RIESGO EN TERMINALES DE LNG
Por el Ing. Fernando Rey Saravia
Coordinador del Comité Técnico Ejecutivo
Municipalidad de Bahía Blanca
En la actualidad la comprensión de los derrames de gas natural licuado sobre el agua es conservativa, esto es que se presumen consecuencias más graves que lo que en la realidad ocurriría. Esto se debe básicamente por la ausencia de validación experimental en condiciones reales sobre los elementos de análisis que tienen directa influencia sobre el tamaño del fuego y el tamaño de las zonas de exclusión.
Tres elementos que significativamente influyen en el tamaño de las zonas de exclusión son el caudal de LNG desde una brecha abierta en un tanque, la influencia de olas en la pileta de derrame y el perfil y tamaño de la pileta de fuego resultante.
El caudal de LNG desde un tanque roto no ha sido rigurosamente considerado, los datos empíricos sobre la influencia de las olas sobre el comportamiento de la pileta de LNG son limitados, y no han sido llevados a cabo experimentos en piletas de fuego a la escala de los escenarios contemplados. La información disponible indica que el tamaño de una pileta de fuego resultante de una rotura de tanque está sobreestimada.
El desafío es eliminar estas lagunas del conocimiento e identificar y reconocer las más eficientes herramientas de análisis para el propósito último de alcanzar la confianza colectiva en el tamaño de las zonas de exclusión necesarias alrededor de infraestructura y personas tanto para terminales de recepción en tierra (onshore) como costa afuera (offshore).
En Argentina y en particular en Ingeniero White se está viviendo con ansiedad la regasificación de gas metano sobre una planta flotante en el muelle de la empresa Mega, y la posible futura instalación en la región de una planta en tierra.
Por eso es conveniente hacer un repaso de la situación explicando las razones de la aparición de esta actividad, la preocupación de la comunidad y el nivel actual de conocimiento científico-tecnológico. Asimismo se hacen algunas consideraciones acerca del análisis de riesgo relacionado con ésta y otras actividades.
Conflicto de la demanda – Estudios de derrames –
La demanda cada vez mayor de gas natural solamente puede ser resuelta en la práctica a través de un rápido incremento de LNG importado, el cual ha resultado en múltiples propuestas de nuevas terminales de recepción de LNG en todo el mundo.
La preocupación por la seguridad generada en los Estados Unidos, luego de los ataques terroristas de septiembre 11 de 2001, ha provocado un conflicto entre la necesidad de satisfacer la demanda del mercado, las obligaciones del gobierno de proveer energía y seguridad, y el temor de las comunidades locales ante los riesgos.
El Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos solventa estudios de ingeniería orientados a alcanzar una mejor comprensión acerca de los riesgos y peligros asociados con las terminales de recepción. Dichos estudios han avanzado sobre esos aspectos elevando la sofisticación de la ingeniería y la credibilidad del escenario y de la metodología de análisis de riesgo. No obstante, hay cierta dispersión sobre el conocimiento. Por ejemplo, la zona de exclusión para el daño a personas, tal como las calculan Fay, Quest Consultants, ABS Consulting y Sandia, varía alrededor de cuatro veces: yendo desde 493 mts (Quest) hasta 1900 mts (Fay).
Los estudios consideran escapes de infraestructuras cercanas de tanques de LNG y áreas pobladas a una Terminal de recepción. Contemplan tanto eventos de escapes accidentales como intencionales e intentan modelar el tamaño resultante del fuego y el impacto de la radiación térmica sobre propiedades y personas para cuantificar las distancias seguras de separación y las zonas de exclusión. Para hacer esto los estudios dividen el problema en los siguientes pasos:
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Estimar el tamaño de la rotura que, accidental o intencionalmente se puede formar en un tanque de LNG.
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Establecer el caudal de LNG liberado del tanque sobre la superficie del agua.
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Establecer el tamaño resultante de la pileta de LNG.
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Establecer el alcance de la nube de metano potencialmente explosiva.
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Establecer el tamaño de la pileta de fuego.
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Cuantificar las zonas de exclusión para personas e infraestructura.
Los resultados de estos estudios revelan que existen varias cuestiones que deben ser tratadas con mayor rigurosidad mientras que otras admiten ciertas simplificaciones. En todos los casos es necesario establecer:
- Formas de nubes
- Formas de piletas de líquido derramado
- Fenómenos de transferencia de calor líquido-líquido
- Fenómenos de transferencia de calor gas-líquido
- Efectos de la radiación
- Probabilidad de ignición
- Distancias recorridas por nubes
- Efectos interactivos
- Velocidad del derrame
- Velocidad de combustión
- Tamaños de rotura
- Condiciones de viento
El aspecto clave será plantear dos zonas de exclusión. La primera zona de exclusión a definir es la zona de peligro para las personas y está basada en el flujo calórico que debe ser soportado por la gente en un tiempo muy corto (5 kw/m2) de acuerdo con la NFPA 59 A.
La segunda zona es la zona de peligro a la propiedad y está basada en las propiedades de ignición ante radiación de materiales típicos utilizados en la construcción. La norma NFPA 59 A identifica este límite de flujo calórico en 30 kw/m2.
Algunas de las hipótesis planteadas por los estudios mencionados coinciden entre sí. Todos los reportes también ponen la rotura debajo del nivel de LNG en el tanque. Quest determinó el escenario del peor caso desde la óptica de una pérdida de LNG por una brecha justo debajo del nivel de agua. Esta era también la localización de una brecha causada por el ataque de una pequeña nave en Yemen sobre el USS Cole el 12 de Octubre del 2000 y el petrolero francés Limburg el 6 de Octubre de 2002.
El estudio más reciente desarrollado por Sandia, propone el uso de programas de cálculo por computadora de modelos de dinámica de fluidos (CFD) de cada paso de la secuencia del derrame y la ignición del LNG. El CFD puede proveer una simulación más detallada del escenario que los intentos anteriores y pueden también ser más adaptables a sitios individuales. Varios de los resultados incluidos en el reporte de Sandia, sin embargo, se basaron en modelos más simples.
Tres componentes de este análisis tienen un impacto significativo en el tamaño de las zonas de exclusión propuestas:
- El Caudal de LNG saliendo del tanque perforado.
En general la aplicación de conceptos más rigurosos conduce a una reducción significativa del caudal a través de la perforación del tanque, que implicaría piletas de fuego más pequeñas que las predichas y consecuentemente menos calor radiante de las mismas. Por lo tanto el caudal de LNG saliendo del tanque averiado requerirá un testeo experimental para desarrollar modelos cuantitativos que puedan ser usados en futuros análisis de riesgo.
- El efecto de las olas sobre la pileta formada por el derrame.
Claramente se ha demostrado que las olas reducen la dispersión de la pileta de LNG, particularmente en las últimas etapas del derrame. También se evidencia que las olas tienen el efecto de crear una pileta de un área menor de las predichas para modelos simplificados (planos y sin fricción).
No obstante la influencia de las olas y su contribución al impacto producido por el derrame requiere ser cuantificado con mayor exactitud en la forma de modelos que pueden ser incorporados dentro del mismo software que captura el efecto del viento y las corrientes.
- Las características de las piletas de fuego de gran tamaño.
La velocidad de evaporación del LNG de la pileta permanece relativamente pobremente cuantificada. La velocidad de evaporación es un parámetro crítico en este análisis, dado que la misma afecta el tiempo de disipación completa de la pileta, y por consiguiente el tamaño del fuego. CFD es una herramienta importante para establecer conexión entre la evaporación y el tamaño del fuego.
La radiación puede ser modelada basada en el perfil de la llama. Desafortunadamente, el perfil de las piletas de fuego de gran tamaño no es bien conocido. La división de la llama será ampliada por la presencia de olas y la deformación de la pileta en perfiles más alargados. En los modelos simplificados se subestima la división de la llama. Los rigurosos muestran que el resultado es una cantidad reducida de radiación térmica en las estructuras e infraestructura cercanas.
Aún los códigos CFD, que pueden capturar la mecánica de fluidos dominante de grandes piletas de fuego, requieren una validación experimental adicional. Sin dudas que el esfuerzo combinado de experimentos y análisis CFD brindará una mayor confianza en las predicciones. Tales correlaciones serán de gran utilidad para los futuros estudios de impacto de riesgo.
Vientos y Corrientes
Las corrientes, los vientos y las olas influirán en el LNG derramado. El viento influirá significativamente en el mezclado y el transporte de nubes de gas natural y en las plumas. Los vientos no solamente amplían la evaporación que reduce la huella de la pileta de líquido, sino también distorsiona y alarga el perfil de la pileta. La literatura para derrames de hidrocarburos ha tratado ampliamente este fenómeno. Algo similar ocurrirá en los derrames de LNG, su contribución diferirá de la experiencia de derrames de hidrocarburos parcialmente debido a la reducida fricción pero también por una menor escala de tiempo del derrame de LNG (medido en minutos en lugar de horas o días como es habitual en derrames de hidrocarburos).
CFD ofrece una adaptabilidad mejorada a diferentes configuraciones de sitios. Sin embargo esta flexibilidad le otorga una innecesaria complejidad al proceso en ciertos aspectos de análisis en los que los modelos simplificados son razonables.
El análisis de riesgo
Cuando se pretende evaluar el riesgo de una actividad humana, debe aplicarse con precisión su significado. No se trata solamente de describir los daños y consecuencias que personas, instalaciones o medio ambiente podrían sufrir por dicha actividad. Es fundamental contemplar la probabilidad de ocurrencia de tales efectos. Así se define que una actividad es más riesgosa que otra si el producto de la gravedad de su consecuencia por su probabilidad de ocurrencia es mayor que la de la otra.
El hombre siempre está asumiendo riesgos. Los riesgos voluntarios pueden encuadrarse en actividades laborales (industria minera, automotriz, agricultura, química, etc…) o no laborales (fumar, escalar, viajar en auto, actividades domésticas, etc…). Pero también asume que está sometido a riesgos involuntarios tales como el cáncer, homicidio, electrocución, caída de un rayo, de un meteorito, etc…
El riesgo es cuantificable ya sea por datos de la experiencia (cantidad de muertes en accidentes en carreteras por año) o por análisis de árboles de fallas (típico de las industrias). El concepto de riesgo se ha desarrollado a la par que el hombre ha experimentado accidentes con consecuencias negativas. Así es como aprendió de las vivencias cotidianas que impulsaron las normas ciudadanas de hoy día. A medida que se dio el desarrollo industrial y tecnológico el aprendizaje fue más traumático y originó normativas cada vez más exigentes. Los accidentes de Bophal, Chernobyl, Seveso, y otros, se transformaron en paradigmas. A partir de ellos surgieron normativas que obligan a los países que las incorporaron a aplicarlas ante cualquier proyecto tecnológico o industrial que pudiera causar accidentes graves.
Esas normativas son muy claras. La política a la que está obligado a seguir el industrial afectado por esas normas, debe abarcar y reflejar los objetivos y principios de actuación generales en relación al control de esos accidentes graves. El análisis debe contemplar la identificación de posibles situaciones de peligro, plantear especialmente hipótesis de accidentes graves, y luego considerar su probabilidad de ocurrencia para luego calcular el riesgo involucrado.
Una vez que se tiene establecido el nivel de riesgo se considera si es o no aceptable.
