BLEVE. Estimación de distancias seguras basándose en variables de diseño
Palabras clave:
BLEVE, modelo simple, distancias seguras, variables de diseño/operativasResumen
Entre los eventos accidentales más peligrosos se encuentran las explosiones BLEVE. Las graves consecuencias ocasionadas por la onda expansiva generada hacen indispensable su análisis. Los modelos matemáticos disponibles son complejos en cuanto a la cantidad de datos y esfuerzo computacional requeridos para su resolución. En este trabajo, se presenta un modelo simple y directo para la estimación de distancias seguras entre una fuente de explosión y un receptor caracterizado por el nivel de vulnerabilidad. La obtención del mismo se lleva a cabo mediante la selección de variables de diseño convenientes y el análisis de su influencia en los resultados brindados por un modelo matemático con fundamento teórico (modelo base), la formulación de una única expresión matemática con parámetros a determinar (modelo simple) y la resolución de un problema de optimización en el que se maximiza el R2 que resulta de la comparación entre ambos modelos. Finalmente, se demuestra una muy buena performance del modelo propuesto, permitiendo la obtención confiable de distancias seguras desde las primeras etapas del diseño.
Citas
CCPS, Guidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor Cloud Explosions, Flash Fires and BLEVE’s. New York: American Institute of Chemical Engineers, 1994.
A. M. Birk, F. Heymes, R. Eyssette, P. Lauret, L. Aprin, y P. Slangen, «Near-field BLEVE overpressure effects: the shock start model», Process Saf. Environ. Prot., vol. 116, pp. 727-736, 2018, doi: 10.1016/j.psep.2018.04.003.
A. M. Birk, C. Davison, y M. Cunningham, «Blast overpressures from medium scale BLEVE tests», J. Loss Prev. Process Ind., vol. 20, n.o 3, pp. 194-206, may 2007, doi: 10.1016/j.jlp.2007.03.001.
J. Casal y J. M. Salla, «Using liquid superheating energy for a quick estimation of overpressure in BLEVEs and similar explosions», J. Hazard. Mater., vol. 137, n.o 3, pp. 1321-1327, 2006, doi: 10.1016/j.jhazmat.2006.05.001.
E. Planas-Cuchi, J. M. Salla, y J. Casal, «Calculating overpressure from BLEVE explosions», J. Loss Prev. Process Ind., vol. 17, pp. 431-436, 2004, doi: 10.1016/j.jlp.2004.08.002.
R. W. Prugh, «Quantitative evaluation of “BLEVE” hazards», J Fire Prot Eng, vol. 3, n.o 1, pp. 9-24, 1991, doi: 10.1177/104239159100300102.
H. L. Brode, «Blast wave from a Spherical Charge», Phys. Fluids, vol. 2, n.o 2, pp. 217-229, 1959, doi: 10.1063/1.1705911.
D. A. Crowl, «Using Thermodynamic Availability to Determine the Energy of Explosion for Compressed Gases», PlantOper Prog, vol. 11, n.o 2, pp. 47-49, 1992, doi: 10.1002/prsb.720110206.
D. A. Crowl, «Using Thermodynamic Availability to Determine the Energy of Explosion», PlantOper Prog, vol. 10, n.o 3, pp. 136-142, 1991, doi: 10.1002/prsb.720100306.
J. M. Smith y H. C. Van Ness, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 5th ed. New York: McGraw-Hill, 1996.
CCPS, Guidelines for Vapor Cloud Explosion, Pressure Vessel Burst, BLEVE and Flash Fire Hazards., 2nd ed. New York: Wiley Company - American Institute of Chemical Engineers, 2010.
B. Hemmatian, E. Planas, y J. Casal, «Comparative analysis of BLEVE mechanical energy and overpressure modelling», Process Saf. Environ. Prot., vol. 106, pp. 138-149, feb. 2017, doi: 10.1016/j.psep.2017.01.007.
D. Laboureur, F. Heymes, E. Lapebie, J. M. Buchlin, y P. Rambaud, «BLEVE overpressure: Multiscale comparison of blast wave modeling», Process Saf. Prog., vol. 33, n.o 3, pp. 274-284, 2014, doi: 10.1002/prs.11626.
L. I. Sedov, A Course in Continuum Mechanics. Groningen: Wolters- Noordhoff, 1971.
L. I. Sedov, Similarity and Dimensional Methods in Mechanics. New York: Academic Press, 1959.
G. Taylor, «The formation of a blast wavw by a very intense explosion I: theorical discussion», Proc R Soc Math Phys Eng Sci, vol. 201, pp. 159-174, 1950.
G. Taylor, «The formation of a blast wave by a very intense explosion II, the atomic explosion of 1945», Proc R Soc Math Phys Eng Sci, vol. 201, pp. 175-186, 1950.
G. Reniers y V. Cozzani, «Domino Effects in the Process Industries Modeling, Prevention and Managing», 2013.
R. Bubbico y M. Marchini, «Assessment of an explosive LPG release accident: A case study», J. Hazard. Mater., vol. 155, n.o 3, pp. 558-565, jul. 2008, doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.11.097.
D. Laboureur, F. Heymes, Lopebie, E., J. M. Buchlin, y P. Rambaud, «BLEVE Overpressure: Multiscale Comparison of Blast Wave Modeling.», Process Saf. Prog., vol. 33, n.o 3, pp. 274-284, 2014, doi: 10.1002/prs.
E. Planas, E. Pastor, J. Casal, y J. M. Bonilla, «Analysis of the boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE) of a liquefied natural gas road tanker: The Zarzalico accident.», J. Loss Prev. Process Ind., vol. 34, pp. 127-138, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2015.01.026.
B. Hemmatian, J. Casal, y E. Planas, «A new procedure to estimate BLEVE overpressure», Process Saf. Environ. Prot., vol. 111, pp. 320-325, oct. 2017, doi: 10.1016/j.psep.2017.07.016.
B. Hemmatian, E. Planas-Cuchi, y J. Casal, «Analysis of Methodologies and Uncertainties in the Prediction of BLEVE Blast.», Chem. Eng. Trans., vol. 36, pp. 541-546, 2014, doi: 10.3303/CET1436091.
B. Hemmatian, J. Casal, E. Planas, B. Hemmatian, y D. Rashtchian, «Prediction of BLEVE mechanical energy by implementation of artificial neural network», J. Loss Prev. Process Ind., vol. 63, pp. 1-8, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.104021.
R. A. Ogle, J. C. Ramirez, y S. A. Smyth, «Calculating the explosion energy of a boiling liquid expanding vapor explosion using exergy analysis», Process Saf. Prog., vol. 31, n.o 1, pp. 51-54, 2012, doi: 10.1002/prs.10465.
B. Hemmatian, J. Casal, E. Planas, y D. Rashtchian, «BLEVE: The case of water and a historical survey», J. Loss Prev. Process Ind., vol. 57, pp. 231-238, ene. 2019, doi: 10.1016/j.jlp.2018.12.001.
TNO, Methods for the Calculation of Physical Effects - due to releases of hazardous materials (liquids and gases)- «Yellow Book»: CPR 14E, 3rd ed. The Hague: Committe for the Prevention of Disasters, 2005.
V. Cozzani, G. Gubinelli, y E. Salzano, «Escalation thresholds in the assessment of domino accidental events», J. Hazard. Mater., vol. 129, pp. 1-21, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.08.012.
D. M. Johnson, M. J. Pritchard, y M. J. Wickens, «Large scale experimental study of BLEVE. Contract report on CEC cofunded research project.», Contract report 15367, 1991.
S. Mannan, Lees’ Loss Prevention in the Process Industries - Hazard Identification, Assessment and Control, 4th Ed., vol. 1, 3 vols. Oxford, UK: Elsevier, 2012.
N. Alileche, D. Olivier, L. Estel, y V. Cozzani, «Analysis of domino effect in the process industry using the event tree method.», Saf Sci, vol. 97, pp. 10-19, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2015.12.028.
French ministerial decree, «Arrêté du 29 septembre 2005». J. Off. République Française. NOR: DEVP0540371A, 2005. [En línea]. Disponible en: http://legifrance.gouv.fr/eli/arrete/2005/9/ 29/DEVP0540371A/jo/texte
N. Alileche, V. Cozzani, G. Reniers, y L. Estel, «Thresholds for domino effects and safety distances in the process industry: A review of approaches and regulations», Reliab Eng Syst Saf, vol. 143, pp. 74-84, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.ress.2015.04.007.
E. Planas, J. Arnaldos, B. Silvetti, A. Vallée, y J. Casal, «A Risk Severity Index for industrial plants and sites», J. Hazard. Mater., vol. 130, n.o 3, pp. 242-250, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.07.015.
I. Sellami, R. Nait-Said, K. Chetehouna, C. de Izarra, y F. Zidani, «Quantitative consequence analysis using Sedov-Taylor blast wave model. Part II: Case study in an Algerian gas industry», Process Saf. Environ. Prot., vol. 116, pp. 771-779, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.02.003.
Z. Török, N. Ajtai, A. T. Turcu, y A. Ozunu, «Comparative consequence analysis of the BLEVE phenomena in the context on Land Use Planning; Case study: The Feyzin accident», Process Saf. Environ. Prot., vol. 89, pp. 1-7, 2011, doi: https://doi.org/10.1016/j.psep.2010.08.003.
V. Cozzani y E. Salzano, «The quantitative assessment of domino effects caused by overpressure. Part I: Probit models.», J. Hazard. Mater., vol. 107, pp. 67-80, 2004, doi: 10.1016/j.jhazmat.2003.09.013.
OGP, «Vulnerability of plant/structure». Report No. 434-14.1, 2010.
J. Devore, Probability and Statistics for Engineering and the Sciences., 8th Edition. Boston, USA: Brooks/Cole Cengage Learning, 2012.
T. O. Kvälseth, «Cautionary Note about R2», Am. Stat., vol. 39, n.o 4, pp. 279-285, 1985, doi: 10.1080/00031305.1985.10479448.
A. Drud, «CONOPT - A Large- Scale GRG Code», ORSA J. Comput., vol. 6, n.o 2, pp. 207-216, 1994, doi: https://doi.org/10.1287/ijoc.6.2.207.
B. Hemmatian, «Contribution to the study of Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions and their mechanical effects.», Universidad Politécnica de Catalunya, Barcelona, España, 2016.
B. Hemmatian, J. Casal, y E. Planas, «Essential Points in the Emergency Management in Transport Accidents which Can Lead to a BLEVE-Fireball.», Chem. Eng. Trans., vol. 57, pp. 439-444, 2017, doi: 10.3303/CET1757074.
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