EFECTO DOMINÓ

Aunque el denominado "efecto dominó" es bien conocido desde hace tiempo, sólo se ha reconocido oficialmente en la Directiva Seveso II y por consiguiente en el Real Decreto 1254/99. En el artículo 8 se contempla el hecho de que en determinados establecimientos o grupos de establecimientos, la probabilidad y las consecuencias de un accidente grave en uno de ellos puedan verse incrementadas por la proximidad entre ellos y por la presencia en ellos de sustancias peligrosas. Esta es una de las principales novedades de esta normativa.

Esto obliga a los establecimientos cercanos entre sí a intercambiarse determinadas informaciones con el fin de analizar globalmente el riesgo presente y a tenerlo en cuenta para desarrollar sus políticas de prevención, de gestión de la seguridad y en sus planificaciones de emergencias.

La principal fuente de información que sirve de base para el análisis y el entendimiento del fenómeno consiste en analizar estadísticamente series históricas de accidentes. A partir de estos datos se obtienen las características principales de un determinado accidente en orden a establecer las relaciones entre categorías de establecimientos, tipos de efectos físicos y alcances de los efectos dominó referenciados.

Definición, alcance y análisis del efecto dominó

Efecto dominóEl efecto dominó se puede definir [1,2] como "un conjunto correlativo de sucesos en los que las consecuencias de un accidente previo se ven incrementadas por éstos, tanto espacial como temporalmente, generando un accidente grave".

La definición que se presenta en el R.D. 1254/99 es la siguiente: la concatenación de efectos que multiplica las consecuencias, debido a que los fenómenos peligrosos pueden afectar, además de los elementos vulnerables exteriores, otros recipientes, tuberías o equipos del mismo establecimiento o de otros establecimientos próximos, de tal manera que se produzca una nueva fuga, incendio, reventón, estallido en los mismos, que a su vez provoque nuevos fenómenos peligrosos.

A partir de esta definición, se puede deducir lo siguiente:

  • Un efecto dominó implica la existencia de un accidente "primario" que afecta a una instalación "primaria" (este accidente puede no ser un accidente grave), pero que induce uno o varios accidentes "secundarios" que afectan a una o varias instalaciones "secundarias". Este accidente o accidentes secundarios deben ser accidentes más graves y deben extender los daños del accidente "primario".
  • La extensión de los daños es tanto espacial (áreas no afectadas en el accidente primario, ahora resultan afectadas), como temporal (el accidente secundario afecta a la misma zona pero retardado en el tiempo; en este caso las instalaciones primarias y secundarias pueden ser la misma), o ambas.

Para ilustrar estos efectos se describe una accidente de estas características ocurrido en una refinería de la ciudad de Texas en el año 1978.

El 30 de mayo de 1978, ocurrió un accidente grave en una refinería de la ciudad de Texas, Estados Unidos. Probablemente, el sobrellenado de una esfera de almacenamiento (la nº 409) de isobutano motivó la ruptura de la esfera y generó la fuga y emisión parcial de su contenido. El isobutano generó una nube de vapor inflamable que explosionó debido a un punto de ignición desconocido seguido de un incendio flash y un incendio del charco que se formó. Aproximadamente un minuto después, el incendio del charco generó una explosión tipo BLEVE en la esfera 409 generando una bola de fuego y la emisión de proyectiles. Como consecuencia de esto, una de las válvulas de alivio de la esfera llegó hasta aproximadamente 120 metros de distancia y alcanzó una unidad de concentración de gas, concretamente un intercambiador de calor que resultó destruido. Aproximadamente 20 minutos después, una segunda esfera (la nº 407) falló debido a un sobrecalentamiento por efecto del incendio en sus proximidades y generó una segunda BLEVE. Se produjo una bola de fuego y numerosos proyectiles. Debido a estos proyectiles, una unidad de alquilación resultó gravemente dañada y se generó en ella otro incendio. La cascada de sucesos produjo 7 personas fallecidas y 10 heridas. Las pérdidas materiales superaron los 100 millones de dólares.

Este accidente se representa esquematizado en la figura siguiente:

Esquema de un accidente
Accidente en la refinería de Ciudad de Texas. Efecto dominó

El análisis del accidente permite identificar cuatro efectos dominó diferentes. En el primer efecto dominó, las instalaciones primaria y secundaria son la misma (esfera 409) y el efecto es temporal, con una ligero retraso con respecto al suceso inicial.

En el segundo efecto dominó, la instalación primaria es también la esfera 409 y la instalación secundaria es la unidad de concentración de gas (efecto dominó espacial debido a la explosión BLEVE y los proyectiles).

En el tercer efecto dominó, la instalación primaria es la esfera 409 (incendio del charco) y la instalación secundaria es la esfera 407 situada en las proximidades de aquélla. Este efecto se puede considerar como temporal con un retraso medio.

Finalmente, en el cuarto efecto dominó, la instalación primaria es la esfera 407 y la secundaria la unidad de alquilación. Se puede considerar un efecto dominó espacial debido al BLEVE y a los proyectiles.

Este ejemplo ilustra la complejidad del efecto dominó. Podemos deducir que muchos tipos de instalaciones diferentes pueden resultar afectadas por este efecto, pueden ser de diferente naturaleza y trasladar los daños a diferentes distancias. Obviamente, han ocurrido accidentes graves que no han derivado en efectos dominó (Bhopal, Seveso, Flixbourough, etc.), sin embargo hay que tener en cuenta que en los últimos 50 años se han referenciado más de 40 casos de efecto dominó, lo que nos obliga a analizarlo concienzudamente.

Clasificación del efecto dominó

Aparentemente para un determinado establecimiento, parece difícil imaginar un número de escenarios accidentales que puedan generar un efecto dominó. Sin embargo, las lecciones aprendidas de accidentes pasados nos dan indicaciones de cómo abordar el estudio [2].

Como se ha mencionado anteriormente, desde 1944 hasta 1994, se han referenciado 41 accidentes en los que se ha comprobado la existencia de este efecto. El 65% de ellos se han producido en los últimos 20 años.

El análisis de estos accidentes, permite clasificar el efecto dominó de la manera siguiente:

  • el tipo de instalaciones primarias y secundarias afectadas
  • la naturaleza de los efectos físicos primarios y secundarios que se han producido
Tipos de instalaciones

Se han identificado 7 tipos principales de instalaciones más afectadas por el efecto dominó: tanques de almacenamiento bajo presión, tanques de almacenamiento atmosféricos o criogenizados, equipos de proceso, redes de tuberías, pequeños establecimientos, áreas de almacenamientos de productos sólidos y áreas de carga y descarga. Estos dos últimos tipos no se han incluido en el análisis por la escasez de datos.

En la tabla siguiente se muestra la frecuencia relativa de ocurrencia de accidentes primarios y secundarios en estos tipos de instalaciones.

Instalaciones primarias
Instalaciones secundarias
Tanques de almacenamiento presurizados
30 %
33 %
Tanques de almacenamiento atmosféricos o criogenizados
28 %
46 %
Equipos de proceso
30 %
12 %
Redes de tuberías
12 %
--
Pequeños establecimientos
--
9 %
Frecuencias relativas de ocurrencia de efectos dominó para tipos de instalaciones primarias y secundarias

Naturaleza de los efectos primarios y secundarios

Los principales efectos que se pueden generar en accidentes primarios y secundarios asociados a este tipo de fenómenos e instalaciones se presentan en la tabla. Hay que remarcar que un accidente puede generar más de un efecto secundario.

ACCIDENTE PRIMARIO
ACCIDENTE SECUNDARIO
EFECTO
Ocurrencia relativa del fenómeno físico
EFECTO
Ocurrencia relativa del fenómeno físico
Mecánico (35%)
VCE (47%)

Proyectiles (53%)

Mecánico (37%)
VCE (59%)

Proyectiles (50%)

Térmico (77%)
Incendio de charco (24%)

Boilover (12%)

BLEVE (31%)

Dardo de fuego (10%)

Incendio flash (14%)

Incendio (9%)

 

Térmico (93%)

Incendio de charco (17%)

Boilover (13%)

BLEVE (25%)

Dardo de fuego (--)

Incendio flash (--)

Incendio (44%)

Tóxico (10%)
Naturaleza de los efectos físicos en accidentes graves con efecto dominó

Metodología para la identificación de potenciales efectos dominó

Campos de aplicación y definiciones

El procedimiento que se describe más abajo [1,2] se aplica a los establecimientos afectados por el Real Decreto 1254/99. Los términos establecimiento, instalación, sustancia peligrosa y accidente grave, son los que se definen en el mismo.

El término "equipo", se aplica a una parte de una instalación de las que se incluyen en la tabla de frecuencias relativas. Una "zona de equipos" se define como una serie de equipos que corresponden a una misma categoría, agrupados de forma idéntica a efectos del análisis de un accidente. Estos términos se introducen para reducir el número de partes peligrosas dentro de un determinado equipo que hay que considerar. Por ejemplo, si todas las partes de un equipo en una instalación dada son tanques de almacenamiento presurizados, localizados en la misma zona, que contienen sustancias de similares características y con geometrías iguales (esferas, cilindros), sólo hay que tener en cuenta en el análisis el efecto accidental de grandes piezas del equipo.

Hay que tener en cuenta que el Real Decreto estima para la consideración del efecto dominó tanto a diferentes establecimientos próximos unos a otros, como a instalaciones diferentes dentro de un mismo establecimiento, que en principio no tienen ninguna relación entre sí. Esto es lógico y como ejemplo baste ver el caso anterior donde el suceso primario ocurrió en la zona de almacenamiento de una refinería y los efectos se produjeron en instalaciones de destilación y de proceso alejadas de esta instalación primaria.

Descripción del proceso de análisis

Se incluyen una fase preliminar y cuatro etapas posteriores:

  • Fase preliminar: recogida de la mayor cantidad de datos posible sobre el establecimiento.
  • Primera etapa: determinación y localización de los equipos y zonas de equipos peligrosas en cada establecimiento.
  • Segunda etapa: a todos los equipos primarios y zonas de equipos se les asigna una categoría y asocia unos tipos de accidentes y efectos así como sus posibles epicentros.
  • Tercera etapa: determinación de los equipos secundarios que pueden resultar afectados por el efecto dominó a partir de la selección de los equipos y zonas de equipos primarios.
  • Finalmente, la cuarta etapa consiste en analizar la relevancia de las parejas de equipos o zonas de equipos identificadas en la etapa anterior.

a) Fase preliminar:

Consiste en la recogida de todos los datos que afectan al establecimiento, así como detalles del proceso y/o procesos que se efectúan.

Los datos que se necesitan son los mismos que se requieren para la elaboración del Informe de Seguridad. Datos sobre las características técnicas de las instalaciones, equipos, sustancias que se utilizan, detalles del proceso, etc.

b) Primera etapa: localización de los equipos potencialmente peligrosos:

Hay que examinar todos los equipos e instalaciones para intentar identificar cualquier pieza de algún equipo que pueda resultar potencialmente peligroso. Estos equipos se agrupan y se elabora una lista con todos los equipos de estas características y una ficha para cada equipo analizado. En esta ficha se deberían incluir datos sobre sustancias peligrosas manejadas, presión, temperatura, volumen o cantidad utilizada, dimensiones de equipos, etc.

c) Segunda etapa: selección de equipos primarios o zonas de equipos primarios, accidentes primarios, efectos asociados y epicentros:

El propósito es seleccionar los equipos o zonas de equipos que pueden iniciar un accidente primario. En principio, sólo se consideran efectos primarios de radiación térmica y efectos mecánicos. Los equipos que sólo presenten riesgos de efectos tóxicos se contemplan en una etapa posterior. Las dos tablas siguientes representan los accidentes primarios, efectos y epicentros para los casos de tanques de almacenamiento bajo presión y tanques de almacenamiento atmosféricos o criogenizados.

Accidente primario
Efecto primario
Localización del epicentro
Incendio de charco
Radiación
En la zona considerada del equipo
Dardo de fuego
Radiación
En la zona considerada del equipo
BLEVE
Sobrepresión

Proyectiles

En la zona considerada del equipo
VCE Explosión de vapor
Sobrepresión
En una zona congestionada (*) en la que se genera la explosión
Tanques presurizados

Accidente primario
Efecto primario
Localización del epicentro
Incendio de charco
Radiación
En la zona considerada del equipo
Incendio del tanque
Radiación
En la zona considerada del equipo
Explosión del tanque
Proyectiles
En la zona considerada del equipo
VCE debido a evaporación de sustancia inflamable
Sobrepresión
En una zona congestionada (*) en la que se genera la explosión
Boilover (sólo en tanques atmosféricos)
Radiación
En la zona considerada del equipo
(*) Es bien conocido que las explosiones de vapor se ven favorecidas por las turbulencias y la presencia de obstáculos (las denominadas zonas congestionadas con alta concentración de equipos y obstáculos) y la existencia de puntos de ignición. Por tanto los efectos de la sobrepresión sólo serán significativos si la nube inflamable explosiona en una zona congestionada.
Tanques atmosféricos o criogenizados

d) Tercera etapa: determinación de equipos secundarios. Criterios básicos

El propósito es seleccionar cuidadosamente las parejas de equipos de instalaciones diferentes (correspondientes a establecimientos diferentes o dentro de un mismo establecimiento) que pueden verse involucradas en el efecto dominó. Hay que estimar mediante criterios de radiación, sobrepresión y/o alcance de proyectiles [3,4] las zonas secundarias que podrían resultar afectadas por el accidente primario.

Los criterios que se pueden usar son los siguientes:

Incendio de charco y/o de tanque:

equipos sin protección: 8 kW/m2 *
equipos protegidos: 32-44 kW/m2 *

Dardo de fuego: distancia de 100 metros o radiación equivalente

BLEVE: 160 mbar de sobrepresión (daños graves)

Proyectiles: distancia alcanzada por el 80% de ellos

Boilover: radiación equivalente a un incendio de charco de 85 m Æ para hidrocarburos pesados

VCE: 160 mbar de sobrepresión (daños graves)

Criterios de selección de equipos
* Habrá que considerar una discusión sobre si el efecto a analizar debería ser sólo el de la radiación (kW/m2) o si más bien debería ser el de la dosis de radiación (kW/m2 x tiempo). En la legislación española se utiliza este criterio para la definición de la Zona de Intervención por radiación (5 kW/m2 durante 3 minutos)

e) Cuarta etapa: análisis detallado del efecto dominó

Se debería verificar la importancia de las parejas de equipos o zonas de equipos que se han seleccionado en la etapa anterior y realizar un análisis en profundidad de los accidentes seleccionados. La verificación abarca cuatro aspectos:

  • Análisis más detallado de cada accidente: consideraciones teóricas más profundas, estudio de casos similares, uso de herramientas informáticas, etc.
  • Consideración de factores agravantes: configuraciones especiales, inexistencia de sistemas de protección, zonas congestionadas, orientaciones erróneas, etc.
  • Consideración de circunstancias favorables y sistemas de seguridad: aspectos que pueden mitigar el efecto.
  • Experiencia adquirida: ejemplos que pueden ayudar a determinar sucesos primarios y secundarios y a descartar otros, por ejemplo, aunque el amoniaco es teóricamente inflamable, no se conoce ningún caso de VCE.

Por el momento, esta cuarta etapa está sin definir en su totalidad y se está desarrollando a nivel internacional.

Aplicación de la metodología

Este tipo de metodología, se ha intentado aplicar en dos áreas industriales afectadas por la Directiva Seveso en Bélgica. A falta de un desarrollo posterior y en espera de criterios que emanen de las Autoridades Competentes, sólo se han aplicado las tres primeras etapas. Las conclusiones que se pueden obtener son las siguientes:

  • Parece que las tres primeras etapas del procedimiento pueden ser implantadas operacionalmente, aunque no se han desarrollado totalmente.
  • Parece que el efecto dominó entre instalaciones vecinas afecta principalmente a explosiones de vapor y a proyectiles.
  • Estos procedimientos pueden ayudar a análisis de seguridad internos de los propios establecimientos.
  • Por último, parece que esta metodología es bien aceptada por los industriales como herramienta para aumentar sus propios niveles de seguridad.

Referencias

1. Development of a methodology for the identification of potential domino effects in "Seveso" industries. C. Delvosalle, C. Fievez and F. Benjelloun. Major Risks Research Center, Fac. Pol. de Mons. Belgique. 9th Int. Sym. on Los Prevention and Safety Promotion in the Process Industries. 4-7 Mayo 1998. Barcelona. España.
2. Domino effects phenomena: definition, overview and classification. C. Delvosalle. First European Symp. On Domino Effects, Leuven, Belgica. Septiembre, 1996.
3. Methods for the calculation of the physical effects of the escape of dangerous material (Liquids and gases). Part II-Chapter 9: Consequences of the rupture of vessels. The Yellow Book, TNO. 1997.
4. Methods for the calculation of the physical effects of the escape of dangerous material (Liquids and gases). Part II-Chapter 8: Vapor Cloud Explosion. The Yellow Book, TNO. 1997.
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