Seguridad de los procesos

La seguridad de procesos es un campo de la ingeniería interdisciplinario que se centra en el estudio, la prevención y la gestión de incendios , explosiones y accidentes químicos a gran escala (como nubes de gases tóxicos) en plantas de procesamiento u otras instalaciones que manejan materiales peligrosos , como refinerías e instalaciones de producción de petróleo y gas ( en tierra y en alta mar ). Por lo tanto, la seguridad de procesos se ocupa generalmente de la prevención, el control, la mitigación y la recuperación de liberaciones involuntarias de materiales peligrosos que pueden tener un efecto grave en las personas (dentro y fuera de las instalaciones), la planta y/o el medio ambiente. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

El Instituto Americano del Petróleo define la seguridad de los procesos de la siguiente manera:

Un marco disciplinado para gestionar la integridad de sistemas y procesos operativos peligrosos mediante la aplicación de buenos principios de diseño, ingeniería y prácticas de operación y mantenimiento. Aborda la prevención y el control de eventos que pueden liberar materiales o energía peligrosos. Dichos eventos pueden causar efectos tóxicos, incendios o explosiones y, en última instancia, provocar lesiones graves, daños materiales, pérdida de producción e impacto ambiental. ^{[ 4 ]}

La Asociación Internacional de Productores de Petróleo y Gas (IOGP) ofrece la misma definición . ^{[ 2 ]} El Centro para la Seguridad de los Procesos Químicos (CCPS) del Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE) ofrece lo siguiente:

Una disciplina que se centra en la prevención de incendios, explosiones y fugas químicas accidentales en instalaciones de procesamiento químico. ^{[ 5 ]}

El ámbito de la seguridad de procesos se suele contrastar con la seguridad y salud ocupacional (SSO). Si bien ambos dominios abordan condiciones peligrosas y eventos de riesgo que ocurren en los lugares de trabajo o durante el desempeño de las funciones laborales, difieren en varios aspectos. La seguridad de procesos se centra principalmente en eventos que involucran materiales peligrosos y que son, o tienen el potencial de escalar a accidentes graves. Un accidente grave se define generalmente como un evento que causa múltiples víctimas mortales, un impacto ambiental extenso o consecuencias financieras significativas. Las consecuencias de los accidentes graves, aunque generalmente se limitan al lugar de trabajo, pueden trascender los límites de la planta o instalación, causando así un impacto significativo fuera de las instalaciones. En contraste, la seguridad y salud ocupacional se centra en eventos que causan daño a un número limitado de trabajadores (generalmente uno o dos por evento), cuyas consecuencias se limitan a los límites del lugar de trabajo y no necesariamente implican contacto involuntario con un material peligroso. ^{[ 6 ]} Así, por ejemplo, una fuga de un tanque de almacenamiento de gasolina que provoca un incendio es un evento de seguridad de procesos, mientras que una caída desde altura durante la inspección del tanque es un evento de SSO. Aunque pueden tener un impacto mucho mayor en las personas, los bienes y el medio ambiente, los accidentes de seguridad de procesos son significativamente menos frecuentes que los incidentes de seguridad y salud ocupacional, que representan la mayoría de las muertes en el lugar de trabajo. ^{[ 7 ]} Sin embargo, el impacto de un solo incidente importante de seguridad de procesos en aspectos como los recursos ambientales regionales, la reputación de la empresa o la percepción social de las industrias químicas y de procesos, puede ser muy considerable y suele recibir una gran visibilidad en los medios de comunicación.

El paso crucial en un accidente de seguridad de procesos, alrededor del cual se puede construir una cadena de causalidad y escalada de accidentes (incluidas barreras de seguridad preventivas y de control/mitigación), es generalmente la pérdida de contención de un material peligroso. ^{[ 8 ]} Es este suceso el que libera la energía química disponible para que se materialicen las consecuencias dañinas. El aislamiento inadecuado, el desbordamiento, la reacción química descontrolada o no planificada , el equipo defectuoso, el error humano , la violación de procedimientos, los procedimientos inadecuados, el bloqueo, la corrosión , la degradación de las propiedades del material, el estrés mecánico excesivo, la fatiga , la vibración , la sobrepresión y la instalación incorrecta son las causas próximas habituales de dicha pérdida de contención. ^{[ 9 ]} Si el material es inflamable y encuentra una fuente de ignición, se producirá un incendio . En determinadas condiciones, como la congestión local (por ejemplo, la derivada de estructuras y tuberías en la zona donde se produjo la fuga o donde se propagó la nube de gas inflamable), el frente de llama de dicha nube puede acelerarse y transformarse en una explosión , lo que puede causar daños por sobrepresión a equipos y estructuras cercanas, así como lesiones a las personas. Si la sustancia química liberada es un gas tóxico o un líquido cuyos vapores son tóxicos, se produce una nube de gas tóxico que puede causar daños o la muerte a personas tanto en la zona de origen de la fuga como en zonas remotas, si su tamaño y las condiciones atmosféricas no provocan inmediatamente su dilución por debajo de los umbrales de concentración peligrosos. Los incendios, las explosiones y las nubes tóxicas son los principales tipos de accidentes que atañen a la seguridad de los procesos. ^{[ 10 ]}

En el ámbito de la extracción, producción y oleoductos submarinos de petróleo y gas en alta mar, la disciplina de la seguridad de procesos se entiende a veces como un concepto que abarca accidentes graves no directamente relacionados con el procesamiento, almacenamiento o transporte de materiales peligrosos. En este contexto, el potencial de accidentes, como colisiones de buques contra plataformas petrolíferas, pérdida de estabilidad del casco de las FPSO o accidentes de transporte de la tripulación (como los ocurridos con helicópteros o embarcaciones), se analiza y gestiona con herramientas propias de la seguridad de procesos. ^{[ 11 ]}

La seguridad de procesos se asocia generalmente con instalaciones fijas de procesamiento y almacenamiento en tierra, así como con instalaciones fijas y flotantes de producción y/o almacenamiento en alta mar. Sin embargo, las herramientas de seguridad de procesos pueden utilizarse, y de hecho se utilizan con frecuencia (aunque en distintos grados), para analizar y gestionar el transporte a granel de materiales peligrosos, como por ejemplo mediante camiones cisterna , vagones cisterna ferroviarios , buques cisterna marítimos y oleoductos terrestres y marinos . Los sectores industriales que comparten similitudes con las industrias de procesos químicos, y a los que a menudo se aplican los conceptos de seguridad de procesos, son la energía nuclear , la producción de energía a partir de combustibles fósiles , la minería , la siderurgia , las fundiciones , etc. Algunas de estas industrias, en particular la energía nuclear, siguen un enfoque muy similar al de la seguridad de procesos, que suele denominarse seguridad de sistemas .

En los inicios de la industria química, los procesos eran relativamente simples y las expectativas sociales en materia de seguridad eran bajas según los estándares actuales. A medida que la tecnología química evolucionó y aumentó su complejidad, y, simultáneamente, aumentaron las expectativas sociales en cuanto a la seguridad en las actividades industriales, se hizo evidente la necesidad de contar con conocimientos y experiencia cada vez más especializados en seguridad y prevención de pérdidas para la industria química. ^{[ 12 ]} Las organizaciones de las industrias de procesos originalmente realizaban revisiones de seguridad de los procesos que se basaban en la experiencia y los conocimientos de las personas que participaban en la revisión. A mediados del siglo XX, comenzaron a aparecer técnicas de revisión más formales. Estas incluían la revisión de peligros y operabilidad (HAZOP), desarrollada por ICI en la década de 1960, el análisis de modos y efectos de falla (FMEA), las listas de verificación y las revisiones de escenarios hipotéticos . Estas eran principalmente técnicas cualitativas para identificar los peligros de un proceso. ^{[ 13 ]}

Las técnicas de análisis cuantitativo, como el análisis de árbol de fallas (FTA, que se utilizaba en la industria nuclear ), la evaluación cuantitativa de riesgos (QRA, también conocida como análisis cuantitativo de riesgos) y el análisis de capas de protección (LOPA), también comenzaron a utilizarse en las industrias de procesos en las décadas de 1970, 1980 y 1990. Se desarrollaron técnicas de modelado para analizar las consecuencias de derrames y fugas, explosiones y exposición tóxica. ^{[ 13 ]}

La expresión "seguridad de procesos" comenzó a utilizarse cada vez más para definir este campo de estudio de la ingeniería. Generalmente se entendía como una rama de la ingeniería química , ya que se basaba principalmente en la comprensión de los procesos químicos industriales, como se ejemplifica en la técnica HAZOP. Con el tiempo, absorbió una serie de elementos de otras disciplinas (como la química y la física para el modelado matemático de fugas, incendios y explosiones, la ingeniería de instrumentación , la gestión de activos , los factores humanos y la ergonomía , la ingeniería de confiabilidad , etc.), convirtiéndose así en un dominio de ingeniería relativamente interdisciplinario, aunque en su esencia sigue estando fuertemente conectado con la comprensión de la tecnología química de procesos industriales. "Seguridad de procesos" se impuso gradualmente sobre términos alternativos; por ejemplo, Frank P. Lees, en su monumental obra Loss Prevention in the Process Industries ^{[ 14 ]} , utilizó la expresión titular o "seguridad y prevención de pérdidas", al igual que Trevor Kletz [ ^{15 ] ,} una figura central en el desarrollo de esta disciplina. Una de las primeras publicaciones en utilizar el término en su sentido actual es la Guía de Seguridad de Procesos de Dow Chemical Company . ^{[ 16 ]}

A mediados y finales de la década de 1970, la seguridad de procesos era una especialidad técnica reconocida. El Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE) creó su División de Seguridad y Salud en 1979. ^{[ 13 ]} En 1985, el AIChE estableció el Centro para la Seguridad de Procesos Químicos (CCPS), en parte como respuesta a la tragedia de Bhopal ocurrida el año anterior. ^{[ 17 ]}

Las lecciones aprendidas de eventos pasados ​​han sido clave para determinar los avances en la seguridad de procesos. Algunos de los accidentes más importantes que la moldearon como disciplina de ingeniería son: ^{[ 10 ]}

• El desastre de Flixborough (1974)
• La nube de gases tóxicos de Seveso (1976)
• La nube de gases tóxicos de Bhopal (1984), el peor accidente industrial jamás ocurrido en términos del número de víctimas mortales.
• El desastre de la plataforma petrolífera Piper Alpha (1988)
• La explosión de la refinería de Texas City (2005)
• El incendio de la planta de almacenamiento de tanques de Buncefield (2005)
• La explosión y el derrame de petróleo de Deepwater Horizon (2010).

A continuación se presenta una lista de temas cubiertos en seguridad de procesos. ^{[ 10 ]} Existen algunas superposiciones con dominios equivalentes de otras disciplinas, especialmente seguridad y salud ocupacional (SSO), aunque el enfoque en seguridad de procesos siempre estará específicamente en la pérdida de control en el manejo de materiales peligrosos a escala industrial.

• La normativa sobre seguridad de los procesos, que se ha establecido en varios países en las últimas décadas.
• Recopilación de tendencias y estadísticas sobre incidentes de seguridad de procesos ocurridos en el pasado.
• El estudio de casos históricos de accidentes en procesos.
• Investigación de accidentes de proceso .
• Diseño intrínsecamente más seguro .
• Cultura de seguridad de procesos .
• Gestión de la seguridad de procesos (PSM). La PSM abarca aspectos de gestión empresarial y operativa que se consideran críticos para la prevención, gestión o mitigación de accidentes de proceso. Estos incluyen, entre otros, el cumplimiento de las normas , la competencia de los operadores, la participación de la fuerza laboral, los procedimientos operativos y las prácticas de trabajo seguras, la gestión de la integridad de los activos (para garantizar el rendimiento de los sistemas críticos para la seguridad de la planta), la gestión de contratistas , la gestión del cambio , la preparación operativa, la selección y el mantenimiento de métricas de seguridad de procesos, las auditorías de seguridad , etc.
• Identificación de peligros, utilizando métodos tales como auditorías , listas de verificación , revisión de MSDS , análisis histórico, revisiones de identificación de peligros (HAZID), técnica estructurada de análisis de escenarios (SWIFT), estudios de peligros y operabilidad (HAZOP), análisis de modos y efectos de falla (FMEA), etc.
• Aspectos de factores humanos y ergonomía , especialmente en lo que respecta a la criticidad y operatividad de las válvulas , la gestión de alarmas , la prevención y mitigación de errores de los operadores de la sala de control , etc.
• Prevención y mitigación de Natech ( riesgos naturales que desencadenan accidentes tecnológicos ), es decir, factores ambientales externos, como terremotos y condiciones climáticas extremas, que pueden escalar a un accidente grave en un proceso si las instalaciones se ven afectadas. Un ejemplo de un evento Natech es la explosión de Arkema en Crosby, Texas , en 2017 , que fue provocada por el huracán Harvey . ^{[ 18 ]}
• El estudio fisicoquímico y la modelización de:
  • Tasas de emisión de fluidos resultantes de la pérdida accidental de contención.
  • Dispersión de gases, para la evaluación del alcance de los contornos de concentración tóxica e inflamable.
  • El fuego (típicamente en forma de incendios de charcos , incendios de chorro , incendios repentinos o bolas de fuego), en términos de fuentes de ignición, propagación, transferencia de energía radiante y dispersión del humo .
  • Explosiones ( explosiones de nubes de vapor , BLEVE , explosiones de polvo ) y estallidos de recipientes cerrados, como los causados ​​por reacciones descontroladas .
• Comprensión y modelización de la vulnerabilidad de las personas ante los efectos de incendios (radiación térmica, inhalación de humo), explosiones (sobrepresión explosiva, proyectiles, etc.) e inhalación de gases tóxicos. Este campo incorpora elementos de fisiología humana , toxicología y estadística .
• La modelización de los efectos del fuego y la explosión en estructuras y equipos de proceso, para evaluar la posibilidad de que un accidente se agrave y genere inventarios adicionales de materiales peligrosos o daños en instalaciones críticas para la gestión de emergencias (como sistemas de despresurización y antorcha , instalaciones contra incendios , edificios de refugio, salas de control , botes salvavidas en instalaciones marinas, etc.).
• La evaluación de riesgos de procesos combina la evaluación de las consecuencias accidentales de los escenarios de peligro identificados, con sus efectos en las personas y los activos críticos, y con la probabilidad de que ocurran dichos escenarios o la frecuencia con la que se espera que ocurran. Las técnicas de evaluación de riesgos incluyen índices de peligro , análisis preliminar de peligros (PreHA, generalmente realizado mediante el uso de una matriz de riesgos ), análisis de árbol de fallas (FTA), análisis de árbol de eventos (ETA), análisis de capas de protección (LOPA, que se utiliza a menudo para determinar el nivel de integridad de seguridad [SIL] de las funciones instrumentadas de seguridad ), evaluación cuantitativa de riesgos (QRA), evaluación dinámica de riesgos , etc.
• Apoyo a la toma de decisiones basada en el riesgo . Generalmente se acepta que el riesgo no se puede eliminar y que se aceptará cierto grado de riesgo residual si los beneficios sociales, financieros u otros del proceso peligroso lo hacen deseable. Ejemplos de herramientas para la toma de decisiones son los criterios de planificación del uso del suelo y el principio ALARP (que puede requerir un análisis de costo-beneficio que implica supuestos a veces controvertidos sobre el valor de una vida humana ).
• Gestión de emergencias in situ y fuera de las instalaciones para accidentes de proceso.

Estrictamente relacionado con la seguridad de procesos, aunque por razones históricas generalmente no se considera que pertenezca a su ámbito, está el diseño de los siguientes sistemas (tenga en cuenta, sin embargo, que su selección suele ser responsabilidad de un ingeniero especializado en seguridad de procesos):

• Definición de las especificaciones mecánicas y térmicas de los equipos de proceso y las tuberías (por ingenieros de proceso y mecánicos ).
• El diseño de dispositivos de alivio de presión, como discos de ruptura y válvulas de alivio (por ingenieros mecánicos, con el apoyo de ingenieros de procesos).
• El diseño de sistemas de despresurización y antorcha (por ingenieros de procesos).
• El diseño de instalaciones de drenaje de líquidos de emergencia (por ingenieros de procesos).
• El diseño de sistemas de prevención de ignición, como la inertización de recipientes a presión (que suele estar dentro del ámbito de la ingeniería de procesos), los parallamas (ingeniería mecánica) y los equipos para su uso en atmósferas explosivas (que en gran medida se dejan en manos de los ingenieros eléctricos ).
• El diseño de las instalaciones de protección pasiva contra incendios y de las instalaciones activas de extinción de incendios (como bombas de agua contra incendios , distribución, etc.) suele estar bajo la responsabilidad de los especialistas en protección contra incendios .

Las empresas cuyo negocio depende en gran medida de la extracción, el procesamiento, el almacenamiento y/o el transporte de materiales peligrosos, suelen integrar elementos de gestión de la seguridad de los procesos (PSM) en su sistema de gestión de la salud y la seguridad. La PSM fue regulada por la OSHA de Estados Unidos en 1992. ^{[ 19 ]} El modelo de la OSHA para la PSM sigue siendo ampliamente utilizado, no solo en Estados Unidos sino también a nivel internacional. Desde entonces, se han desarrollado otros modelos y regulaciones equivalentes, en particular por parte de la EPA , ^{[ 20 ]} el Centro para la Seguridad de los Procesos Químicos (CCPS), ^{[ 21 ]} y el Instituto de Energía del Reino Unido . ^{[ 22 ]}

Los esquemas PSM se organizan en "elementos". Los diferentes esquemas se basan en diferentes listas de elementos. Este es el esquema CCPS para la seguridad de procesos basada en riesgos, que puede conciliarse con la mayoría de los demás esquemas PSM establecidos: ^{[ 21 ]}

• Comprométase con la seguridad de los procesos.
  • cultura de seguridad de procesos
  • Cumplimiento de las normas
  • Competencia en seguridad de procesos
  • Participación de la fuerza laboral
  • Comunicación con las partes interesadas
• Comprender los peligros y los riesgos
  • Gestión del conocimiento y la documentación de los procesos
  • Identificación de peligros y análisis de riesgos
• Gestionar el riesgo
  • Procedimientos operativos
  • Prácticas de trabajo seguras (por ejemplo, un sistema de permisos de trabajo )
  • Gestión de la integridad de los activos
  • Gestión de contratistas
  • Formación y garantía de desempeño
  • Gestión del cambio
  • Preparación operativa
  • Realización de operaciones
  • Gestión de emergencias
• Aprende de la experiencia.
  • Investigación del incidente
  • Métricas de seguridad de procesos y medición del desempeño
  • Revisión de cuentas
  • Revisión de la gestión y mejora continua

Si bien se diseñó originalmente para plantas en su fase operativa, los elementos de la Gestión de la Seguridad de Procesos (PSM) pueden y deben implementarse a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto, siempre que sea aplicable. Esto incluye el diseño (desde la planificación inicial hasta el diseño detallado), la adquisición de equipos, la puesta en marcha , las operaciones, los cambios organizativos y de materiales , y el desmantelamiento.

Un modelo común utilizado para representar y explicar los diversos sistemas interconectados relacionados con el logro de la seguridad de los procesos es el modelo del queso suizo de James T. Reason . ^{[ 8 ] [ 23 ]} En este modelo, las barreras que previenen, detectan, controlan y mitigan un accidente grave se representan como rebanadas, cada una con varios agujeros. Los agujeros representan imperfecciones en la barrera, que pueden definirse como estándares de desempeño específicos. Cuanto mejor se gestione la barrera, más pequeños serán estos agujeros. Cuando ocurre un accidente grave, esto se debe invariablemente a que todas las imperfecciones en las barreras (los agujeros) se han alineado. Es la multiplicidad de barreras la que proporciona la protección.

• Seguridad química
• Seguridad del sistema
• seguridad contra incendios
• Seguridad funcional
• Gestión de la seguridad de los procesos

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