tóxicos EPA, ERPG, AEGL), se requiere de la realización de un análisis de consecuencias de nivel 2. El análisis de consecuencias de nivel 2 consiste en el análisis de dispersión de nube (véase párrafo 6.7.4) para determinar la extensión y duración de las porciones de la nube que permanecen por encima del criterio de impacto toxico aceptable para la toxina particular a ser evaluada. La tasa de fuente de vapor a ser usada como una entrada en el análisis de dispersión de nubes puede ser de una emisión en chorro o de la evaporación de una piscina de líquido, como se discutió en el párrafo 6.7.4.

6.9.2 Criterios de Impacto toxico usados en el nivel 2 La tabla 5.14 provee el criterio de impacto toxico para fluidos específicos modelados en el IBR API. Para el análisis de nivel 2, las áreas de consecuencias se determinan para emisiones toxicas por comparación de la concentración de la nube para varios criterios de impacto tóxico. El análisis de nivel 1 solo usa los datos probit para la determinación de áreas de consecuencia. Además de las ecuaciones probit, un análisis de nivel 2 puede usar cualquier criterio disponible. Un IBR API calcula las áreas de consecuencia para cada criterio disponible para un fluido en particular y usa un área de consecuencia más grande (más conservadora). 6.9.2.1 Análisis Probit Las ecuaciones probit proveen una manera simple para expresar la probabilidad de fatalidad debido a la exposición de personal por concentraciones y dosis de emisiones toxicas. Los coeficientes para ecuaciones probit se proveen para tóxicos comunes en la tabla 5.14. La ecuación probit y algunos fundamentos de su uso se proveen en el Anexo 3.A 6.9.2.2 Inmediatamente Dañino a la Vida o a la Salud – IDLH Los valores de concentración de aire Inmediatamente dañino para la salud IDLH usado por el Instituto Nacional de Seguridad Ocupacional y Salud (NIOSH) como criterio de selección de respiradores fue primeramente desarrollado a mediado de las 70’s. La documentación para concentraciones inmediatamente dañinas para la vida o la salud (IDLHs) es una recopilación de bases logicas y fuentes de información usada por el NIOSH durante la determinación original de 387 IDLHs y sus subsiguientes revisiones en 1994. El IDLH es un límite de exposición de 30 minutos. El modelo de nube de dispersión debera determinar áreas en la nube que tendrán un promedio temporal de concentraciones que excedan el IDLH por un periodo de 30 minutos o mas. 6.9.2.3 Lineamientos de Plan de Respuesta a Emergencias – ERPG3 Las ERPGs han sido desarrolladas para químicos tóxicos por la Asociación Americana de Higiene Industrial (AIHA), para tres niveles de peligro creciente al personal expuesto. La IBR API usa el criterio ERPG-3 el cual representa la máxima concentración (ppm) debajo de la cual se cree que casi todos los individuos pueden ser expuestos por más de una hora sin experimentar o desarrollar efectos de riesgo a la vida. El modelo de dispersión de nube deberá determinar las áreas de la nube que tengan una concentración promedio temporal que exceda el límite ERPG-3 por un periodo de una hora o más. 6.9.2.4 Limite de pauta de exposición aguda – AEGL3 Los AEGLs representan los valores máximos de exposición para el público general y se publican por periodos de 10 minutos, 3 minutos, 1 hora, 4 horas y 8 horas. La IBR API verifica la concentración en la nube toxica contra duraciones de exposición de 10 minutos, 30 minutos y una hora, debido a que se asume que una emisión será detectada y mitigada dentro de ese marco de tiempo.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Los AEGLs se publican para tres niveles de exposición, AEGL-1, AEGL-2, AEGL-3, cada uno representa el nivel creciente de peligro para el personal expuesto. La IBR API utiliza el nivel mas peligroso, AEGL-3 al comparar contra las concentraciones calculadas en el modelo de dispersión de nube. El limite AEGL-3 es la concentración aérea (ppm) de una sustancia a la cual o sobre la cual se predice que la población general, incluyendo individuos susceptibles pero excluyendo hipersuscetibles, pudieran experimentar efectos que arriesguen la vida o incluso la muerte. Las concentraciones aéreas debajo de la AEGL-3 pero por encima de la AEGL-2 representan niveles de exposición que pudieran causar efectos irreversibles u otros efectos serios de larga duración o un deterioro en la habilidad para escapar. 6.9.2.5 Extremos tóxicos EPA Los extremos tóxicos EPA se publican en el documento guía EPA RMP. Estos extremos se usan para modelos de dispersión del aire para estimar la distancia de consecuencia para una emisión de gas toxico y se proveen para todos los gases regulados por la EPA.

6.9.3 Duración de la emisión Al igual que en el análisis de nivel 1, la consecuencia toxica potencial en la IBR API se determina usando ambas la duración de la emisión y la tasa de emisión, véase párrafo 5.9.10 para una discusión sobre la determinación de la duración usada en la IBR API. En general, la duración de fuga toxica, ldtox, deberá calcularse con la ecuación 3.198 para cada tamaño de orificio de liberación como el mínimo de: a) Una hora b) Inventario de masas (masa disponible) dividida por tasa de emision(véase párrafo 5.7) c) Duración máxima de fuga, ldmax enlistada en la tabla 5.7

6.9.4 Probabilidad de eventos tóxicos En el evento la emisión puede involucrar tanto resultantes toxicas como inflamables, se asume que ya sea que la resultante inflamable consuma el material toxico o que los materiales tóxicos están dispersos y el material inflamable tiene consecuencias insignificantes (p. ej. La probabilidad de dispersión segura).

6.9.5 Consecuencias de emisiones que contengan múltiples químicos tóxicos Los resultados consecuencia para emisiones con componentes químicos tóxicos múltiples son desconocidos pero pueden ser manejados en una IBR API. De esta manera, las áreas de consecuencia se determinan para cada uno de los componentes tóxicos individuales dentro de la mezcla. La consecuencia toxica global será la más grande de las áreas toxicas individuales.

6.9.6 Área de Consecuencia toxica El resultado de un análisis de nube de dispersión proveerá un área a nivel suelo o limite donde la concentración del material toxico exceda el criterio toxico para la duración de interés, CAcloudn. El análisis de dispersión de nube se realizara para cada uno de los tamaños de orificio con el área resultante cuando multiplicada por la probabilidad de toxicidad, ptox, el cual será el área de consecuencia toxica para lesiones de personal.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO Esta área será calculada para cada componente toxico que sea parte de la corriente de emision (véase párrafo 6.9.5) y para cada limite toxico que se encuentre disponible par el componente toxico a ser modelado. El área de consecuencia toxica de daño a componentes, CAtoxcmd es igual a 0.0 La mayoría de los simuladores de nube tratan a las mezclas de fluido de emisión como una mezcla homogénea y la tasa de emisión usada en el análisis es igual a la tasa completa de la emisión, no solamente la fracción del material toxico. La mayoría de las corrientes de proceso no son fluidos puros y generalmente la porción toxica es una pequeña fracción del total. Por lo tanto, se usa un criterio toxico modificado para verificar contra las concentraciones predichas para la nube como se muestra en la ecuación 3.201

Por ejemplo, una corriente de hidrocarburo contiene 5% mol de H2S. El H2S tiene un limite toxico AEGL-3 de 10 minutos de 100ppm. Dado que la corriente no es una corriente pura, se puede establecer un límite toxico modificado de la manera siguiente:

Cuando el análisis de nube de dispersión se realiza, el área de consecuencia se puede basar en la porción de nube cuyo nivel de grado excede 2000ppm para una duración de 10 minutos o más.

6.9.7 Determinación de las áreas de consecuencia toxica finales Las áreas de consecuencia toxica finales se determinan como el promedio ponderado de las áreas de consecuencia toxicas individuales calculadas para cada tamaño de orificio de liberación. La ponderación utiliza las frecuencias genéricas de los tamaños de orificio seleccionados del párrafo 5.2. La ecuación para la ponderación de las áreas de consecuencia de lesiones de personal se da por la ecuación 3.203

En la ecuación 3.203, la frecuencia de falla genérica total es la calculada del PASO 2.2

6.9.8 Procedimiento de calculo a) PASO 9.1 – Determine la fracción mol de la tasa de emisión que contiene un componente toxico, molefractox. b) PASO 9.2 – Calculo de la duración de emisión, ldtox, usando la ecuación 3.198. c) PASO 9.3 – Determine el criterio de impacto toxico toxlim, y las duraciones asociadas con cada uno. Por ejemplo, un criterio toxico AEGL-3 puede ser basado a 10 minutos, 30 minutos o 1 hora. d) PASO 9.4 – Determine el limite toxico modificado, toxmodlim, usando la ecuación 3.201. e) PASO 9.5 – Para cada tamaño de orificio y para cada criterio toxico disponible para el fluido, use la tasa de fuente de vapor y el área de fuente determinada en el PASO 7.7, y realice un análisis de dispersión de nube de acuerdo al párrafo 6.7.4. La duración de fuga, ldmax, del PASO 9.2 también se usa como una entrada del análisis. Note que la concentración temporal promedio usada en este análisis de dispersión deberá ser igual a la duración aplicable al criterio toxico evaluado. f) PASO 9.6 – Del modelo de análisis de dispersión nube, determine el área de nivel gradual o las limitantes de la nube que se encuentran por el criterio de exposición toxica modificado establecido en el PASO 9.4. Esta área es el área de nube toxica CAcloud. g) PASO 9.7 – Para cada tamaño de orificio, determine la probabilidad de emisión toxica, ptox, usando la ecuación 3.199 y los resultados del PASO 8.10. h) PASO 9.8 – Para cada tamaño de orificio, calcule el área de consecuencia toxica de lesiones a personal. CAtoxinj, usando la ecuación 3.200.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO i) PASO 9.9 – Calcule el área ponderada o final de consecuencia toxica de lesiones a personal, CAtoxinj, usando la ecuación 3.203.

6.10Determinación de las Consecuencias No-Inflamables No-toxicas 6.10.1 Generalidades Muchos de los fluidos no inflamables ni tóxicos aun resultaran en un área de consecuencia debido a la perdida de contenido. Estos incluyen vapor, ácidos y otros fluidos donde la preocupación es por el personal en caso de salpicaduras o rociados. Otros gases no inflamables tales como el aire y el nitrógeno, aunque no son inflamables, pueden tener una consecuencia significativa si el equipo sufre ruptura bajo una presión excesiva.

6.10.2 Explosiones físicas 6.10.2.1 Generalidades Una explosión física ocurre cuando un equipo presurizado que contenga vapor o un fluido de dos fases sufre de una ruptura. Una explosión u onda de choque ocurrirá a medida que la energía contenida es liberada a la atmósfera. Una explosión física puede resultar con rupturas de equipos conteniendo materiales inflamables o no inflamables. Si el fluido contenido es inflamable, la onda de presión puede ser seguida de otros eventos, tales como bola de fuego, incendios de charco, llamaradas o VCEs, dependiendo de si la emisión se enciende o no y de que si existe una ignición inmediata o retardada. 6.10.2.2 Método de equivalencia TNT Como con una VCE, un método conservador para el calculo de los efectos de una explosión física es el de utilizar la equivalencia TNT. La energía asociada con la ruptura del tanque relleno de gas puede ser estimado con la ecuación 3.204 proporcionada por Brode y modificada así para convertir a equivalencia TNT.

6.10.2.3 Área de Consecuencia y Distancia Segura de una Explosión Física. A este punto, el calculo de del área de consecuencia como resultado de la emisión de energía de la ruptura de un recipiente relleno de gas es idéntico al descrito anteriormente para las VCEs. El calculo de la sobre presión de choque utiliza curvas de explosión como se describe en el párrafo 6.8.5.5.c. El cálculo del área de consecuencia es idéntico al del párrafo 6.8.5.5. En general, el procedimiento de calculo resulta en una distancia segura para ambos componentes de daño xspexpcmd y para lesiones de personal xspexpinj, del cual el área de consecuencia puede ser calculada por las ecuaciones 3.205 y 3.206.

6.10.3 BLEVEs 6.10.3.1 Generalidades Una explosión por expansión de vapor de liquido hirviente (BLEVE) puede ocurrir dada la ruptura de un recipiente que contenga un liquido supercalentado pero presurizado que flasheara como vapor una vez liberado a la atmósfera. El ejemplo clásico de una BLEVE es el de un recipiente de almacenado de GPL expuesto al fuego. A medida que se crea un espacio de vapor en el recipiente, el metal en el espacio de vapor, de ser expuesto a una flama directamente, puede fallar a una presión mucho menor a la MAWP del recipiente. Si el recipiente se rompe, el líquido supercalentado remanente se expandirá significativamente

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO causando una onda de choque por la sobre presión. A menudo, una BLEVE es seguida por una bola de fuego (véase párrafo 6.8.4). Las BLEVEs pueden también ocurrir con fluidos no inflamables, tales como agua presurizada a alta temperatura. 6.10.3.2 Método de equivalencia TNT De manera similar a las VCEs (párrafo 6.8.5) y las rupturas físicas (6.10.2) de tanques llenos de gas, el método de equivalencia TNT puede ser usado conservadoramente para el estimar la onda de presión de estallido y el área de consecuencia resultante. La energía asociada con la BLEVE de un recipiente que contiene liquido supercalentado puede ser estimada usando la ecuación 3.207.

Para casos en el que el recipiente contenga liquido y vapor justo antes de la ruptura, la energía liberada puede ser calculada usando la ecuación 3.204 para calcular la energía liberada de la porción vapor almacenada en el recipiente y agregando la energía liberada calculada de la ecuación 3.207 para la porción de liquido en expansión. 6.10.3.3 Área de consecuencia y Distancia segura de una BLEVE A este punto, el cálculo del área de consecuencia resultante de una BLEVE de la ruptura de un recipiente es idéntico a la descrita anteriormente para VCEs. El calculo de la sobre presión de estallido utiliza curvas de explosión como se describe en el párrafo 6.8.5.5.c. El cálculo de las áreas de consecuencia es idéntico al del párrafo 6.8.5.5. En general, el procedimiento de calculo resulta en una distancia segura para tanto el daño de componente, xsblevecmd, y de lesión de personal, xsbleveinj, para el cual el área de consecuencia puede ser calculado con las ecuaciones 3.208 y 3.209.

6.10.4 Fugas de vapor y Derrames químicos. El calculo de consecuencias para quemaduras por químicos o fugas de vapor, tales como ácidos débiles o cáusticos, se calculan de la misma manera que la utilizada para el análisis de consecuencias de nivel 1, véase párrafo 5.10.

6.10.5 Determinación de las áreas finales de consecuencia no-inflamables, no toxicas. Para cada tamaño de orificio, el área de consecuencia de daño de componente y lesiones a persona para cada uno los eventos no tóxicos, no inflamables pueden ser sumados usando las ecuaciones 3.210 y 3.211.

Las áreas finales de consecuencia no inflamables, no toxicas se determinan como el promedio ponderado de las áreas de consecuencia individuales calculadas para cada tamaño de orificio. La ponderación ocupa las frecuencias genéricas de los tamaños de orifico de liberación que se proveen en la tabla 4.1 de la Parte 2. Las ecuaciones 3.212 y 3.213 se usan para calcular las áreas finales ponderadas de consecuencia no inflamable, no toxicas.

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6.10.6 Procedimiento de calculo a) PASO 10.1 – Para cada tamaño de orificio calculado, las áreas de lesión a personal para fugas de vapor y ácidos CAleakinj, como se detallan en los PASOS 10.1 a 10.3 del párrafo 5.10.6. b) PASO 10.2 – Para caso de ruptura solamente, calcule el área de consecuencia de daño a equipos, CApexpcmd, y el área de consecuencia de lesiones a personal CApexpinj, para explosiones físicas. 1) Calcule el volumen de vapor almacenado, Vs, del componente de equipo a ser evaluado 2) Determine la cantidad de energía potencial en el vapor almacenado expresado como un equivalente TNT, WTNT, usando la ecuación 3.204 3) Para las áreas de consecuencia de daño a componentes, la IBR API usa un limite de sobre presión de 34.5kPa [5psi]. Este limite de sobre presión se usa para determinar la distancia segura xspexpcmd, de la explosión usando el siguiente proceso iterativo de cuatro pasos: i) Proponga una distancia aceptable para daño de componentes desde la explosión física xspexpcmd ii) Calcule la distancia Hopkinson-escalada RHS, usando la ecuación 3.183. Este parámetro es una función de la distancia desde la explosión física elegida arriba xspexpcmd. iii) Calcule la sobre presión secundaria, PSO, a la distancia Hopkinson-escalada RHS usando la ecuación 3.182 iv) Ajuste la distancia, xspexpcmd, y repita los pasos anteriores hasta que la sobre presión secundaria, PSO, sea igual a 34.5kPa [5psi] 4) Calcule el área de consecuencia de daño a componentes CApexpcmd usando la ecuación 3.205 5) Para el área de consecuencia de lesiones a personal, la IBR API usa una ecuación probar basada en el colapso de construcciones, véase párrafo 6.8.5.5. Esta ecuación probit se usa para determinar la distancia segura, xspexp, desde la explosión física usando el siguiente procedimiento iterativo de 5 pasos. i) Proponga una distancia aceptable de lesion a personal desde la explosión física, xspexpinj ii) Calcule la distancia Hopkinson-escalada RHS, usando la ecuación 3.183. Este parámetro es una función de la distancia desde la explosión física elegida arriba xspexpinj. iii) Calcule la sobre presión secundaria, PSO, a la distancia Hopkinson-escalada RHS usando la ecuación 3.182. iv) Calcule el valor probar Pr, usando la ecuación 3.184. v) Ajuste la distancia, xspexp, y repita los pasos superiores hasta que el valor probit sea igual a 5.0 6) Calcule el área de consecuencia de lesiones de personal, CApexpinj, usando la ecuación 3.186. c) PASO 10.3 – Para el caso de ruptura solamente, calcule el área de consecuencia de daño a componentes, CAblevecmd y área de consecuencia de lesiones a personal CAbleveinj de una BLEVE. 1) Calcule el número de moles de líquido almacenado que flashea a vapor tras la emisión a la atmósfera nv. 2) Determine la cantidad de energía potencial el líquido flasheado expresado como una cantidad equivalente de TNT, WTNT, usando la ecuación 3.207. 3) Para los casos de dos fases, agregue a este valor la cantidad equivalente de TNT de la energía del vapor almacenado usando la ecuación 3.204, 4) Para el área de consecuencia de daño a componentes, la IBR API usa un limite de sobre presión de 5psig. Este limite de sobre presión se usa para determinar la distancia segura, xsblevecmd desde la BLEVE usando el siguiente procedimiento iterativo de cuatro pasos: i) Proponga una distancia de daño a componentes aceptable desde la BLEVE, xsblevecmd.

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API RP 581 TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO ii) Calcule la distancia Hopkinson-escalada RHS usando la ecuación 3.183. Este parámetro es una función de la distancia desde la BLEVE elegida anteriormente xsblevecmd. iii) Calcule la sobre presión secundaria, PSO, a la distancia Hopkinson-escalada RHS usando la ecuación 3.182. iv) Ajuste la distancia xsblevecmd, y repita los pasos anteriores hasta que la sobre presión secundaria PSO sea igual a 34.5kPa [5psi] 5) Calcule el área de consecuencia de daño a componentes CAblevecmd usando la ecuación 3.208. 6) Para el área de consecuencia de lesiones a personal, la IBR API usa una ecuación probit basada en el colapso de construcciones, véase párrafo 6.8.5.5. La ecuación probit se usa para determinar la distancia segura xsbleveinj desde la BLEVE usando el siguiente proceso iterativo de cinco pasos: i) Proponga una distancia de lesión de personal aceptable desde la BLEVE, xsbleveinj. ii) Calcule la distancia Hopkinson-escalada, RHS, usando la ecuación 3.183. Este parámetro es una función de la distancia desde la BLEVE elegida anteriormente xsbleveinj. iii) Calcule la sobre presión secundaria, PSO, a la distancia Hopkinson-escalada, RHS, usando la ecuación 3.182. iv) Calcule el valor probit, Pr, usando la ecuación 3.184. v) ajuste la distancia, xsbleveinj, y repita los pasos anteriores hasta que el valor probit sea de 5.0 7) Calcule el área de consecuencia de lesiones de personal, CAbleveinj, usando la ecuación 3.186. d) PASO 10.4 – Para cada tamaño de orificio, sume las áreas de consecuencia para cada una de los eventos no-inflamables, no tóxicos usando las ecuaciones 3.210 y 3.211. El área de consecuencias de daño a componentes y de lesiones a personal son, CAnfntcmd y CAnfntinj respectivamente. e) PASO 10.5 – Calcule las áreas ponderadas finales de consecuencias no toxicas, no inflamables usando las ecuaciones 3.212 y 3.213.

6.11 Determinación de las Áreas de Consecuencia de Daño a Componentes y de Lesiones a Personal 6.11.1 Descripción General Las áreas de consecuencia finales para daño de componentes y lesiones de personal son las áreas máximas de aquellas calculadas para: a) Consecuencias Inflamables, véase párrafo 6.8. b) Consecuencias Tóxicas, véase párrafo 6.9. c) Consecuencias No toxicas, No inflamables.

6.11.2 Área de consecuencia final para daño a componentes El área de consecuencia final para daño a componentes es:

6.11.3 Área de consecuencia final para lesiones a personal El área de consecuencia final para lesiones a personal es:

6.11.4 Área de consecuencia final El área de consecuencia final es:

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6.11.5 Procedimiento de Cálculo a) PASO 11.1 – Calcule el área de consecuencia final para daño de componentes CAcmd usando la ecuación 3.214. b) PASO 11.2 – Calcule el área de consecuencia final para lesiones a personal CAcmd, usando la ecuación 3.215.

6.12 Determinación de las consecuencias financieras 6.12.1 Generalidades La consecuencia financiera se determina de acuerdo con el análisis de consecuencias de nivel 1, véase párrafo 5.12.

6.12.2 Procedimiento de cálculo El procedimiento paso a paso para la estimación de las consecuencias financieras se encuentra en el párrafo 5.12.7.

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6.14 Tablas Tabla 6.1 – Eventos Consecuencia Resultantes para el Análisis de Nivel 2 Evento Resultante

Descripción

Incendios Piscina

Ocurren como el resultado de una ignición inmediata de un liquido inflamable de un recipiente presurizado del proceso o de una tubería que tiene fuga o ruptura

Fuego a chorro

Bola de fuego

Llamaradas

Explosión de Nube de Vapor

BLEVE

Explosiones físicas

Ocurre como resultado de una ignición inmediata de un vapor inflamable o una emisión dos fases a chorro desde un recipiente presurizado del proceso o de una tubería que desarrolla un orificio Ocurre como resultado de la ignición inmediata de un líquido o vapor supercalentado emitido dada la ruptura de un recipiente o tubería. Las bola de fuego siempre ocurren en combinación con una explosión física o una BLEVE.

Ocurren como el resultado de una ignición retardada de una nube de vapor. La fuente de la nube de vapor puede ser tanto una emisión de chorro de vapor o dos fases como la evaporación de la superficie de un charco de liquido inflamable

Ocurre dada tras la ruptura de un recipiente conteniendo un líquido súper calentado pero liquido que flashea como vapor al ser liberado a la atmósfera. Ocurren tras la ruptura de un recipiente conteniendo un vapor inflamable o no inflamable

Procedimiento General 1. Determine el tamaño de piscina 2. Calcular la tasa de quemado 3. Calcular la longitud e inclinación de llama 4. Determinar la energía radiante emitida 5. Determinar la energía recibida a puntos distantes (requiere de factor de vista y transmitividad atmosférica) 6. Calcular distancia segura 1. Calcular la longitud de la flama 2. Determinar la energía radiante emitida 3. Determinar la energía recibida a puntos distantes (requiere factor de vista y transmitividad atmosférica) 4. Calcular distancia segura 1. Determinar masa inflamable disponible 2. Determinar el diámetro de la bola de fuego, altura y duración 3. Determinar la energía radiante emitida 4. Determinar la energía recibida a puntos distantes (requiere de factor de vista y transmitividad atmosférica) 5. Calcular distancia segura. 1. Determinarse la fuente de la nube es continua (pluma) o instantánea (bocanada) 2. Utilizar un modelo de dispersión de nubes para determinar el area gradual de material inflamable (mayor al LFL) que se encuentra en la nube origen. 1. Determinar si la nube origen es continua (pluma) o instantánea (bocanada) 2. Utilizar un modelo de dispersión de nubes para determinar la cantidad de materia inflamable (entre LFL y UFL) que se encuentra en la nube origen 3. Determinar la cantidad equivalente TNT 4. Calcular la sobre presión como función de la distancia 5. Calcular distancia segura 1. Determinar la cantidad equivalente de TNT el cual es una función de la presión de almacenamiento y la cantidad de líquido que flashea a vapor tras la emisión. 2. Calcular la sobre presión como función de la distancia. 3. Calcular distancia segura 1. Determinar la cantidad equivalente de TNT el cual es una función de la presión de almacenamiento y el volumen del vapor

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Emisiones toxicas

Ocurre tras la emisión de un fluido toxico a la atmósfera a través de un orificio o dada una ruptura

2. Calcular la sobre presión como función de la distancia 3. Calcular distancia segura 1. Determine si la nube fuente es continua (pluma) o instantánea (bocanada) 2. Utilice un modelo de dispersión de nube para determinar que porción de la nube sobrepasa en cuanto a nivel gradual el limite toxico (concentración y duración) del fluido.

Tabla 6.2 – Parámetros de Interacción de la superficie con una piscina liquida

Notas: 1) Usada como predeterminado por la IBR API

Tabla 6.2M – Parámetros de Interacción de la superficie con una piscina liquida

Tabla 6.3 – Probabilidades de los eventos

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6.15 Figuras Cálculos termodinámicos usados en el análisis de consecuencias

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Flash isotérmico a condiciones de almacenamiento Ts, Ps

Flash isotérmico a Presión Atmosférica Pa para encontrar temperatura de flash Tf,

Liquido

Vapor Dos fases

Fracción Líquido

Fracción Vapor

Encontrar temperatura de punto de burbuja Tb a Presión Atmosférica Pa

Encontrar temperatura de punto de rocío Td a Presión Atmosférica Pa

Encontrar Presión de punto de burbuja Pb a Temperatura Atmosférica Ta

Figura 6.1 – Modelado en Termino Origen – Modelado Termodinámico

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Figura 6.2 – Árbol global de eventos IBR API

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Figura 6.3 – Árbol de eventos de un análisis de consecuencias de nivel 2 para casos de fuga

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Figura 6.4 – Árbol de eventos de un análisis de consecuencias de nivel 2 para casos de ruptura

Figura 6.5 – Probabilidad de Ignición para líquidos (Unidades Inglesas)

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Figura 6.5M – Probabilidad de Ignición para líquidos (Sistema Métrico)

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Figura 6.6 – Probabilidad de Ignición para vapores (Unidades Inglesas)

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Figura 6.6M – Probabilidad de Ignición para vapores (Sistema Métrico)

7. ANALISIS DE CONSECUENCIAS – TANQUES ATMOSFERICOS DE ALMACENAMIENTO 108

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7.1 Determinación del fluido representativo y las propiedades asociadas 7.1.1 Fluidos representativos Cuando se realiza el calculo de consecuencias de un tanque, el usuario deberá elegir entre un juego limitado de fluidos como se muestra en la tabla 7.1. Se deberá elegir el fluido representativo que iguale lo más posible al fluido contenido en el tanque de almacenamiento.

7.1.2 Densidad y viscosidad dinámica del líquido Las propiedades requeridas del fluido para el modelado de consecuencias en tanques son la densidad de liquido, ρl, y la viscosidad dinámica de liquido, µl.

7.1.3 Conductividad hidráulica La cantidad de, así como la tasa de fuga de los pisos de tanque depende del tipo de suelo y sus propiedades así como del que si tiene o no el piso del tanque una barrera de prevención de emisiones (RBP). En la tabla 7.2, se muestra una lista de los tipos de suelo y propiedades usadas en la rutina de análisis de consecuencias. La propiedad del suelo fundamentalmente requerida en el análisis de consecuencias es la conductividad hidráulica del suelo, kh. La conductividad hidráulica como función del tipo de suelo se provee en la tabla 7.2 basada en agua. La conductividad hidráulica para otros fluidos puede ser estimada basados en la conductividad hidráulica, densidad y viscosidad dinámica del agua, denotados como khwater, ρw y µw respectivamente, y la densidad y viscosidad dinámica del fluido deseado usando la ecuación 3.217.

7.1.4 Velocidad de filtrado del fluido La velocidad de filtrado de un fluido en el tanque o producto a través del suelo se da por la ecuación 3.218 donde kh, es la conductividad hidráulica del suelo y ps, la porosidad del suelo.

7.1.5 Procedimiento de cálculo a) PASO 1.1 – Seleccione el fluido representativo de la tabla 7.1 b) PASO 1.2 – Determine las propiedades del fluido representativo incluidas la densidad, y la viscosidad dinámica, de la tabla 7.1 c) PASO 1.3 – Calcule la conductividad hidráulica para el agua promediando los limites de conductividad hidráulica superior e inferior provistos en la tabla 7.2 para el tipo de suelo seleccionado usando la ecuación 3.2.19.

d) PASO 1.4 – Calcule la conductividad hidráulica del fluido, khprod, para el fluido almacenado en el tanque usando la ecuación 3.217 basada en la densidad, ρl, y la viscosidad dinámica, µl, del PASO 1.2 y de la conductividad hidraulica del agua, khwater del PASO 1.3. e) PASO 1.5 – Calcule la velocidad de filtrado del producto, velsprod, para el fluido almacenado en el tanque usando la ecuación 3.218 basada en la conductividad hidráulica del fluido. Khprod del PASO 1.4 y la porosidad del suelo provisto en la tabla 7.2.

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7.2 Selección de los tamaños de orificio de liberación 7.2.1 Descripción general Un juego discreto de eventos de emisión o tamaños de orificios de liberación se usan en el análisis de consecuencias de nivel 1.

7.2.2 Procedimiento de cálculo El siguiente procedimiento de cálculo puede usarse para determinar el tamaño de orificio de liberación y las frecuencias genéricas de falla. a) PASO 2.1 – Determine el tamaño de orificio de liberación, dn, de la tabla 7.3 para la coraza lateral del tanque, y de la tabla 7.4 para los fondos de tanque. b) PASO 2.2 – Determine la frecuencia genérica de fallo, gffn, para los tamaños de orificio de la Parte 2, tabla 4.1 y la frecuencia genérica total de falla de esta tabla o de la ecuación 3.220

7.3 Calculo de tasas de emisión 7.3.1 Descripción general Los cálculos de tasa de emisión se proveen tanto para fugas en la coraza lateral del tanque como para la placa de fondo del tanque. Para las fugas en el fondo del tanque, se asume que el cabezal líquido es constante en el tiempo, y que la fuga es hacia el suelo que es modelado como un medio poroso continuo aproximado por las propiedades de suelos típicamente usados para fundamento de tanques.

7.3.2 Coraza lateral del tanque La descarga de un liquido a través de un orificio de bordes finos en un tanque con una altura del liquido por sobre la del orificio puede ser calculada con la ecuación 3.221. En la ecuación 3.221, el coeficiente de descarga, Cd, para flujos de líquidos completamente turbulentos desde orificios de bordes finos se encuentra en un rango de 0.6