Hoja de Cálculo de Áreas de Consecuencias Nivel 2 API 581 Segunda Edición 2008 Ing. Adán González Torres NODO 11 Planta: Esfera Sustancia: Cloruro de Vinilo VCM Nivel de Riesgo N.F.P.A Instalación: Realizo: 1 Salud 2 4 2 Inflamabilidad 4 2 2 3 Reactividad 2 N.A. Caustico o Acido Información requerida para el cálculo de Areas de Consecuencias Nivel 2 API 581 Segunda edición. 4 Riesgoa Espec. N.A. No 1.2 - Condiciones de operación del Fluido Almacenado Condiciones del Medio Ambiente Variable Valor Unidad SI Valor Unidad SI abs Cantidad Sistema US Abs. Variable Valor Unidad SI Cantidad Unidad SI abs Cantidad Sistema US Abs. P op = 27.97 kg/cm 2 2742.920005 kpa 397.8268198 psia Patm = 1.033 kg/cm 2 101.3026945 kpa 14.69271022 psia T op = 26.6 °C 299.75 °K 539.55 °R T amb = 32 °C 305.15 °K 549.27 °R Nivel = 80 % Tg = 41 °C 314.15 °K 565.47 °R 2 m 6.56166 ft ρ atm 1.2 kg/cm 2 0.075 lb/ft3 Determinación de las Masas a Evaluar Uw = 6 m/s 19.68504 ft/s Masa Nodo (Kg) 3,721,718.12 Masa Inventario (Kg) 3,721,718.12 RH = 80 % Selección del Componente a Evaluar Selección de los Sistemas de Mitigación, Detección y Aislamiento kg/cm 2 psia 25 355.5 6.1 .2. Propiedades requeridas para condiciones de almacenamiento (SISTEMA INGLES) 6.1 .3. Propiedades requeridas para condiciones de flasheo (SISTEMA INGLES) Valor Sistema US Abs. Valor Sistema US Abs. a) Fase de almacenamiento (vapor, líquido, critico, dos fases) Fase a) Fase de flash (vapor, líquido, dos fases) 2 Fases Fase b) Fracción másica de liquido, fracl 0.800 % b) Temperatura de flash, Tf 351 °R c) Fracción másica del vapor, fracv 0.200 % c) Fracción de flash, fracfsh 0.010 frac d) Peso molecular, MW 1 62.499 gr/lb d) Densidad del líquido ρl 56.030 lb/ft3 e) Densidad del líquido,ρl 56.030 lb/ft3 e) Densidad del vapor ρv 4.274 lb/ft3 f) Viscosidad de líquido, μl 0.172 Cp f) Calor especifico del líquido Cpl 0.469 Btu/lb °R g) Relación de calores específicos de gases ideales, k=Cp/Cv 1.182 Adimens g) Calor de combustión del Líquido HCl 8102.415 Btu/lb h) Entalpía de la mezcla L 58.708 BTU/lb h) Calor de combustión del vapor HCv 8102.415 Btu/lb Entalpía de la mezcla V 196.298 BTU/lb i) Calor latente de vaporización del líquido ΔHv 105.800 Btu/lb i) Entropía de la mezcla L -0.472 BTU/lb °R j) Temperatura de punto Burbuja del líquido Tb 493.470 °R Entropía de la mezcla V 776.810 BTU/lb °R k) Temperatura de punto Rocío del vapor Td °R j) Presión Crítica Pc 774.479 psia l) Fracción Flamable de la sustancia mfrac (flam) 1 frac Temperatura Crítica Tc 776.810 °R Temperatura de Ebullición 516.79 °R k) Temperatura de Auto-Ignitión, AIT 1341.000 °R Aceleración de la gravedad de la tierra a nivel mar 32.2 ft/s2 l) Presión de saturación, Psat, a temperatura de almacenamiento 435.026 kpa Presión de punto Burbuja del líquido Tb 4.267003 lb/in2 m) Limites de inflamabilidad, LFL 33.000 Adimens Limites de inflamabilidad, UFL 3.600 Adimens Tabla 6.2 – Parámetros de Interacción de la superficie con una piscina liquida n) Calor de Combustión HC 8102.415 BTU/lb o) Limites Tóxicos (p.ej.IDLH, ERPG, AELG, Probist, etc.) 3.10E+04 mg/m3 Superficie β Fracción Tóxica de la sustancia mtox (tox) 1 frac (Btu/hr-ft-oR) (ft2/s) (unitless) (unitless) Sustancia Tóxica con densidad mayor a la del Aire No 0.53 0.00000448 1 0.32 Sustancia No Tóxica No Flamable No 6.3.2 Determinación de la fase de Emisión Ec. (3.107) 0 1 0 0 1 1 1 1 Ec. (3.108) 1 0 0 Constante Sistema US SI C1 12 31623 Ec. (3.109) C2 1 1000 C4 1 2.205 C5 55.6 25.2 C7 10.763 1 Selección del tamaño de orificio de descarga C8 1 0.0929 C9 0.6 0.123 2.1 - Basados en el Tipo de Componente y la Tabla 5.4 API RP 581 identifique los diámetros de los orificios de descarga C10 63.32 9.744 C11 1 0.145 Por lo tanto, de la tabla 5. API RP 581, aplican todos los tamaños de fuga, por lo que tenemos = 1.01325 bar = 101.325 kPa C14 3600 1 C15 1 4.685 1 Orificio de descarg a m 2 C16 70 30.89 1 32 0 3.2E-05 C17 0.00723 0.001481 2 491 1 4.9E-04 C18 0.0164 0.005 3 8171 13 8.2E-03 C19 1.015 1.085 4 129462 201 1.3E-01 C20 0.147 1.013 5 32365 50 3.2E-02 C21 9590 5328 C22 14.62 5.8 2.2 - Determine la frecuencia de falla genérica, gff n , para el n th orifico de descarga, así como la frecuencia de falla genérica total C23 0.346 0.45 C24 2.279 2.6 No. Equipo Compnte Pequeño Mediano Grande Ruptura gff n C25 0.0438 0.0296 27 Recipiente DRUM 0.000008 0.00002 0.000002 0.0000006 0.0000306 C26 14.5 100 C27 0.3967 1 C28 6895 1000 C29 1.85E-04 4.30E-04 C30 6.43E-07 9.76E-08 CONSECUENCIAS DE ÁREAS DE AFECTACIÓN NIVEL 2 API 581 (ESCENARIOS DE FUEGO, NUBES TÓXICAS Y CONSECUENCIAS NO FLAMABLES NO TÓXICAS. Constantes API 581 Ing. Adán González Torres Tag.de Estudio Equipo ó Línea. Tamaño del orificio de descarga Rango de diámetro para cada orificio, mm (in) Diámetro del orificio de descarga, d n mm (in) Area del orificio de descarga, mm 2 (in 2 ) factdi Pequeño 0 - 6.4 ( 0 - 1/4 ) d 1 = 6.4 (0.25") Mediano > 6.4 - 51 ( > 1/4 - 2 ) d 2 = 25 (1") Grande > 51 - 152 ( > 2 - 6 ) d 3 = 102 (4") Ruptura > 152 ( > 6 ) d 4 = min[D,406 (16")] Adicional d5 = min[D,203 (8")] Altura donde se encuentra la fuga CLASE ESTABILIDAD Tipo de Zona DRUM C C Líquido surf k surf surf X Concreto Solamente monitores de agua contra incendio D Practica Recomendada API 581 Parte 3 Analisis de Consecuencias Nivel 2 Ing. Adán González Torres mail: [email protected]Tampico Tamps/México.
ÁREAS DE AFECTACIÓN DE FUEGO, TÓXICO Y NO TÓXICO, NO INFLAMABLE
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Hoja de Cálculo de Áreas de Consecuencias Nivel 2 API 581 Segunda Edición 2008 Ing. Adán González Torres
NODO 11 Planta: Esfera Sustancia: Cloruro de Vinilo
VCM
Nivel de Riesgo N.F.P.A
Instalación: Realizo: 1 Salud 2 4
2 Inflamabilidad 4 2 2
3 Reactividad 2 N.A. Caustico o Acido
Información requerida para el cálculo de Areas de Consecuencias Nivel 2 API 581 Segunda edición. 4 Riesgoa Espec. N.A. No
1.2 - Condiciones de operación del Fluido Almacenado Condiciones del Medio Ambiente
Variable Valor Unidad SI Valor Unidad SI abs Cantidad Sistema US Abs. Variable Valor Unidad SI Cantidad Unidad SI abs CantidadSistema US
Top = 26.6 °C 299.75 °K 539.55 °R Tamb = 32 °C 305.15 °K 549.27 °R
Nivel = 80 % Tg = 41 °C 314.15 °K 565.47 °R
2 m 6.56166 ft ρ atm 1.2 kg/cm2 0.075 lb/ft3Determinación de las Masas a Evaluar Uw = 6 m/s 19.68504 ft/sMasa Nodo (Kg) 3,721,718.12 Masa Inventario (Kg) 3,721,718.12 RH = 80 % 4
Selección del Componente a Evaluar Selección de los Sistemas de Mitigación, Detección y Aislamiento
kg/cm2 psia 27 6
25 355.5 3
6.1 .2. Propiedades requeridas para condiciones de almacenamiento (SISTEMA INGLES) 6.1 .3. Propiedades requeridas para condiciones de flasheo (SISTEMA INGLES)
Valor Sistema US Abs. ValorSistema US
Abs.
a) Fase de almacenamiento (vapor, líquido, critico, dos fases) 1 Fase a) Fase de flash (vapor, líquido, dos fases) 2 Fases Fase
b) Fracción másica de liquido, fracl 0.800 % b) Temperatura de flash, Tf 351 °R
c) Fracción másica del vapor, fracv 0.200 % c) Fracción de flash, fracfsh 0.010 frac
e) Densidad del líquido,ρl 56.030 lb/ft3 e) Densidad del vapor ρv 4.274 lb/ft3
f) Viscosidad de líquido, µl 0.172 Cp f) Calor especifico del líquido Cpl 0.469 Btu/lb °R
g) Relación de calores específicos de gases ideales, k=Cp/Cv 1.182 Adimens g) Calor de combustión del Líquido HCl 8102.415 Btu/lb
h) Entalpía de la mezcla L 58.708 BTU/lb h) Calor de combustión del vapor HCv 8102.415 Btu/lb
Entalpía de la mezcla V 196.298 BTU/lb i) Calor latente de vaporización del líquido ΔHv 105.800 Btu/lb
i) Entropía de la mezcla L -0.472 BTU/lb °R j) Temperatura de punto Burbuja del líquido Tb 493.470 °R
Entropía de la mezcla V 776.810 BTU/lb °R k) Temperatura de punto Rocío del vapor Td °R
j) Presión Crítica Pc 774.479 psia l) Fracción Flamable de la sustancia mfrac (flam) 1 frac
Temperatura Crítica Tc 776.810 °R Temperatura de Ebullición 516.79 °R
k) Temperatura de Auto-Ignitión, AIT 1341.000 °R Aceleración de la gravedad de la tierra a nivel mar 32.2 ft/s2
l) Presión de saturación, Psat, a temperatura de almacenamiento 435.026 kpa Presión de punto Burbuja del líquido Tb 4.267003 lb/in2
m) Limites de inflamabilidad, LFL 33.000 Adimens
Limites de inflamabilidad, UFL 3.600 Adimens Tabla 6.2 – Parámetros de Interacción de la superficie con una piscina liquida
n) Calor de Combustión HC 8102.415 BTU/lb
o) Limites Tóxicos (p.ej.IDLH, ERPG, AELG, Probist, etc.) 3.10E+04 mg/m3 Superficie βFracción Tóxica de la sustancia mtox (tox) 1 frac Surface (Btu/hr-ft-oR) (ft2/s) (unitless) (unitless)
Sustancia Tóxica con densidad mayor a la del Aire No 1 0.53 0.00000448 1 0.32
Sustancia No Tóxica No Flamable No
6.3.2 Determinación de la fase de Emisión
Ec. (3.107) 0 1 0 0
1 1 1 1
Ec. (3.108) 1 0 0
Constante Sistema US SI
C1 12 31623
Ec. (3.109) C2 1 1000
C4 1 2.205
C5 55.6 25.2
C7 10.763 1
Selección del tamaño de orificio de descarga C8 1 0.0929
C9 0.6 0.123
2.1 - Basados en el Tipo de Componente y la Tabla 5.4 API RP 581 identifique los diámetros de los orificios de descarga C10 63.32 9.744
C11 1 0.145
Por lo tanto, de la tabla 5. API RP 581, aplican todos los tamaños de fuga, por lo que tenemos = 1.01325 bar = 101.325 kPa C14 3600 1
C15 1 4.685 1
Orificio
de
descarg
a
m2 C16 70 30.89
1 32 0 3.2E-05 C17 0.00723 0.001481
2 491 1 4.9E-04 C18 0.0164 0.005
3 8171 13 8.2E-03 C19 1.015 1.085
4 129462 201 1.3E-01 C20 0.147 1.013
5 32365 50 3.2E-02 C21 9590 5328
C22 14.62 5.8
2.2 - Determine la frecuencia de falla genérica, gff n , para el n th orifico de descarga, así como la frecuencia de falla genérica total C23 0.346 0.45
C24 2.279 2.6
No. Equipo Compnte Pequeño Mediano Grande Ruptura gff n C25 0.0438 0.0296
6.4 - Empleando la Tabla 5.6 del API RP 581, y las clasificaciones determinadas en los pasos 6.2 y 6.3, determine el factor de reducción de la descarga, factdi
1/4" 60
1" 40
4" 30
6.5 - Empleando la Tabla 5.7 API RP 581 y la clasificación de los sistemas definidos en los pasos 6.2 y 6.3, determine la duración
d1 = 0.25 Instantánea
d2 = 1 Instantánea
d3 = 4 Instantánea
d4 = 16 Instantánea
7.1 - Para cada orificio de descarga, calcule la tasa de descarga ajustada, rate n , emplenado la ecuación (3.13) SI LA FUGA ES
Probabilidad de flash fire ignición Retardada sistema
Ec.(3.132) Ec.(3.133) Ec.(3.134)
Tamaño Fuga
1/4 0.875 0.75 0.75125
2 0.875 0.75 0.75125
4 0.875 0.75 0.75125
Ruptura 0.875 0.75 0.75125
6.8.1.5 Probabilidad de Fireball dada una ignición Inmediata
Ec.(3.135)
Ec.(3.136)
Tamaño Fuga
1/4 0 1 1
2 0 1 1
4 0 1 1
Ruptura 0 1 1
6.8.1.6 Resultados de Probabilidad de Eventos
La probabilidad de eventos resultantes se determinaran con la multiplicación de todas las probabilidades individuales a lo largo del árbol de evntos mostrado en las figuras 6.3 y 6.4.
Tipo de
Liberación
0.8
0.1
1 0.5 0.50.5
1 0.125 0.875
1 0.25 0.75
0.25 0.75
Probabilidad de Ignición Inmediata Probabilidad de VCE o Flash Fire dada Temp. AIT VCE Flash FireTemp. AmbienteFase Fluido
VCE2 FasesLíquido Gas
VCE Flash FireTemp. AITTemp. Ambiente
Tabla 6.3 Probabilidades de Eventos
0.8 1
)1(
)*(
10frac
fracfracfrac
fshl
ent
Practica Recomendada API 581 Parte 3 Analisis de Consecuencias Nivel 2 Ing. Adán González Torres
Corrección para la duración de la emisión Corrección para la rugosidad del terrenopara 100m < x < 10,000 m donde t es el Tiempo de un receptor a la emisión (s)
Tamaño Fuga m Tamaño Fuga m
1/4 0 Ec.(195) Ec.(196) 1/4 17.01154356
2 0 2 0
4 0 4 0
Ruptura 0 Ruptura 0
Concentración x a una distancia y=0, altura z=0 Alcance de una determinación de concentración C
Hoja de Cálculo de Áreas de Consecuencias Nivel 2 API 581 Segunda Edición 2008 Ing. Adán González Torres
BIBLIOGRAFIAAPI, API RP 580 Recommended Practice for Risk-Based Inspection, American Petroleum Institute,Washington, D.C.
API, API 579-1/ASME FFS-1 2007 Fitness-For-Service, American Petroleum Institute, Washington, D.C.,2007
CCPS, Guidelines for Consequence Analysis of Chemical Releases, ISBN 0-8169-0786-2, published by theCenter for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers, 1999.
TNO, Methods for Calculation of Physical Effects (TNO Yellow Book, Third Edition), Chapter 6: Heat Fluxfrom Fires, CPR 14E (ISSN 0921-9633/2.10.014/9110), Servicecentrum, The Hague, 1997
CCPS, Guidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor Cloud Explosions, Flash Fires, and BLEVEs,ISBN 0-8169-0474-X, published by the Center for Chemical Process Safety of the American Institute ofChemical Engineers, 1994
Lees, Frank P., Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control,Butterworth-Heinemann, Second Edition, Reprinted 2001
Baker, W.E., P.A. Cox, P.S. Westine, J.J. Kulesz, and R.A. Strelow, Explosion Hazards and Evaluation,New York: Elsevier, 1983
OFCM, Directory of Atmospheric Transport and Diffusion Consequence Assessment Models (FC-I3-1999),published by the Office of the Federal Coordinator for Meteorological Services and Supporting Research(OFCM) with the assistance of SCAPA members, the document is available athttp://www.ofcm.gov/atd_dir/pdf/frontpage.htm
Cox, A.W., Lees, F. P., and Ang, M.L., Classification of Hazardous Locations, Rugby: Instn Chem. Engrs.,1990
MTAS: Fichas Internacionales de Seguridad Química. Ministerio de Trabajo y AsuntosSociales, Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, <http://www.mtas.es/insht/index.htm>[Consulta: 10 de mayo de 2002].
R.D. 363/1995; Real Decreto 363/1995, de 10 de marzo, por el que se aprueba el Reglamentosobre Notificación de Sustancias Nuevas y Clasificación, Envasado y Etiquetadode Sustancias Peligrosas. (B.O.E. nº 133, de 5-06-95) y sus posteriores modificaciones
1254/1999; Real Decreto 1254/1999, de 16 de julio, por el que se aprueban medidasde control de los riesgos inherentes a los accidentes graves en los que intervengansustancias peligrosas. (B.O.E. nº 172, 20-7-99).
Sumario
Instalación 0 Presión de Operación 27.97 kg/cm 2
Planta 0 Temperatura de Operación 26.6 °C Tamaño de Fuga Aplica Fuga Tipo de Fuga Wn , kg/seg Wn , lb/seg
1/4 Si Instantánea 3,721,718.1 8,204,845.9
Tag. Equipo o Línea Esfera Equipo API 581 Recipiente DRUM 2 Si Instantánea 3,721,718.1 8,204,845.9
4 Si Instantánea 3,721,718.1 8,204,845.9
Sustancia Cloruro de Vinilo Masa del componente 3,721,718.12 kg Ruptura Si Instantánea 3,721,718.1 8,204,845.9
Masa Disponible 3,721,718.12 kg
1 Salud 2
2 Inflamabilidad 4 Limite de flamabilidad para Personas 12.6 kW/m2 [4000 btu/hrft2]
3 Reactividad 2
4 Riesgoa Espec. N.A. Limite de flamabilidad para Equipos 37.8kw/m2 [12000btu/hrft2] Fase de Almacenamiento Líquido
Limite de Sobrepersión 34.5kPa [5psi] Fase de Liberación 2 Fases
4
2 2 Tiempo Tóxico MAX (IDLH, ERPG, AELG, Probist) 10 min
Sistema de Detección y Aislamiento en caso de Fuga. Sistema de Mitigación en caso de Fuga.
Detección visual, cámaras o detectores con cobertura limitada. Aislamiento dependiente de válvulas operadas manualmente. Solamente monitores de agua contra incendio
Probabilidad Área ft2 Probabilidad Área ft2 Probabilidad Área ft2 Probabilidad Área ft2
Alberca de Fuego 0.00 0.00 Alberca de Fuego 0.00 0.00
0.29 9,377.34 0.29 9,377.34
Chorro de Fuego 0.00 0.00 Chorro de Fuego 0.00 0.00
Llamarada 0.88 7,080.12 Llamarada 0.88 7,080.12
Bola de Fuego 0.91 5,052,967.26 Bola de Fuego 0.91 14,432,101.4
Aplica Área Aplica Área Equipos Área Personas Aplica Área
Nube Tóxica Neutra Si 6,042.11 No 0.00 0.00 No 0.00
Nube Tóxica Densa No 1,452,885.9 No 6,792.9 6,792.9
No 101,223.1 101,223.1
Área de consecuencia Final de fuga de Vapor de Agua para lesión al personal Área de consecuencia Final de Acidos o Causticos para lesión al personal
Área Total Área Total ft2
Vapor ft2 Caustico y Acido
0.00 No Aplica 0.00 No Aplica
5.11.2 Área de Consecuencia de Daño de Componente Final
Ec.(3.93)
4,815,953 ft2
4,815,953 N.A N.A
Área 4,815,953 ft2 447,417 m2
Radio 1,238.13 ft 377.38 m
5.11.3 Área de consecuencia final de lesión de personal
Ec.(3.95)
13,726,131 ft2
13,726,131 6,042 101,223
Área 13,726,131 ft2 1,275,199 m2
Radio 2,090.25 ft 637.11 m
Sobre
Presión VCE
Sobre
Presión
Área final de Daños a Componentes de Equipos
Área final de Lesiones o Fatalidades a Personas
Nube Explosiva
(VCE)
Tipo de Escenarios Tóxicos Tipo de Escenarios No Tóxicos, No Inflamable
Tipo de Escenarios Inflamables para Componentes
Nube
Explosiva
Tipo de Escenarios Inflamables para Personas
Acidas o
Causticas
Vapor de
Agua
Nivel de Riesgo N.F.P.A
Tag. De Estudio: NODO 11
% que reduce el Área de
Afectación
0.05
CONSECUENCIAS DE ÁREAS DE AFECTACIÓN NIVEL 2 API 581 (ESCENARIOS DE FUEGO, NUBES TÓXICAS Y CONSECUENCIAS NO FLAMABLES NO TÓXICAS.
Tasa de Descarga
)1(
)*(
10frac
fracfracfrac
fshl
ent
Practica Recomendada API 581 Parte 3 Analisis de Consecuencias Nivel 2 Ing. Adán González Torres