02 jci diseño de sistemas de refrigeracion intrisecamente mas seguros - iiar colombia 2015

8/16/2019 02 JCI Diseño de Sistemas de Refrigeracion Intrisecamente Mas Seguros - IIAR Colombia 2015

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Diseñando un sistema derefrigeración intrínsecamente

más seguro. Autor:

Peter Jordan.

MBD Risk Management Services, Inc.

Presentado por:Daniel Rodríguez.Johnson Controls.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Uso del amoniaco en sistemas de refrigeración industrial.

1. Se usa desde 1850.

2. Bajo impacto ambiental.

3. Buenas propiedades termodinámicas.

4. Bajo costo.

5. Se detecta en bajas concentraciones en el aire.6. Presiones de operación relativamente bajas.

GRANDES CANTIDADES QUE SONPOTENCIALMENTE PELIGROSAS.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Regulaciones para el uso del amoniaco en Estados Unidos.

1. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), 29 CFR 1910.119,Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals, Explosives andBlasting Agents.

2. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), 29 CFR 1910.38,Employee Emergency Plans and Fire Prevention Plans, paragraph (a).

3. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), 29 CFR 1910.120,Hazardous Waste Operations and Emergency Response.

4. US Environmental Protection Agency, 40 CFR part 68, Chemical Accident

Prevention Previsions.

5. Section 112(r) of the Clean Air Act Amendments of 1990 (CAA 112(r)), The

General Duty Clause.6. Section 5(a)(1) of the Occupational Safety and Health Act (29 U.S.C.§ 654(a)(1)), The General Duty Clause.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Propósitos de las regulaciones.

1. Identificar y evaluar los peligrosasociados a sustancias de alto riesgocomo el amoníaco.

2. Diseñar una instalación segura paraprevenir las emisiones atmosféricasno controladas.

3. Operar la instalación de una manerasegura. Entrenar al personal que laopera para prevenir emisionesatmosféricas no controladas.

4. Minimizar las consecuencias de lasemisiones atmosféricas nocontroladas.

COMENZAR DESDE EL DISEÑO = PREVENSIÓN


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Identificar puntos potenciales de fugas.

¿Dónde se libera el amoníaco en un sistema de refrigeración?

EPA - RM (Enviromental Protection Agency – Risk Management).

Información disponible en Internet. Failure Rate Data.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Datos EPA - RM (Enviromental Protection Agency – Risk Management).

FUENTE DE FUGACANTIDADDE FUGAS*

% TOTAL

VÁLVULAS 208 28.1%

TUBERÍAS 187 25.3%

OTRAS FUENTES 168 22.7%

TANQUES DE PROCESO 64 8.6%

BOMBAS 40 5.4%

TANQUES DE ALMACENAMIENTO 29 3.9%

JUNTAS (SOLDADURAS) 25 3.4%

MANGUERA DE TRANSFERENCIA 19 2.6%

TOTAL 740

0

50

100

150

200

250

V Á L V U L A S

T U B E R Í A S

O T R A S F U I E N T E S

T A N Q U E S D E P R O C E S O

B O M B A S

T A N Q U E S D E

A L M A C E N A M I E N T O

J U N T A S ( S O L D A D U R A S )

M A N G U E R A D E

T R A N S F E R E N C I A

CANTIDADDE FUGAS*

FUENTE: Susan Casper, Manuel R. Gomez, and E. Allen Smith, The CSB Incident Screening Database:Description, Summary Statistics and Uses, Journal of Hazardous Materials Volume 159, Issue 1, 15 November2008, Pages 119 –129, Presented at the 2006 Annual Symposium of the Mary Kay O’Connor Process SafetyCenter.

• REPORTADAS ENTRE 1997 Y 2004.• 16,000 INSTALACIONES DE REFRIGERACIÓN CON AMONIACO.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Información disponible en internet.

• REPORTADAS ENTRE 2005 Y 2009.• APROXIMADAMENTE LA MITAD DE FUGAS EN VÁLVULAS OCURRIERON EN DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD.

FUENTE DE FUGACANTIDADDE FUGAS*

% TOTAL

OTRAS FUIENTES 75 38.7%

VÁLVULAS 56 28.9%

TUBERÍAS 34 17.5%

TANQUES DE PROCESO 16 8.2%

COMPRESORES O BOMBAS 6 3.1%

TANQUES DE ALMACENAMIENTO 4 2.1%

MANGUERA DE TRANSFERENCIA 2 1.0%

JUNTAS (SOLDADURAS) 1 0.5%

TOTAL 194

0

10

20

30

40

50

60

70

80

O T R A S F U I E N T E

S

V Á L V U L A

S

T U B E R Í A

S

T A N Q U E S D E P R O C E S

O

C O M P R E S O R E S O B O M B A

S

T A N Q U E S D E A L M A C E N A M I E N T

O

M A N G U E R A D E T R A N S F E R E N C I A

J U N T A S ( S O L D A D U R A S )

CANTIDADDE FUGAS*

FUENTE: http://www.csb.gov/index.cfm?folder=circ&page=index


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.FAILURE RATE DATA.

FUENTE: State of New Jersey Department of Environmental Protection and Energy, Bureau of ReleasePrevention, Source Data for Risk Assessment in Compliance with N.J.A.C. 7:31-1 et seq., The ToxicCatastrophe Prevention Action (TCPA) Program, Acute Toxicity Concentration Data, Likelihood/Frequency

Data, April 5, 1993.

COMPONENTEROTURA

50% A 100%(AÑOS)

FUGA GRANDE5% A 20%

(AÑOS)

FUGA PEQUEÑA0.5% A 2%

(AÑOS)

VISOR 30 15 8

MANGUERA FLEXIBLE 1,000 100 10

VÁLVULA DE SEGURIDAD 6,000 300 15

VÁLVULA DE BOLA 10,000 2,000 400

VÁLVULA DE DRENAJE 10,000 1,200 150

INTERCAMBIADOR DE CALOR 50,000 2,000 80

TUBERÍA (


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.REVISIONES IST (TECNONOLOGÍA INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGURA).

WHAT IFANALYSIS

PROCESS SAFETYMANAGEMENT

RISKMANAGEMENT

PROGRAM

AMMONIAREFRIGERATIONMANAGEMENT

GENERAL DUTYCLAUSE

CONSULTAS ADICIONALES EN:• International Institute of Ammonia Refrigeration, Process Safety Management Guidelines for Ammonia

Refrigeration, 2nd Edition.• International Institute of Ammonia Refrigeration, The Ammonia Refrigeration Management Program (ARM).

IDENTIFICAR RIESGOSPOTENCIALES.

REVISA EL DISEÑO?


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* Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers, Inherently Safer ChemicalProcesses— A Life Cycle Approach, 1996.

GRUPOINTEDISCIPLINARIO:

INGENIERÍA.

SEGURIDAD.

OPERACIÓN

MANTENIMIENTO.

SUBSISTEMAS*.FACILITAN LA REVISIÓN IST.

LISTA DE PREGUNTAS:¿Reducir la cantidad de NH3?

¿Sustituirlo?

¿Condiciones menos peligrosas?

¿Cambios en el equipo oproceso?

DOCUMENTAR LASCARACTERÍSTICASINTRÍNSECAMENTE

SEGURAS EXISTENTES.

IDENTIFICAR LASACCIONES QUE

MEJOREN LA

SEGURIDADINTRÍNSECA.

EVALUAR LAVIABILIDAD DE LOS

PLANES DE ACCIÓN


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PreguntaOportunidadespotenciales

IST existente? CAT Planes de acción

REDUCCIÓN POTENCIAL DE LA CANTIDAD DE AMONÍACO EN SITIO.1. ¿Se pueden remover algunos equipos por ser redundantes,sobredimensionados o no utilizados?2. ¿Se puede reducir el tamaño de los tanques o contenedores deamoníaco?3. ¿Se puede cambiar el tipo de equipo para reducir la cantidad deamoníaco almacenado?4. ¿Se pueden reducir las longitudes de tubería para minimizar elinventario de amoníaco?5. ¿Se pueden reducir los diámetros de tubería para minimizar el

inventario de amoníaco?6. ¿Es posible alimentar el amoníaco como gas en vez de líquidopara reducir el inventario de amoníaco?

SUSTITUIR MATERIALES PELIGROSOS.7. ¿Es posible reducir la cantidad de amoníaco usando procesosalternativos como refrigerantes secundarios?

USAR EL AMONÍACO EN CONDICIONES O FORMA MENOS PELIGROSA.8. ¿Se puede operar el proceso en condiciones menos severas(presión, temperatura y estado)?9. ¿Se puede rediseñar el sistema para minimizar el potencial de

acumulación de contaminantes como aire, agua o aceite?


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DISEÑAR LOS EQUIPOS Y LOS PROCESOS PARA MINIMIZAR LAS POTENCIALES FALLAS Y ERRORES HUMANOS.10. ¿La presión de diseño de los equipos es suficiente?11. ¿Se pueden reubicar los equipos para minimizar los daños, porejemplo, con montacargas?

12. ¿Se puede modificar el área la minimizar la acumulación devapores de amoníaco?13. ¿Se pueden instalar diques, muros de contención u otrosdispositivos pasivos para contener eventuales fugas y derrames?14. ¿Se puede reducir la cantidad de visores en los equipos?15. ¿Se ha diseñado el equipo para minimizar el potencial de

choque térmico, choque hidráulico, vibración, arrastre de líquido ocongelamiento?16. ¿Se ha diseñado el equipo para minimizar el potencial de líquidoatrapado?17. ¿Se pueden instalar otros equipos o unidades operativas parareducir el potencial de fugas de amoníaco?18. ¿Se pueden usar otros materiales para minimizar el potencial decorrosión?

19. ¿Se puede eliminar cualquier by-pass o líneas multiuso paraminimizar la complejidad del sistema?

20. ¿Se pueden modificar los equipos para minimizar el potencial defugas de amoníaco durante procedimientos de apretura?21. ¿El sistema tiene suficientes controles, bloqueos de seguridad ysistemas de apagado de emergencia?

22. ¿Hay suficientes procedimientos de seguridad en la planta?23. ¿Es suficiente el personal disponible para vigilar el sistema yresponder ante fallas eventuales?


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ASUNTOS DE UBICACIÓN, EMPLAZAMIENTO Y TRANSPORTE24. ¿Se pueden reubicar las unidades de proceso para reducir oeliminar los impactos de otras instalaciones peligrosas adyacentes?25. ¿Se pueden reubicar las unidades de proceso para eliminar oreducir el impacto en sitio?

26. ¿Se pueden reubicar las unidades para eliminar o minimizar elimpacto sobre los empleados en sitio?27. ¿Se pueden reubicar las unidades de proceso para eliminar ominimizar el impacto sobre otros procesos o instalaciones de laplanta?

28. ¿Se pueden modificar los equipos para eliminar o minimizar losriesgos de seguridad?29. ¿Se puede modificar la disposición de la planta para minimizarla necesidad de transporte de materiales peligrosos y usar rutas ymétodos de transporte más seguros?


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.CATEGORÍAS IST.

CATEGORÍA DESCRIPCIÓN

Intrínseca. Elimina el peligro usando materiales o condiciones no peligrosas.

Pasiva. Minimiza el peligro por características de diseño o proceso.

Activa. Minimiza el peligro usando controles, enclavamientos de seguridad y sistemas de disparo de emergencia.

De procedimiento. Minimiza el peligro usando procedimientos operativos, chequeos administrativos y respuestas de emergencia.


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ACCIÓN IST TÍPICA EJEMPLOS

Usar refrigerantes secundarios en vez de

amoníaco.

Considere usar un refrigerante secundario como Propylene Glycol (PG) en vez de amoníaco en las áreas de enfriadores de aire.

Considere reemplazar el amoníaco en la zona de baja temperatura por un sistema cascada amoníaco / Dióxido de Carbono (NH3/CO2) o un sistema

Dowtherm®.

Reemplace los equipos de alto riesgo.Considere reemplazar los condensadores carcasa y tubo (S&T) por condensadores de placas (PHE).

Considere la posibilidad de eliminar el uso de tanques de transferencia (pump-out).

Enclavamiento eléctrico de los detectores de

amoníaco con los dispositivos de disparo de

emergencia.

Considere el enclavamiento eléctrico de las electroválvulas y / o bombas con los detectores de amoníaco de modo que se cierren o detengan

automáticamente si se detecta amoníaco.

Buscar recintos y / o reubicar los equipos de

refrigeración con amoníaco.

Considere la instalación de diques o bordes de contención para los derrames de amoníaco.

Considere la posibilidad de reubicar los tanques de amoníaco dentro de las áreas de contención tales como salas de máquinas y / o la construcción de

recintos alrededor de estos tanques.Considere la posibilidad de reubicar los equipos de amoníaco y / o tuberías fuera de las zonas ocupadas.

Instalar un tanque de difusión con agua.

Considere la instalación de un tanque de difusión con agua que contendría el amoníaco liberado de las válvulas de alivio si se abrieran.

Considerar el uso de tanque de difusión con agua debe hacerse con mucho cuidado y teniendo en cuenta los problemas de integridad mecánica

adicionales asociados con el mantenimiento de las válvulas de seguridad e inspección de la tubería principal, el reemplazo de todas las válvulas de

alivio que descargan al tanque de difusión para ajustar la presión adicional de descarga y las normas locales que prohíban las descargas de solución

Agua - amoníaco en el sistema de drenaje municipal. Por estas razones, IIAR ha recomendado otros medios para minimizar las liberaciones

atmosféricas (ver más abajo).

Eliminar las fuentes comunes de fugas de

amoníaco.

Considere reemplazar las bombas de amoníaco en el sistema por bombas herméticas.

Considere la instalación de Emergency Pressure Control Systems EPCS (Sistemas de Emergencia de Control de Presión) para minimizar la liberación

atmosférica de las válvulas de seguridad (en vez de tanque de difusión con agua).

Considerar la eliminación y / o sustitución de visores.

Considere la desconexión física de equipos que han sido dados de baja.

Instale dispositivos diseñados para minimizar

el potencial de choque térmico o hidráulico.

Considere la instalación de válvulas de apertura suave en las líneas de gas caliente que alimentan los congeladores de baja temperatura.

Considere la instalación de válvulas tipo CK-5 (o equivalente) en las líneas de succión de los congeladores de baja temperatura.


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PENSAR DIFERENTE!

1. ¿Realmente se necesita un recibidor de alta? Se puede pensar en válvulas de drenaje de

líquido en las salidas de los condensadores.

2. Entre las fugas más graves que podrían ocurrir en una sala de compresores, están las fugas

en el sistema de enfriamiento de aceite por termosifón. ¿Por qué no sustituir el Amoníaco en los

enfriadores de aceite con termosifón por enfriadores con agua o Glycol?

3. ¿Es el gas caliente la mejor opción para descongelar congeladores de baja temperatura?

Revisar la diferencia en costos de los evaporadores con deshielo eléctrico.

4. ¿Se pueden usar equipos y tuberías en acero inoxidable en vez de acero al carbono en

ambientes altamente corrosivos? Un documento previo de IIAR1 ayuda a identificar ambientes

altamente corrosivos.

5. ¿Es el momento de considerar la instalación de un sistema de pump-out con tubería rígida?

Un documento IIAR2 describe los beneficios y aplicaciones de estos sistemas.

1. Ronald A. Cole and Godan Nambudiripad, Mechanical Integrity for Ammonia Refrigerating System Pipingand Pressure Vessels, Presented at the 26th Annual Meeting of the International Institute of AmmoniaRefrigeration, March, 2004.2. Kris Hinds and Peter Jordan, The Joy of Ammonia Pump-Out Systems, Presented at the 28th AnnualMeeting of the International Institute of Ammonia Refrigeration, March, 2006.


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DISEÑO DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN INTRÍNSECAMENTE MÁS SEGUROS.Conclusiones.

Dos de los principales problemas en la industria de la refrigeración con Amoníaco son:1. La forma de diseñar un sistema seguro utilizando recursos limitados.

2. La forma de reducir el número de accidentes que se producen en nuestra industria.

Este documento técnico ayudará a abordar ambos puntos y ha presentado un enfoque práctico

para evaluar varias alternativas de diseño con el objetivo final de producir un sistema

intrínsecamente más seguro.

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