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COMPARACIÓN ENTRE LOS INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN LA
REFINERIA DE CARTAGENA EL 29 DE AGOSTO DE 2013 Y EL INCIDENTE DE LA
REFINERIA DE TEXAS Y BP CORPORATE EL 23 DE MARZO DE 2005
ELISSA BENEDETTI M
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA
FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA ARTES Y DISEÑO
ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA DE PROCESOS DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO
Y PETROQUÍMICOS BÁSICOS
CARTAGENA DE INDIAS D. T Y C
2017
2
COMPARACIÓN ENTRE LOS INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN LA
REFINERIA DE CARTAGENA EL 29 DE AGOSTO DE 2013 Y EL INCIDENTE DE LA
REFINERIA DE TEXAS Y BP CORPORATE EL 23 DE MARZO DE 2005
ELISSA BENEDETTI M
Informe de pasantía de investigación presentado como requisito para optar al título de
especialista en ingeniería de procesos de refinación de petróleo y petroquímicos básicos.
DIRECTOR
Juliana Puello Méndez
Ingeniera Química, M.Sc., Ph.D.
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA
FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA ARTES Y DISEÑO
ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERIA DE PROCESOS DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO
Y PETROQUÍMICOS BÁSICOS
CARTAGENA DE INDIAS D. T Y C
2017
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NOTA DE ACEPTACIÓN
__________________________________
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__________________________________
Firma del presidente del jurado
__________________________________
Firma del jurado
__________________________________
Firma del jurado
4
AGRADECIMIENTOS
A Dios por esta gran oportunidad que me brindo en la vida para crecer tanto personal como
profesionalmente, por haberme acompañado, protegido y regalado entendimiento, fortaleza
y sabiduría mediante el Espíritu Santo.
A mis padres, hermanos, mi novio y su familia, por el apoyo constante y su fortaleza para
enfrentar este reto.
A la Universidad de San Buenaventura, al Decano y Jefe Leopoldo Villadiego, a la Docente
Tutora Juliana Puello Méndez, a la directora del programa Adriana Pareja, a la Coordinación
de Investigaciones de la Facultad Katia Paternina y al Docente Vicente Vargas, porque
gracias a este equipo esta pasantía de investigación se hizo realidad, por su constante
acompañamiento, apoyo y guía.
A la Universidad de Texas A&M, especialmente al centro de investigaciones Mary Kay
O’Connor Process Safety Center, al doctor Sam Mannan y el tutor Nafiz Tamim, por
aceptarme en esta pasantía, por el apoyo y guía con el tema de investigación y por hacer
de mi estadía una experiencia inolvidable; De igual Manera, a Karen Silgado compañera y
amiga porque sin ella todo hubiese sido más difícil, su compañía y respaldo me permitió
aprovechar mucho más esta oportunidad.
5
CONTENIDO
Pág.
RESUMEN…………………………………………………………………………………….........8
1.INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 9
2. OBJETIVOS ................................................................................................................ 12
2.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 12
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................... 12
3. FUNCIONES ............................................................................................................... 13
4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ............................................................................ 14
5. RESULTADOS ENCONTRADOS ................................................................................ 16
5.1 INCIDENTE DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN LA REFINERÍA DE CARTAGENA,
COLOMBIA.... .................................................................................................................. 16
5.1.1 Refinería de Cartagena, Colombia. ......................................................................... 16
5.1.2 Unidad de Craqueo Catalitico (FCC) ....................................................................... 17
5.1.2.1 Unidad de recuperación de Vapor de Craqueo Catalítico.. ................................... 19
5.1.3 Descripción del incidente. ....................................................................................... 20
5.1.4 Análisis de las fallas de los sistemas de protección mediante la técnica de diagrama
de Queso Suizo.. ............................................................................................................. 22
5.1.5 Identificación del tipo de explosión. ......................................................................... 24
5.1.6 Análisis de fallas mediante diagrama general de corbatín para el riesgo de incendios
y explosiones. .................................................................................................................. 25
5.2 INCIDENTE DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN DE LA REFINERÍA DE TEXAS Y BP
CORPORATE .................................................................................................................. 26
5.2.1 Descripción del incidente ........................................................................................ 26
5.2.2 Análisis de las fallas de los sistemas de protección mediante la técnica de diagrama
de Queso Suizo. .............................................................................................................. 27
5.3 CAUSAS SIMILARES ENTRE LOS INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN
LA REFINERÍA DE CARTAGENA, COLOMBIA Y EL INCIDENTE DE LA REFINERÍA DE
TEXAS Y BP CORPORATE. NORMATIVAS DE LA INDUSTRIA PALMERA Y ENTES
REGULADORES. ............................................................................................................ 29
5.4 RECOMENDACIONES PARA EVITAR O MINIMIZAR INCIDENTES EN REFINERÍAS
EN EL FUTURO…...….......................................................................................................30
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................31
7.APORTES AL PROYECTO…………………………………………………………………...32
8. REFLEXION ...................................................................................................................33
BIBLIOGRAFIA. ............................................................................................................... 35
ANEXOS…………………………………………………………………………………………...37
6
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Localización Geográfica de la Refinería de Cartagena, Colombia .................... 17
Figura 2. Unidad de conversión de FCC. ........................................................................ 18
Figura 3. Proceso de FCC .............................................................................................. 18
Figura 4.Unidad de recuperación de vapor (VRU). .......................................................... 19
Figura 5. Entrada de agua suprimida al tambor entre etapas. ......................................... 20
Figura 6. Drenaje del liquido del tambor a la atmósfera. ................................................. 21
Figura 7. Explosiones e incendio a la unidad de Cracking catalítico de la refinería. ........ 22
Figura 8. Técnica diagrama de flujo de Queso suizo para análisis de las fallas del
incidente en la Refinería de Cartagena. ........................................................................... 22
Figura 9. Esquema tipo de explosiones en la industria de procesos……………………….24
Figura 10. Lado izquierdo del diagrama de corbatín general para el riesgo de incendio y
explosiones. ..................................................................................................................... 25
Figura 11. Lado derecho del diagrama de corbatín general para el riesgo de incendio y
explosiones. ..................................................................................................................... 25
Figura 12. Incidente de incendio y explosión de la Refinería de Texas y BP corporate....27
Figura 13. Técnica diagrama de flujo de Queso Suizo para análisis de las fallas del
incidente en la Refineria de Texas y BP.............................................................................27
7
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Edificio del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de
Texas A&M College Statio,Texas. ......................................................................... 37
ANEXO B. Entrada al Edificio del Departamento de Ingeniería Quimica de la
Universidad de Texas A&M College Statio, Texas. ................................................ 37
ANEXO C. Planta de Utilidades de la Universidad de Texas A&M College Station,
Texas. .................................................................................................................... 38
ANEXO D. Entrada a las oficinas del Mary Kay O’Connor process Safety
Center,Universidad de Texas A&M. ....................................................................... 38
ANEXO E. Primera ponencia de socialización del tema “Análisis de Ciclo de vida”
............................................................................................................................... 39
ANEXO F. Director del MKOPSC doctor Sam Mannan. ........................................ 39
ANEXO G. Ponencia socialización del tema de investigación “comparación entre los
incidentes de incendio y explosión en la Refinería de Cartagena el 29 de agosto de
2013 y el incidente de la Refinería de Texas y BP Corporate el 23 de marzo de 2005”
. .............................................................................................................................. 40
8
COMPARACIÓN ENTRE LOS INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN LA
REFINERIA DE CARTAGENA EL 29 DE AGOSTO DE 2013 Y EL INCIDENTE DE LA
REFINERIA DE TEXAS Y BP CORPORATE EL 23 DE MARZO DE 2005
RESUMEN
El propósito de este informe de pasantía es comparar los incidentes de incendio y explosión
en la Refinería de Cartagena en agosto de 2013 y el incidente de la Refinería de Texas y
BP Corporate en marzo de 2005, mediante dos técnicas de análisis de seguridad de
procesos, el diagrama de Queso Suizo y un diagrama de corbatín general, determinando
así sus causas comunes y proponer recomendaciones para evitar o minimizar incidentes
en el futuro. Se enmarca en un tipo de investigación comparativa, la cual cuenta con un
enfoque mixto, donde su desarrollo se basa en la revisión y análisis de fuentes secundarias
que se han llevado a cabo en el área de seguridad de procesos, dando prioridad a las
referencias desde el año 2010 hasta el presente año 2017. La pasantía de investigación ha
tenido un periodo de desarrollo de seis (6) meses, de los cuales dos meses se realizaron
de manera presencial en el centro MKOPSC en College Station, Texas y cuatro meses de
en la Universidad de San Buenaventura Cartagena. Dentro de los resultados principales
caben resaltar las causas raíces comunes de estos incidentes tales como, ejecuciones de
actividades no descritas en los procedimientos operativos de puesta en marcha; Falta de
monitoreo riguroso de los programas de mantenimiento; Falta de cultura de seguridad
organizacional; Procesos de formación inadecuados y fallas en los sistemas de protección
física. Como conclusión cabe resaltar que, si de una manera crítica las industrias analizaran
incidentes ocurridos en el pasado, se podrían evitar incidentes que tuviesen las mismas
causas raíces, así como el hecho de que cuenten con el cumplimiento del plan de seguridad
de procesos.
Palabras claves: Seguridad de procesos, Incendio y explosiones, Refinerías.
9
1. INTRODUCCIÓN
La prevención y el control de los riesgos es un aspecto prioritario en las políticas y
programas, tanto de la industria química, como de las industrias petrolera y petroquímica,
en el ámbito nacional e internacional. Su objetivo es disminuir la posibilidad de ocurrencias
de accidentes, aprender de eventos ocurridos, enfermedades ocupacionales y daños al
ambiente, de mitigar los impactos o consecuencias de pérdidas humanas, materiales y
financieras, e impactos ambientales, que pudieran afectar su continuidad operacional y la
ventaja competitiva de la buena imagen [1].
La diversidad de los riesgos presentes en las industrias petrolera y petroquímica, algunos
de los cuales, como sustancias altamente inflamables, sustancias tóxicas y peligrosas,
fallas mecánicas por problemas de corrosión, bloqueo y sobrepresiones debido a la
formación de coque, presencia de puntos calientes, han sido razones fundamentales para
que en los últimos años las empresas orientes sus esfuerzos al desarrollo de una cultura
preventiva en la cual se participa y se gestionan sistemáticamente el control de los riesgos
en las actividades que ejecutan o por las cuales son responsables [1].
Sin embargo, aunque las industrias desarrollen estos sistemas de gestión y control de
riesgos, muchas veces por no poseer una cultura de seguridad de procesos y no aprender
de eventos ocurridos en el pasado siguen sucediendo graves incidentes los cuales cobran
vidas humanas, daños ambientales irreparables y pérdidas económicas, por lo tanto, en el
presente trabajo se presentan dos accidentes de la industria de la refinación como
ilustración de lo expuesto anteriormente.
La Refinería de Cartagena está ubicada en la Zona Industrial de Mamonal a treinta minutos
al sur de la ciudad de Cartagena en la costa norte de Colombia. En la noche del 29 de
agosto de 2013, la Refinería de Cartagena sufrió tres explosiones y un proceso de
combustión sostenida desatando un incendio debido al contacto con una nube de vapor
inflamable con un punto caliente durante el arranque de la unidad de craqueo catalítico
fluido. Estas explosiones tuvieron como consecuencia una persona fallecida e hirieron a
otras tres [2].
10
El 23 de marzo de 2005, a las 1:20 p.m., la Refinería BP Texas City sufrió uno de los peores
desastres industriales en la historia reciente de Estados Unidos. Varias explosiones e
incendios donde fallecieron 15 personas e hirieron a otras 180 personas, alarmaron a la
comunidad y resultaron en pérdidas financieras que superaron los 1.500 millones de dólares
[3]. El incidente ocurrió durante el arranque de una unidad de isomerización, la liberación
de los productos inflamables llevó a una explosión y el fuego.
Considerando lo anterior, el propósito del presente trabajo es comparar los dos incidentes
para identificar sus causas raíces comunes, las lecciones aprendidas, las consecuencias
de los mismos mediante un diagrama de queso suizo y un diagrama de corbatín para
generar recomendaciones para prevenir futuros incidentes. De esta manera, la secuencia
del presente informe de pasantía es exponer los objetivos a cumplir con el desarrollo del
trabajo de investigación, descripción de las funciones realizadas como investigadora dentro
del proyecto, se presenta el cronograma de desarrollo de las actividades, así como también
se describen los resultados obtenidos, posteriormente los aportes que se realizaron al tema
de investigación y una reflexión durante la experiencia vivida con la pasantía, esto se
complementa con una bibliografía y anexos como evidencias.
Dentro de una refinería tienen lugar los procesos de separación de los compuestos que
forman el petróleo crudo. Estos procesos se basan en los puntos de ebullición de los
diferentes compuestos para así poder “destilarlos” y obtenerlos por separado. Estos
procesos conllevan operaciones a altas temperaturas y presiones. Además, muchos de
estos productos derivados del petróleo son inflamables, tóxicos y combustibles. Lo que
origina gran cantidad de situaciones en las que se puede provocar un incendio y
explosiones [4].
Las medidas apropiadas para evitar el riesgo de incendios o explosiones pueden variar
según las circunstancias en que se presente el riesgo, pero el incendio como fenómeno, su
evolución y las medidas de seguridad admiten un tratamiento común. Evitar los incendios,
conocer los principios básicos de la detección y la extinción, así como de la evacuación de
los edificios, son deberes sociales de primer orden por cuanto la seguridad es consecuencia
de la suma de las actitudes de los individuos que integramos las colectividades. También
aquí es necesaria la intervención de los delegados y delegadas de prevención [5].
11
Según algunas estadísticas, un 90% aproximadamente de todos los incendios industriales
son causados por 11 fuentes de ignición: Incendios eléctricos 19%, roces y fricciones 14%,
chispas mecánicas 12%, fumar y fósforos 8%, ignición espontánea 7%, superficies calientes
7%, chispas de combustión 6%, llamas abiertas 5%, soldadura y corte 4%, materiales
recalentados 3%, electricidad estática 2% [6].
Hasta el año desde el año 1965 hasta 2008 se había acumulado un total de 751 incendios
registrados en refinerías. Algunos de los incidentes por incendio y explosiones más
relevantes han sido en la refinería de Amuay, Venezuela en agosto 25 de 2012 causando
47 muertes y más de 150 personas heridas, donde algunas de sus fallas fueron en los
factores organizacionales, mantenimientos, entrenamiento del personal y fallas en la cultura
de seguridad de procesos [7].
A partir de la información anterior se formula la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuáles
fueron las fallas y las causas comunes en los incidentes de incendio y explosión en la
Refinería de Cartagena en agosto de 2013 y el incidente de la Refinería de Texas y BP
Corporate en marzo de 2005 y como se pueden aprender de ello para evitar incidentes
futuros?
12
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Comparar los casos de estudio entre los incidentes de incendio y explosión en la Refinería
de Cartagena en agosto de 2013 y el incidente de la Refinería de Texas y BP Corporate
en marzo de 2005, mediante técnicas de análisis de seguridad de procesos, determinando
así sus causas comunes y recomendaciones.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir y comparar los casos de estudio de los incidentes de incendio y explosión en la
Refinería de Cartagena en agosto de 2013 y el incidente en la Refinería de Texas y BP
Corporate en marzo de 2005.
Identificar las fallas de los sistemas de protección mediante las técnicas de análisis y las
causas comunes entre ambos incidentes.
Proponer recomendaciones para evitar o minimizar incidentes en el futuro.
13
3. FUNCIONES
El cargo que desempeñé durante la pasantía de investigación fue de investigador principal,
con el apoyo del tutor por parte del Mary Kay O’Connor Process Safety Center Nafiz Tamin
y la docente tutora de la pasantía por parte de la universidad de San Buenaventura
Cartagena, Juliana Puello.
De esta manera, mi responsabilidad fue realizar el desarrollo del tema de investigación,
mediante la búsqueda de distintas fuentes de información tanto primarias como secundarias
y hacer la comparación entre ambos incidentes para así lograr el objetivo propuesto,
obteniendo resultados y conclusiones. Como líder de la investigación, redacté distintos
informes tanto en español como en inglés, para el seguimiento con los tutores y darle
continuidad al trabajo, seleccioné la información más relevante y diseñé los distintos
diagramas para los análisis de las causas de los incidentes. Elaboré la presentación para
el seminario de divulgación, el cual presenté el 10 de febrero de 2017 en la reunión del
grupo de investigación del MKOPSC.
Otra de mis funciones durante esta pasantía de investigación, fue lograr la logística del viaje
programado del tutor Nafiz Tamim a nuestra universidad en el mes de mayo, haciendo
entrega de su cronograma y sus contenidos programáticos a dictar.
Al regresar a la Universidad de San Buenaventura, Cartagena se continuó con el tema de
investigación mediante el apoyo de la tutora Juliana Puello, anexando información y
realizando correcciones, así como también, la entrega del informe de pasantía y el
compromiso de socialización del mismo.
14
4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDAD MES
1
MES
2
MES
3
MES
4
MES
5
MES
6
MES
7
MES
8
MES
9
MES
10
MES
11
MES
12
Reunión inicial
con el tutor del
MKOPSC
(profesor Nafiz
Tamin)
Revisión
Bibliográfica
Selección y
análisis de la
información
Reuniones de
seguimiento con
el tutor por parte
del MKOPSC
(profesor Nafiz
Tamin)
Descripción de
los casos de
incidentes
Análisis de las
causas de fallas
comunes entre
los incidentes
Identificación de
los factores
diferenciadores
entre los
incidentes
Elaboración
diagrama del
queso Suizo
15
Elaboración
diagrama Bow-
Tie
Revisión y
seguimiento por
parte de la Tutora
de la USB
Juliana Puello
(virtual mes 1 y 2,
presencial mes
3,4 y 5)
Identificación de
recomendaciones
para prevenir
futuros incidentes
y conclusiones
Elaboración
informe escrito
en inglés.
Elaboración de
presentación
para la
sustentación de
la investigación al
centro MKOPSC
Elaboración
documento
pasantía de
informe final de
pasantía de
investigación
Sustentación
investigación
16
5. RESULTADOS ENCONTRADOS
5.1 INCIDENTE DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN LA REFINERÍA DE CARTAGENA,
COLOMBIA.
5.1.1 Refinería de Cartagena, Colombia. La refinería fue inaugurada en 1957 por la
International Petroleum Company y fue adquirida por Ecopetrol en 1974. Ha experimentado
expansiones anteriores para crecer desde su capacidad inicial de 26.000 bpd, incluyendo
expansiones en 1962 (33.200 bpd), 1964 (42.000 bpd) Y algunos después de la adquisición
de Ecopetrol (aproximadamente 80.000 bpd). La expansión de la refinería fue un proyecto
que logró aumentar la capacidad de 80.000 a 165.000 bpd [2].
La modernización de la refinería incluye un aumento de la complejidad de la instalación, lo
que le permite procesar una mezcla menos costosa de crudo (más pesado, más ácido),
mientras produce gasolina con bajo contenido de azufre y diésel de bajo contenido de
azufre, combustible para reactores y fuel oíl. (Por ejemplo, contenido de azufre para el
mercado nacional: no superior a 300 ppm para la gasolina y 50 ppm para el gasóleo, y para
el mercado de exportación: <30 ppm para la gasolina y <8 ppm para el gasóleo) [8].
La nueva configuración, incluyendo hidrocraqueo, hidrotratamiento, reformado catalítico y
capacidad de coque, permite a la refinería manejar hasta 90.000 bpd de crudos ácidos. Esto
proporciona una ventaja competitiva porque la mayoría de las refinerías sólo pueden
procesar pequeñas cantidades de estos crudos corrosivos y permitirán a Colombia utilizar
mejor sus reservas nacionales de petróleo. Los nuevos productos incluyen gasolina ultra
bajo en azufre, combustible para aviones y diésel [2].
17
Figura 1. Localización Geográfica de la Refinería de Cartagena, Colombia.
Fuente: Exponent, 2011.
5.1.2 Unidad de Craqueo Catalítico (FCC). Es otro proceso de conversión, pero a
diferencia del craqueo térmico, el craqueo catalítico o FCC (Fluid Catalytic Cracking) ocurre
en la presencia de un catalizador, por lo cual se tiene una mejor selectividad a productos
valiosos, con una mejor calidad. La mayor parte de la gasolina y el GLP a nivel mundial se
da gracias al proceso de FCC. El catalizador usado en las unidades de FCC por excelencia
es de tipo zeolítico, compuesto por una mezcla de una matriz de alumino-silicatos con una
fase activa de un tipo de zeolita específica, llamada Zeolita-Y o Faujasita. A diferencia de
los procesos en lecho fijo, el catalizador fresco es adicionado de manera regular (de manera
continua o discontinua) al proceso, e igualmente es retirado del mismo para renovar su
inventario y mantener la actividad. El proceso de FCC se caracteriza por su gran versatilidad
18
y habilidad para procesar diferentes tipos de cargas, desde gasóleos livianos de vacío,
hasta fondos de vacío y aceite desasfaltado [9].
Figura 2. Unidad de conversión de FCC.
Fuente: W.R, Grace, 1999.
Figura 3. Proceso de FCC.
Fuente: W.R, Grace, 1999.
19
5.1.2.1 Unidad de recuperación de Vapor de Craqueo Catalítico. En esta sección se
realiza la separación de los productos más livianos, como el GLP y la nafta liviana, también
se obtiene una corriente de gas residual libre de C3+. La alimentación a la unidad de
recuperación de vapor FCC es la corriente de gas ligero que sale de la cabeza del
fraccionador principal. Esta corriente se enfría lo suficiente para hacer que algunos de los
componentes se conviertan en un líquido antes de entrar en un separador vapor-líquido. El
vapor y el líquido entran en un absorbente primario en diferentes puntos para crear un
contraflujo de líquido sobre el vapor ascendente. Esto también es desprender el C3 y los
compuestos más pesados del vapor antes de que salga de la sobrecarga del absorbedor y
entre en el absorbedor secundario. El absorbedor secundario proporciona otra oportunidad
para desmontar el C3 y los componentes más pesados del vapor antes de pasar al sistema
de gas combustible [10].
El C3 y los componentes más pesados del absorbedor primario dejan la parte inferior del
absorbedor e introducen un aceite aún magro. El todavía separa los componentes C4 ricos
en olefinas necesarias para la unidad de alquilación del resto de la corriente. Los
componentes restantes se convierten en una fracción debutanizada de la gasolina que se
pueda utilizar en la mezcla de la gasolina [11].
Figura 4. Unidad de recuperación de vapor (VRU).
Fuente: W.R, Grace, 1999.
20
5.1.3 Descripción del incidente. En la noche del 29 de agosto de 2013, la Refinería de
Cartagena sufrió tres explosiones y un proceso de incendio debido al contacto de una nube
de vapor inflamable con un punto caliente durante el arranque de la unidad de craqueo
catalítico. Estas explosiones dejaron como consecuencia una persona fallecida y otras tres
personas heridas [12].
Durante el proceso de puesta en marcha de la planta después de una parada programada
de la misma, el nivel del tambor entre etapas que pertenece a la unidad de recuperación de
vapor (VRU) el cual trabaja con inyección de agua permanente, aumenta y los trabajadores
deciden suprimir el flujo de agua de lavado, ver figura 5. La función de este tambor es
separar los vapores del líquido para asegurar que no haya arrastre de líquido al compresor.
En este tambor los vapores salen de la parte superior hacia el compresor, y los líquidos
(mezcla de aguas e hidrocarburos) salen del fondo y son evacuados por bombas. Entonces
al no tener el flujo de agua de lavado, el sistema de bombeo no funcionó correctamente
causando la cavitación, así el nivel de líquido aumentó y el grupo de trabajadores decidió
tomar medidas para estabilizar esta variable [13].
Figura 5. Entrada de agua suprimida al tambor entre etapas.
Fuente: Ecopetrol (2014).
Una de las acciones fue drenar el líquido del tambor a la atmósfera, para evitar el
sobrellenado, resultando en la emisión de hidrocarburos líquidos y vapores inflamables, ver
figura 6. Inmediatamente, se creó una nube con alta concentración de vapores inflamables
21
que, junto con el oxígeno del aire, se convirtió en una mezcla con un alto nivel de
explosividad. En la zona se encontraban trabajando cinco operadores y cinco personas de
mantenimiento. Esta nube fue desplazada por el viento, hasta que entró en contacto con un
punto caliente que se estimó a una temperatura de 522 ° F, suficiente energía para crear
un tipo de explosión. A esta situación, un proceso de combustión sostenida desatando un
incendio en la planta fue agregado por la presencia de hidrocarburos líquidos en
alcantarillas y canal de drenaje [11].
Figura 6. Drenaje del líquido del tambor a la atmósfera.
Fuente: Ecopetrol (2014).
Dos segundos más tarde, se generó una segunda deflagración en el punto de origen del
drenaje líquido, y dos segundos más tarde una tercera en un grupo de bombas situadas en
un lado de la planta, donde se estaba llevando a cabo un drenaje adicional de nafta, ver
figura 7. Además, del personal de operaciones que estaba en el inicio de la planta, en la
zona se encontraba otro grupo de trabajo de mantenimiento, y reparación realizando
actividades de trabajo en caliente, siendo un factor agravante de la situación [11].
22
Figura 7. Explosiones e incendio en la unidad de Cracking catalítico de la refinería.
Fuente: Ecopetrol (2014).
5.1.4 Análisis de las fallas de los sistemas de protección mediante la técnica de
diagrama de Queso Suizo.
Figura 8. Técnica diagrama de flujo de Queso Suizo para análisis de las fallas del incidente
en la Refinería de Cartagena.
Fuente: El autor.
23
Procedimientos y permisos.
Procedimiento inadecuado para el arranque de planta.
Proceso de inspección de seguridad inadecuado para el arranque de planta.
Sistema de permiso de trabajo insuficiente.
La gestión de riesgo es fundamental durante la arrancada de una planta, los
procedimientos críticos por seguridad de procesos y los procedimientos de
arrancada de la planta, no cumplieron con las etapas del ciclo de disciplina
operativa.
Aprendizajes de eventos pasados.
Incendio y explosión en la Refinería de Texas y BP Corporate, el 23 de marzo de
2005, el cual tuvo consecuencia la muerte de 15 personas y otras 180 resultaron
heridas, además, de la pérdida económica [12].
Incendio y explosión en la Refinería de Ecopetrol en Barrancabermeja, Colombia el
18 de diciembre de 2005, el cual tuvo como consecuencia 2 personas fallecidas y 7
personas heridas [13].
Explosión mortal en la refinería de Amuay, Venezuela el 25 de agosto de 2012, el
cual tuvo como consecuencia casi 100 personas fallecidas y más de 150 heridas
[14].
Mantenimiento.
El incendio en la planta fue causado por la presencia de hidrocarburos líquidos en
los canales y alcantarillas de la planta.
Se evidenció falta de mantenimiento en los equipos de protección contra incendios.
Falta de inspección y mantenimiento preventivo, identificación e intervención de
condiciones deficientes en sistemas críticos.
Entrenamiento.
Falta de cumplimiento: Se recomendó operar el sistema con agua, no se siguió el
procedimiento por falta de entendimiento del proceso.
Uso indebido del sistema de drenaje: El sistema de drenaje fue diseñado para el
mantenimiento y no para su uso operativo, concepto que fue mal interpretado por
los operados.
24
Incumplimiento de la disciplina operacional: No se siguió correctamente el
procedimiento para arranque de planta, además, no se comprendió bien el riesgo
operacional de cerrar el agua al drenar el líquido del tambor.
Protección física.
No hubo control de ingeniería de la válvula de drenaje.
Falta o falla del sistema de detección de gas.
Falta de sistema de ventilación en alcantarillas y canales de drenaje.
5.1.5 identificación del tipo de explosión.
Figura 9. Esquema tipo de explosiones en la industria de procesos.
Fuente: Tasneen abbassi (2010).
Teniendo en cuenta los hechos ocurridos, la explosión se puede considerar como una
deflagración que ocurre por una explosión por nube de vapor. Para identificar una
deflagración se debe tener en cuenta que liberación de energía es más larga que la
detonación dentro de ~ 0.3 s, el frente de presión se considera igual al de la velocidad del
sonido, el frente de reacción es menor que la velocidad del sonido, su mecanismo es
caracterizada por una difusión turbulenta y se caracteriza porque puede evolucionar,
25
especialmente en tuberías pero no en espacios abiertos, hasta una detonación debida a
compresión adiabática y calentamiento que conduce al aumento de presión [15].
5.1.6 Análisis de fallas mediante diagrama general de corbatín para el riesgo de
incendios y explosiones.
Figura 10. Lado izquierdo del diagrama de corbatín general para el riesgo de incendio y
explosiones.
Fuente: El autor.
Figura 11. Lado derecho del diagrama de corbatín general para el riesgo de incendio y
explosiones.
Fuente: El autor.
26
5.2 INCIDENTE DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN DE LA REFINERÍA DE TEXAS Y BP
CORPORATE.
5.2.1 Descripción del incidente. En la mañana del 23 de marzo de 2005, la torre splitter
en la unidad de isomerización de la refinería se reinició después de una parada de
mantenimiento. Durante el arranque, el personal de operaciones bombeó hidrocarburos
líquidos inflamables en la torre durante más de tres horas sin que se retirara ningún líquido,
lo que era contrario a las instrucciones del procedimiento de arranque. Las alarmas críticas
y la instrumentación de control proporcionaron falsas indicaciones que no alertaron a los
operadores del alto nivel en la torre. Por lo tanto, el personal desconocía el verdadero nivel,
donde la torre de 170 pies de altura (52 m) se llenó y el líquido se desbordó en el tubo de
arriba en la parte superior de la torre [3].
A medida que el tubo se llenó de líquido, la presión en el fondo aumentó rápidamente de
aproximadamente 21 libras por pulgada cuadrada (psi) a aproximadamente 64 psi. Las tres
válvulas de alivio de presión se abrieron durante seis minutos, descargando una gran
cantidad de líquido inflamable a un tambor de purga con una pila de ventilación abierta a la
atmósfera. El tambor de purga y la pila se llenaron de líquido inflamable, lo que llevó a un
geyser a liberar la pila de 113 pies (34 m) de altura. Este sistema de purga fue un diseño
anticuado e inseguro; Fue instalado originalmente en los años 50, y nunca había sido
conectado a un sistema de la llamarada para contener con seguridad los líquidos y para
quemar los vapores inflamables lanzados del proceso [3].
El líquido volátil liberado se evaporó al caer al suelo y formó una nube de vapor inflamable,
ver figura 11. La fuente de ignición más probable para la nube de vapor fue la
contraproducente de una camioneta diesel local ubicada a unos 25 pies (7,6 m) del tambor
de purga. Los 15 empleados que murieron en la explosión eran contratistas que trabajaban
alrededor de remolques temporales que habían sido previamente ubicados por BP a tan
sólo 121 pies (37 m) del tambor de purga, cabe resaltar que otras 180 personas resultaron
heridas [3].
27
Figura 12. Incidente de incendio y explosión de la Refinería de Texas y BP Corporate.
Fuente: U.S chemical safety and hazard investigation Board, (2007).
5.2.2 Análisis de las fallas de los sistemas de protección mediante la técnica de
diagrama de Queso Suizo.
Figura 13. Técnica diagrama de flujo de Queso Suizo para análisis de las fallas del incidente
en la Refinería de Texas y BP Corporate.
Fuente: El autor.
28
Diseño.
El sistema de purga fue un diseño anticuado e inseguro y nunca había sido
conectado a un sistema de venteo para contener líquidos y quemar con seguridad
los vapores inflamables liberados del proceso.
La torre no estaba equipada con otras indicaciones de nivel o dispositivos de
seguridad automáticos.
El tamaño del tambor de purga era insuficiente para contener el líquido enviado a él
por las válvulas de alivio de presión.
Procedimientos y permisos.
Los supervisores y los operadores mal comunicaron información crítica sobre la
puesta en marcha durante el cambio de turno.
BP no tenía un requisito de comunicación de cambio de turno para su personal de
operaciones.
BP No implementó efectivamente su política de revisión de seguridad antes del
inicio.
Los remolques ocupados se situaban demasiado cerca de una unidad de proceso
que manejaba materiales altamente peligrosos.
Aprendizajes de eventos pasados.
Incendio y explosión en la Refinería de Giant Industries New México, el 24 de agosto
de 2004 teniendo como consecuencias 6 personas heridas [16].
Explosión de un tanque de ácido sulfúrico en la empresa Motiva Enterprises,
Delaware City, el 17 de julio de 2001 el cual tuvo como consecuencia una persona
fallecida y otras ocho personas resultaron heridas [17].
Mantenimiento.
La unidad de proceso se inició a pesar de los malfuncionamientos del indicador de
nivel de la torre, del visor de nivel y de una válvula de control de presión
anteriormente reportados.
29
El indicador del nivel de la torre mostró que el nivel de la torre estaba disminuyendo
cuando estaba en realidad sobrellenado.
Falta de monitoreo riguroso de los programas de mantenimiento, identificación e
intervención de condiciones deficientes en sistemas críticos.
Entrenamiento.
Durante el procedimiento de arranque de planta: La válvula fue cerrada por un
operador y la torre se llenó durante más de tres horas sin que se retirara ningún
líquido.
Fallas relacionadas con disciplina operacional: Una falta de supervisión y personal
técnico entrenado para arranques de unidades. Los procedimientos obsoletos e
ineficaces no abordaban problemas operativos recurrentes relacionados con el
arranque de la unidad, por lo tanto, los operadores creían que los procedimientos
podrían ser alterados o no debían ser seguidos durante el proceso de arranque.
Programa de entrenamiento: El programa de entrenamiento para operadores fue
inadecuado por la cantidad de horas suministradas para ello.
Protección física.
La alarma redundante de alto nivel no se activó.
Ausencia del sistema de venteo.
La pantalla del panel de control no proporcionó información adecuada sobre el
desequilibrio de los flujos dentro y fuera de la torre para alertar a los operadores del
nivel peligrosamente alto.
5.3 CAUSAS SIMILARES ENTRE LOS INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIÓN EN
LA REFINERÍA DE CARTAGENA, COLOMBIA Y EL INCIDENTE DE LA REFINERÍA
DE TEXAS Y BP CORPORATE.
Al realizar el análisis de las causas y fallas de cada uno de estos dos incidentes y
compararlos, se pueden encontrar similitudes que se nombran a continuación:
Ambos incidentes pertenecen al mismo tipo de industria, en este caso
Refinerías, donde las unidades en que ocurrieron los hechos son de las más
30
importantes y riesgosas que es la Unidad de Craqueo Catalítico (FCC) y la
unidad de Isomerización.
Otra similitud es la etapa en la que los procesos se encontraban en el momento
de los incidentes, donde en ambos casos, eran arranques de parada de unidad
luego de una parada de mantenimiento programada.
Causas raíces comunes: Ejecución de actividades secuenciales no descritas
en los Procedimientos Operativos de Puesta en Marcha; Falta de monitoreo
riguroso de los programas de mantenimiento, identificación e intervención de
condiciones deficientes en sistemas críticos; Falta de cultura de seguridad
organizacional; Procesos de formación inadecuados y disciplina operacional,
fallas en los sistemas de protección física.
5.4 RECOMENDACIONES PARA EVITAR O MINIMIZAR INCIDENTES EN REFINERÍAS
EN EL FUTURO.
Se deber cumplir de forma estricta y constante todos los procedimientos
designados.
Control de las amenazas y peligros de los procesos.
Dar cumplimiento del plan de desarrollo de cada empleado y revisar constantemente
los programas de capacitación y el aprendizaje individual para asegurar así un
mayor nivel de competencia.
Todas las actividades operativas críticas, tales como paradas y puesta en marcha
de unidades, sin ninguna distinción, deben tener el mismo rigor de comunicación,
programación de recursos, con clara asignación de funciones y responsabilidades.
Garantizar la gestión del cambio (tanto para la tecnología y de personas), las
condiciones estándar y el cumplimiento de la disciplina operacional de forma
obligatoria para todos los niveles de la organización.
31
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De la anterior investigación se puede concluir, que si de una manera crítica y objetiva
las industrias analizaran eventos ocurridos en el pasado, se podrían evitar incidentes
en el futuro que tuviesen las mismas causas raíces, lo cual es evidente en el estudio de
estos dos casos presentados, debido a que el incendio y explosión de la Refinería de
Texas ocurrió en el año 2005 , por lo tanto se tenía la oportunidad de analizarlo mediante
el informe que la U.S Chemical Safety Board publicó para evitar incidentes de la misma
magnitud en las refinerías, sin embargo ocho años después en la Refinería de
Cartagena, Colombia ocurre un incidente con las causas raíces similares al de la
Refinería de Texas y en la misma etapa de proceso, lo que indica la falta de aprendizaje
de incidentes pasados. Por eso, se resalta la importancia de que las empresas además
de contar con un plan de seguridad de procesos, deben garantizar el cumplimiento del
mismo e incentivar a la cultura del trabajo con seguridad en todos los niveles de la
organización.
Como recomendaciones, debido a la limitación que se tienen en cuanto a la información
de los incidentes para complementar las investigaciones, se sugiere para una próxima
investigación en torno a seguridad de procesos la utilización de simuladores
relacionados con en el tema de incendio y explosiones, para analizar la onda explosiva
y los daños causados con más profundidad, lo cual sería un tema de investigación muy
pertinente.
32
7. APORTES AL PROYECTO
Los aportes realizados al proyecto como pasante de investigación son:
Selección de los dos casos de estudio a comparar mediante búsqueda bibliográfica de
información.
Búsqueda y análisis de los hechos ocurridos en el incidente de incendio y explosión en
la refinería de Cartagena en agosto de 2013, el cual no posee aún un informe final oficial
por parte de las empresas responsables, por lo tanto, debí acudir a fuentes primarias y
secundarias para tener distintas versiones de los hechos y hacer una reconstrucción del
mismo.
Investigar y analizar el reporte final del incidente de la explosión de la refinería de Texas
en el 2005.
Redactar un informe con ambos casos de incidentes, con sus causas, fallas y
consecuencias, para reportarlo a los tutores del proyecto y seleccionar la información
más pertinente para el caso de estudio.
Estudiar y elaborar el diagrama de queso suizo para el análisis de las fallas del sistema
de defensa de ambos incidentes.
Estudiar y elaborar el diagrama de corbatín general para el caso de incendio y explosión
de la refinería de Cartagena.
Hallar las causas comunes entre ambos incidentes.
Generar recomendaciones para evitar o prevenir incidentes futuros.
Seguimiento constante obteniendo la retroalimentación mediante los tutores.
Elaboración de presentación para el seminario de socialización del tema de
investigación.
33
8. REFLEXIÓN
La experiencia durante esta pasantía de investigación desarrollada en el Mary Kay
O’Connor Process Safety Center de la universidad de Texas A&M, fue muy positiva dejando
grandes resultados y enseñanzas no solo a nivel académicos o de investigación, sino
también a nivel de crecimiento personal, profesional y cultural.
Esta gran oportunidad de poder ingresar a un grupo de investigación de tan alto nivel y
reconocimiento a nivel mundial en el área de seguridad de procesos, de una prestigiosa
universidad extranjera como lo es la Universidad Texas A&M, me permitió ampliar mi visión
de las distintas metodologías y temas de importancia para realizar investigación, además,
de conocer como es el orden y la logística para lograr que un grupo de investigación tenga
alta productividad.
La diversidad cultural que se vive en el mismo, debido a la presencia de estudiantes,
docentes, doctores y directivos de distantes partes del mundo, en su mayoría China, India,
Bangladesh, Japón y Estados Unidos, me enseñaron a entender que la clave de sus éxitos
no es solo por ser países que sean potencia o que su población sean muy inteligente como
muchas veces se cree, sino que la clave de esas culturas se basan en la disciplina y
constancia, en el trabajo duro y en tener claro los objetivos, así como también, que el
manejo de una segunda lengua como lo es el Inglés actualmente es una puerta que te
permite ampliar las fronteras y compartir conocimientos.
De igual manera, hay un número significativo de estudiantes colombianos que han logrado
excelente desempeño y una gran representación de nuestro país; es así como a la hora de
trabajar en grupo con todos los integrantes extranjeros, me pude dar cuenta que tenemos
un muy buen nivel académico y que nuestras cualidades al ser colombianos, como por
ejemplo ser sociables, expresivos, estrategas, que no vemos limites sino oportunidades,
nos permiten estar en una posición de que además de ser inteligentes, nuestras ideas son
tomadas en cuenta y resaltamos.
Mi experiencia de investigación ya enmarcada dentro del proyecto a realizar, fue muy
fructífera debido que el hecho de contar con todos los recursos necesarios para llevarla a
34
cabo no solo a nivel de información, sino también de orientación y la constante
retroalimentación del tema de seguridad de procesos mediante los demás proyectos,
facilitaron la metodología del mismo.
De igual manera, el hecho de contar con un gran número de bases de datos y el tutor Nafiz
Tamim estudiante de doctorado con gran experiencia en el tema de investigación de
incendios y explosiones, me permitieron obtener resultados muy pertinentes.
En síntesis, se puede destacar que esta pasantía de investigación fue muy motivante para
continuar en el campo académico y de investigación, a entender que tenemos grandes
oportunidades en nuestra universidad para seguir creciendo y que debemos sacar máximo
provecho de las buenas relaciones que estamos teniendo con este centro de investigación.
35
BIBLIOGRAFIA
[1] G. B, «Sistema de gerencia de seguridad de procesos quimicos y sistema de gestión
ambiental enuna refineria de crudo,» Universidad Católica de Bello, 2006.
[2] Exponent, «Enviromental and social due diligence: Reficar, Cartagena Expansion Colombia,»
Bellevue, WA, 2011.
[3] U. C. S. Board, «Investigation report: Refinery explosion and fire BP Texas city, Texas.Final
invetsigation report,» 2007. [En línea]. Available: http://www.csb.gov/bp-america-refinery-
explosion/. [Último acceso: 11 enero 2017].
[4] J. G. Speigth, Heavy and Extra Heavy oil upgrading technologies, USA: Elsevie, 2013.
[5] D. A. C. Louvar, Chemical Process Safety, New Jersey : Prentice Hall , 2002.
[6] G. Verde, «Prevención de riesgos en los lugares de trabajo,» 2011. [En línea]. Available:
www.istas.ccoo.es/descargas/gverde/INCENDIO_EXPLOSION.pdf. [Último acceso: 12 enero
2017].
[7] S. N. a. Chavez, «Amuay Refinery disaster,» 2012. [En línea]. Available:
://globalbarrel.com/2012/08/30/amuay-refinery-disaster-syrian-naphtha-chavez-petroleum-
revolution-in-flames. [Último acceso: 13 enero 2017].
[8] Reficar, «Proyecto de expansión de la Refineria de Cartagena, Colombia,» Cartagena, 2014.
[9] W. R. Grace, Fluid Catalytic Cracking Guide, Davinson, 1999.
[10] Emerson, «Improving refinery Fluid Catalytic Cracking Unit,» 2013. [En línea]. Available:
www.emersonclimate.com/Documents/Vilter/Emerson_VRU_2012VM-16.. [Último acceso:
2015 enero 2017].
[11] Ecopetrol, «Noticias HSE,» 2014. [En línea]. Available:
worldwide.chat/Video_accidente_refiner%C3%ADa_de_Cartagena/CtPaDUH5jZk.video .
[Último acceso: 12 Enero 2017].
[12] U. C. S. a. H. i. o. board, «Lessons from Texas City. Health and Safety Executive.,» CSB,
2008.
[13] Ecopetrol, «Accidente de Barrancabermeja, Ecopetrol,» 2010. [En línea]. Available:
https://www.youtube.com/watch?v=yQlZYPCjsSE. [Último acceso: enero 13 2017].
[14] M. a. E. sindicate, «Reporte Amuay,» 2012. [En línea]. Available:
settysoutham.files.wordpress.com/2012/08/reporte-amuay.pdf . [Último acceso: 15 enero
2017].
36
[15] H. P. Tassnem Abbasi, «A scheme for the classification of explosions in the chemical process
industry,» Journal of hazadours materials , vol. 174, pp. 270-280, 2010.
[16] U. C. S. a. h. i. o. board, «Refinery explosions and fire Giant industries, New Mexico.,» 2005.
[En línea]. Available: www.csb.gov/csb-issues-case-study-on-april-2004-oil-refinery-
explosions-and-fire-at-giant-industries-ciniza-refinery-near-gallup-nm/ . [Último acceso: 20
enero 2017].
[17] U. C. S. a. h. i. o. board, «Motiva enterprises sulfuric acid tank explosion,» 2002. [En línea].
Available: www.csb.gov/motiva-enterprises-sulfuric-acid-tank-explosion/. [Último acceso: 20
enero 2017].
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ANEXOS
ANEXO A. Edificio del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Texas
A&M College Station, Texas.
Fuente: El autor.
ANEXO B. Entrada al Edificio del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad
de Texas A&M College Station, Texas.
Fuente: El autor.
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ANEXO C. Planta de Utilidades de la Universidad de Texas A&M College Station, Texas.
Fuente: El autor.
ANEXO D. Entrada a las oficinas del Mary Kay O’Connor Process Safety Center,
Universidad de Texas A&M.
Fuente: El autor.
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ANEXO E. Primera ponencia de socialización del tema “Análisis de Ciclo de Vida”.
Fuente: El autor.
ANEXO F. Director del MKOPSC doctor Sam Mannan.
Fuente: El autor.
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ANEXO G. Ponencia socialización del tema de investigación “comparación entre los
incidentes de incendio y explosión en la refinería de Cartagena el 29 de agosto de 2013 y
el incidente de la refinería de Texas y BP Corporate el 23 de marzo de 2005”.
Fuente: El autor.