Introducción
El municipio de Tula en el estado de Hidalgo es clasificado por la regionalización sísmica como de mediana peligrosidad [1]. El programa PRODISIS incluido en el mismo manual indica que, para un periodo de recurrencia de 3000 años aproximadamente, se esperan aceleraciones de 100 cm/s2.
El mismo mapa de peligro símico que usa protección civil del municipio de Tula, aparece en blanco y la sensación de los habitantes de la región es que el peligro sísmico es muy bajo. Considerando la distancia de alrededor de 300 km de la costa del Pacífico, donde ocurren los sismos más energéticos en México, parece apropiada esta apreciación. Sin embargo existen otras fuentes más cercanas cuyo peligro debe ser evaluado con más detalle.
Existen varias evidencias de actividad sísmica en sitios más cercanos a la región.
Se realizaron una simulación de movimientos fuertes en la ciudad de México debidos al sismo de Acambay Estado de México M~7.0 ocurrido en 1912. Concluyen que no representa un peligro significativo para la ciudad de México. Consideran que el epicentro sísmico se encuentra a más de 100 km de distancia y en el método de simulación no es considerado el efecto de directividad, pero por la posición de la falla parece no ser relevante [2]. En contraste, Tula se encuentra a menor distancia de Acambay (aproximadamente a 45 km) y la directividad puede afectar de manera importante el movimiento generado por esta fuente. Otro punto que debería ser analizado y considerado es la peculiar atenuación que encontraron para esta zona [3].
En el reporte del Servicio Sismológico Nacional [4] da cuenta de una secuencia de sismos someros en la región, ocurridos en el mes de mayo de 2010, con una magnitud máxima de 4 aproximadamente a 45 km al noroeste de Tula. En ese mismo reporte se resalta que en la región han existido sismos de magnitud hasta 5.3 y que han provocado intensidades IMM de hasta VIII.
Justificación
El presente proyecto surge motivado por la evaluación de los efectos de un evento sísmico sobre zona industrial de Tula. Los riesgos químicos se definen como fugas, derrames, explosiones e incendios. Estos últimos pueden ser urbanos, forestales e industriales. Como consecuencia de estos riesgos químicos, se tienen la contaminación ambiental, las intoxicaciones y en algunos casos la muertes de la población civil.
El riesgo de un evento químico en cadena a consecuencia de un desastre natural como puede ser un sismo, es altamente probable en México, por ello la importancia de estudiar e identificar algunas de las zonas industriales y riesgos naturales potenciales.
Por tal motivo se ha elegido la zona industrial de Tula de Allende en el Estado de Hidalgo ya que existe un polo industrial de alto impacto en la economía nacional.
Objetivo general
Llevar a cabo el análisis de riesgo tras un sismo sobre la zona industrial de Tula, utilizando modelaciones a través de programas de cómputo.
Objetivos particulares
Identificar las posibles zonas de riesgo químico, mediante modelaciones por fugas, derrames, explosiones e incendios.
Evaluar las condiciones de operación de las instalaciones industriales, así como de lugares de especial interés después de un sismo para la atención de contingencias.
Metodología
Identificación de caso de estudio, se procede al acercamiento con todas aquellas industrias que pueden llegar a poner en peligro a la población, al ambiente y a las propias instalaciones.
Se debe considerar que aunque las industrias están por analizar en el estudio, puede suceder que por la hermeticidad de las mismas, no proporcionen información para el desarrollo de éste trabajo, y se tendría y se tendría que acudir a fuentes oficiales como es el CENAPRED y Protección Civil del Estado de Hidalgo.
Recabar la información proporcionada por las industrias. El tipo de información brindado por ellas debe estar enfocado a los riesgos que ellos mismos han detectado con otros estudios internos, como es el caso de los estudios “Hazop”, “what if”, “FMEA”, etc. estos ayudan a visualizar los puntos vulnerables en cuanto proceso se refiere, ya que no predicen fallas en cuanto operaciones externas al proceso.
Recopilar datos climatológicos de la zona, esto es por medio del sistema meteorológico de la zona, ya que ellos cuentan con datos históricos de la zona.
Se debe tomar cursos sobre el manejo del software, para ver los requerimientos que solicita el programa, con el fin de alimentar la información idónea al mismo.
Se procede a utilizar las herramientas de “Simulación de Contaminación y Riesgos en Industrias” (SCRI), en específico los paquetes SCRI Modelos y SCRI Fuego
El sistema SCRI-Modelos es un programa para efectuar la simulación en computadora de los siguientes modelos atmosféricos:
· Emisiones Continuas Puntuales (Chimeneas) y de Áreas.
· Derrames con evaporación a nivel del suelo (Continuos y finitos)· Chorro horizontal elevado (Continuos y finitos)· Chorro vertical elevado o chimenea (Continuos y finitos)· Emisión instantánea de una fuente de área.(Instantáneos)· Derrame de líquidos (Continuos, finitos e instantáneos)· Nubes Explosivas
Con estos modelos se pueden simular escenarios de afectación bajo diferentes condiciones de fugas, derrames o emisiones continuas, en diversos escenarios meteorológicos para efectuar estudios de impacto ambiental, diseño de plantas e instalaciones industriales y apoyar en la capacitación y entrenamiento de personal en el manejo de situaciones de emergencia.
El sistema SCRI-Modelos ofrece mejoras en los algoritmos de cálculo, tales como los utilizados por lo modelos regulatorios (ISC3) de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) incluye modelos para evaluar las consecuencias de emisiones accidentales de emisiones más densas que el aire, con algoritmos del modelo SLAB desarrollados por Lawrence Livermore National Laboratory.
El sistema SCRI-FUEGO es un programa para efectuar la simulación en computadora de las consecuencias de los siguientes eventos de fuego y/o explosión:
· Modelo de fuego por llamarada (“Flash Fire”) de:
· Emisiones por evaporación de un derrame· Emisiones de chorro horizontal· Emisiones de chorro vertical· Emisiones instantáneas o de corta duración· Modelo de radiación térmica por bola de fuego por explosión de vapor en expansión de líquido en ebullición (“BLEVE”).· Modelo de radiación térmica por fuego en derrames (“Pool Fire”)· Modelo de radiación térmica por chorro de fuego (“Jet Fire”)· Modelo de equivalencia de TNT para simular:· Cálculos de sobrepresión de explosivos verdaderos (TNT, pólvora, nitrato de amonio, etc.)· Cálculos de sobrepresión de explosiones de nubes de vapor (Butano, gas LP, gas natural, hidracina, etc.
Los modelos se basan en metodologías publicadas en EPA y AICHE y se probaron extensivamente en tablas de resultados del manual de EPA de RMP (“Risk Management Program”), y del TCPA (“Toxic Catastrophe Prevention Act” de EPA- New Jersey). El modelo de fuego en llamarada utiliza el modelo SLAB para dispersión de nubes densas del Lawrence Livermore National Laboratory de EUA.
Una vez que se ha utilizado la simulación del programa SCRI se procede a ver los radios de afectación debido a derrame, fugas, incendios y explosiones. Es conveniente usar mapas de la zona para poder plasmar los radios de afectación, esto se debe a que el software permite la inclusión de los mismos y es conveniente para una mejor visualización de la zona.
Se planteará el escenario más catastrófico, con el fin de dar mejores medidas de prevención en caso de que esto suceda.
Se evaluarán las condiciones de operación de las instalaciones industriales, así como de lugares de especial interés después de un sismo para la atención de contingencias.
En la Figura 1 se muestra el diagrama de flujo de la metodología plateada.
Figura 1 Diagrama de Flujo de la Metodología.
Resultados
El Parque Industrial Atitalaquia, Tula está conformado por industrias de diversos giros, por lo cual se hizo una visita a dicho parque para visualizar que empresas la conforman. En la Figura 2 se muestra la Refinería y el parque industrial, ésta figura da una vista satelital de la zona. Por cuestiones de confidencialidad industrial, no se puede hacer un acercamiento detallado a las industrias.
Figura 2 Refinería y parque industrial (Google Earth, 2013)
Empresas que entran en el estudio.
Con el apoyo de Protección Civil del Estado de Hidalgo, se identificaron cuatro empresas que suponen un riesgo a la población, ya que manejan grandes cantidades de sustancias peligrosas.
Cerillera
La empresa que se dedica a la producción de cerrillos maneja Azufre, Dióxido de Titanio, Fosforo y Gas L. P. Debido al almacenamiento, la sustancia que representa mayor peligro es el Gas L. P., ya que se tienen registros que este tipo de sustancias son muy susceptibles a accidentes, debido a sus condiciones de almacenamiento.
La empresa almacena 1900 kg de Gas L.P., para este estudio se hará simulación de BLEVE, ya que es el incidente más reportado con éste material. Los contenedores donde se almacena están presurizados para el mejor manejo de este material.
Embutidos
Otra empresa que supondría un peligro es aquella la que se dedica a la producción de embutidos. Datos dado por el CENAPRED indican que tienen en almacenamiento 7400kg de Amoniaco, esto con el fin de refrigerar sus productos.
El amoniaco es irritantes y corrosivo, de ahí parte su peligrosidad, Si se combina con otros compuestos químicos puede generar grandes explosiones. Se tiene reportado que los accidentes más comunes con este material son las fugas de los contenedores, ya que son presurizados. Por lo cual en este trabajo se hará una simulación de fuga desustancia peligrosa.
Productora y comercializadora de alimentos
Al igual que la empresa de Embutidos, ésta empresa también emplea Amoniaco para la refrigeración de sus productos. Manejan 100kg de dicho material. Se aplicará la misma simulación que la empresa de embutidos.
Productora de Agroquímicos
Ésta empresa, si bien no está cerca de la refinería, supone un riesgo para la población. Este punto surgió ya que Protección Civil del Estado de Hidalgo está interesada en ellos. Dicha empresa tiene sustancias como Paraquat, Clorpirifos, etc. Al hacer el acercamiento con dicha empresa se pudo notar que lo único que realmente está expuesto a un evento sísmico es el xilol, ya que dicha sustancia es su disolvente para poder realizar sus productos.
En la Figura 3 se muestra el contenedor de xilol el cual nunca está lleno, siempre lo mantienen con 5000 L, que es una quita parte de su capacidad.
Figura 3 Contenedor de Xilol.
Figura 4 Ubicación Geográfica de zonas las industrias de interés.
Discusión de resultados
Cerillera
La sustancia de mayor interés en el Gas L. P. el cual está almacenado en tanque. Los eventos más catastróficos relacionados con esto son las BLEVE, por lo cual se hizo la simulación y se obtuvo lo siguiente. En la Figura 5 se muestra el radio de afectación producido por la BLEVE.
Figura 5 Radios de afectación de almacenamiento de gas.
Una persona sufre de quemaduras de 2do grado cuando está expuesto a una dosis de radiación térmica de 12.6 kW/m2 en un tiempo de 11 segundos. Lo que nos muestra la simulación es que si algún trabajador está dentro de 135.38m del radio de afectación y además está más de 11s, este sufrirá quemaduras de 2do grado. Los otros dos radios de afectación tienen que ver con el material, ya que si el cemento está expuesto a una dosis de 60 kW/m2 puede sufrir deformaciones. A 200 kW/m2 el acero también sufre alteraciones con esta cantidad de masa que tienen almacenado la bola de fuer duraría 5.57s. En la Figura 6 se muestra la dimensión geográfica debido a este incidente.
Figura 6 Vista geográfica de los radios de afectación del almacenamiento de Gas L P.
Empresa de Embutidos.
Esta empresa almacena grandes cantidades de amoniaco, el amónico es nocivo para la salud. En la Figura 7 se muestra la dimensión de la afectación debido a que haya una fuga de este material
Figura 7 Vista geográfica de área afectada por fuga de amoniaco.
Si llegara a haber un incidente con esta sustancia, la población se vería afectada por dicho incidente. Aquí es conveniente hablar con el personal de protección civil para poder hacer un plan de contingencias, ya que la población si se ve severamente afectado por este hecho.
Productora y comercializadora de alimentos
Al igual que la empresa de embutidos, ellos también ocupan amoniaco, pero no en las mismas cantidades. En la Figura 8 se muestra el área de afectación debido a fuga de este material. Se aprecia que la zona que se vería afectada seria la propia zona industrial, ya que los vientos dominantes son NNE.
Figura 8 Vista geográfica de área afectada por fuga de amoniaco en empresa productora y comercializadora de alimentos.
Se tendría que hablar con protección civil para hacer posibles rutas de evacuación con el personal de esta empresa.
Productora de Agroquímicos
La sustancia peligrosa que siempre está en continuo uso es el Xilol, por lo cual se hizo la simulación partiendo de que pasaría si hubiera una fuga. En la figura 9 se muestra el área de afectación.
Figura 9 Vista geográfica de área afectada por fuga de xilol.
Como se muestra en la Figura 9, la cantidad que puede llegar a fugarse no es muy peligrosa para la población. Los únicos que se ven expuestos son los trabajadores de esa empresa.
Conclusiones
Cumpliendo con el objetivo general, se llevó a cabo el análisis de riesgo tras un sismo sobre la zona industrial de Tula (Atitalaquía), utilizando modelaciones a través de los programas de cómputo SCRI FUEGO (versión 1.4) y SCRI MODELOS (versión 4.4), encontrándose radios de afectación debido a explosiones, fugas y derrames, que podrían poner en riesgo a la población, al ambiente y a las instalaciones.
Así mismo se identificaron las posibles zonas de riesgo mediante modelaciones por fugas, derrames, explosiones e incendios, hallándose cuatro empresas que representan un foco de atención.
Finalmente se evaluaron las condiciones de operación de las instalaciones industriales, así como de lugares de especial interés después de un sismo para la atención de contingencias, observándose que es muy difícil que una empresa deje de utilizar sus materias primas, pero lo que si pueden hacer es aumentar su seguridad. Esto se puede hacer con una buena capacitación a los empleados, e incrementar las medidas de seguridad de las instalaciones.
Agradecimientos
Una versión preliminar de este artículo se presentó en el congreso ORPconference 2014
A las autoridades de Protección Civil del Estado de Hidalgo, México.
A la Subdirección de Riesgos Químicos del Centro Nacional de Prevención de Desastres.
Referencias bibliográficas
- 1. Comisión Federal de Electricidad. (2008). Manual de Diseño de Obras Civiles: Diseño por Sismo. México, 2 – 10.
- 2. Singh, S. K., et al. (2011), Estimation of Ground Motion in México City from a Repeat of the M ~7.0 Acambay Earthquake of 1912, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 101, No. 5, pp. 20152028.
- 3. Ortega, R., et al. (2003), Earthquake GroundMotion Scaling in Central Mexico between 0.7 and 7 Hz, Bull. Seis. Soc. Am., Vol. 93, No. 1, pp. 397413.
- 4. Servicio Sismológico Nacional, (2010), Secuencia de sismos en Hidalgo, Mayo 2010, http://www2.ssn.unam.mx/website/jsp/reportesEspeciales/Sismos_Hidalgo.pdf
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