La seguridad es un aspecto fundamental que debe estar presente en todos los procesos relacionados con calderas pirotubulares y en todas las máquinas generadoras de vapor. Las fallas o problemas, e incluso el desconocimiento en las condiciones de las mismas, pueden tener graves consecuencia por su inadecuada operación, con afectación al medio ambiente y a los seres vivos, hasta un suceso catastrófico como una explosión o implosión, generando un impacto negativo en el desarrollo de las operaciones de las empresas.
Es por lo anterior, que se plantea el desarrollo de un prototipo de software para determinar tanto el nivel de seguridad en calderas pirotubulares, como los factores de riesgo asociados a su operación y plantear posibles recomendaciones para mitigar dichos riesgos.
Este prototipo de software brinda información para prevenir y proteger a las personas que se encuentran expuestas a estos factores de riesgo y el entorno en que se encuentran. Al determinar el nivel de seguridad de estas máquinas se pueden tomar los correctivos necesarios, evitando impactos negativos con posibles pérdidas de vidas humanas, enfermedades laborales, afectación en los procesos de producción y otros efectos secundarios.
El presente artículo está organizado de la siguiente manera: en la sección 2, se expone el planteamiento del problema, justificación y objetivos; en la sección 3, se detalla la revisión de literatura; en la sección 4, se describe la caracterización de las variables de seguridad y los riesgos asociados; en la sección 5, se presenta el diseño del prototipo de software; en la sección 6, se describe la implementación del prototipo; en la sección 7 se aborda la validación y finalmente se plantean las conclusiones y se exponen los trabajos futuros
Metodología propuesta
Tipo de investigación
El tipo de investigación que se propone es una investigación proyectiva, ya que, se trabaja en la elaboración de una propuesta con miras a solucionar un problema identificado en el medio, con base en los resultados del proceso de investigación e indagación, según Jacqueline Hurtado una investigación proyectiva nace “Porque hay situaciones que no están marchando como debieran, y que se desean modificar o modificarse. Porque hay potencialidades que no se están aprovechando. Porque hay problemas a resolver. El investigador diagnostica el problema (evento a modificar), explica a qué se debe (proceso causal) y desarrolla la propuesta con base en esa información.” (Hurtado de Barrera, 2008).
Método de investigación
El método de investigación que se propone es experimental, ya que con el desarrollo del prototipo de software se busca validar su funcionalidad con sujetos y escenarios reales, probando y examinando su comportamiento para posteriormente generar una retroalimentación y conclusión referente a los resultados esperados y los reales.
Fuentes de información
Primaria: juicios de expertos
Secundaría:
· Bases de datos asociados al Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid: KNOVEL, DIALNET, E-LIBRO, PROQUEST, EBSCO, IEEE, ACM, ELSEVIER.
· National Board and Pressure Vessel Inspectors
· Documentos indexados de Google Académico.
· Occupational Safety & Health Administration
IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO DE SOFTWARE
1 Aspectos Técnicos
Según Richard Stallman fundador del Proyecto GNU (Free Software Foundation, Inc., 2016) la utilización de herramientas bajo el paradigma de “software libre” ofrece muchas ventajas en comparación con el “Software privativo”, el uso de herramientas libres en ambientes académicos puede beneficiar a desarrolladores, proyectos y la actividad investigativa.
Hoy en día existe una tendencia elevada del uso de internet y cloud computing y con base en las múltiples ventajas que ofrece la Web, se propuso el acceso de los usuarios por este medio, debido a que posiblemente, no se tenga acceso a computador personal con un software on-premise instalado en todo momento, sino que además, se tienen posibilidades como Tablet, Smartphone u otros dispositivos móviles.
1.1 Definición del Contenido Web
Para la definición del contenido web, se utilizaron los estándares HTML 5 (HyperText Markup Language 5) y el lenguaje CSS (Cascading Style Sheets) en su versión 3, para definir y crear la presentación de los sitios, además se utilizó la biblioteca de JavaScript jQuery en la versión 1.11.3 y el framework-frontend Bootstrap 3.3.7 el cual también es una herramienta de código abierto que contiene herramientas HTML, CSS y JavaScript; éste es uno de los framework más usados en el medio, entre sus virtudes destaca herramientas que permiten diseño responsivo para dispositivos móviles, característica requerida por los usuarios
1.2 Generación de Gráficas
El prototipo de software, proporciona entre otras funciones la presentación de los resultados por medio de gráficas, estos elementos son útiles en entornos web, cuando se requiere que el usuario asimile la información presentada y ésta sea más atractiva y comprensible. Para este fin se hizo uso de las librerías Open Source de JavaScript Chart.js 2.0, la cual es compatible con todos los navegadores que soporten la etiqueta “canvas”.
La presentación de la información relacionada con el nivel de seguridad de la caldera se realiza con una Gráfica de Barras (ver Figura 8), los resultados de los dominios de seguridad se exponen en barras verticales de longitudes proporcionales a los valores calculados por el algoritmo en una escala de 0-100%.
1.3 Lenguaje de Programación
Como lenguaje de programación se propuso utilizar PHP (Pre Hypertext–Processor) luego de un proceso de comparación de ventajas y desventajas entre diferentes lenguajes. PHP forma parte del grupo de “Software Libre”, se ejecuta del lado servidor, es potente, flexible y se incorpora directamente en documentos HTML.
Entre las bondades que ofrece PHP se destacan:
- Lenguaje libre.
- Curva de aprendizaje baja debido a su similitud con otros lenguajes como C.
- Entornos de desarrollo de rápida configuración e integración con otras tecnologías
- Fácil despliegue
- Multiplataforma
- Comunidad de desarrolladores muy amplia.
1.4 Motor de Base de Datos
El Motor de BD seleccionado fue MySQL, luego de un proceso de comparación con otros motores (ver Tabla 3). Ésta es considerada una de las bases de datos relacionales “Open Source” más populares del mundo, principalmente para entornos de desarrollo web (solid IT, 2016). Desplegar proyectos usando PHP y MySQL conjuntamente brinda algunos importantes beneficios como los paquetes (XAMPP) para Windows y (LAMPP) para UNIX/Linux que integran servidor web Apache, BD MySQL, lenguaje de programación PHP.
Resultados de Nivel de Seguridad
Al realizar el respectivo diligenciamiento de los factores de seguridad, el prototipo de software arroja los resultados correspondientes al nivel de seguridad de las calderas. Como se puede apreciar en la Figura 14, ambas calderas obtuvieron resultados satisfactorios, la primera de ellas con un total de 97 puntos y la segunda con 95, que las ubica en un rango de:
95 ≤ N ≤ 100 EXCELENTE
Basados en la información suministrada por los usuarios, las calderas tienen un nivel de seguridad excelente, según la escala trabajada en (Sepúlveda & Ramírez, 2011), es decir sus condiciones son bastante seguras.
2 Resultados de Riesgos y Recomendaciones
Los riesgos encontrados en la determinación de seguridad se presentan en la Figura 16, como se puede observar existe una mayor proporción de riesgos de tipo locativo, específicamente en situaciones de emergencia y señalización
Las recomendaciones arrojadas por el prototipo de software en cuanto a los riesgos físicos se relacionan con la falta de verificación de sobrepresión de las válvulas, cuya recomendación es tener sistemas de alarmas bien calibrados, que se activen al llegar la presión a los puntos de sobrepresión ajustados; adicionalmente se deben diseñar e implementar procedimientos de control metrológico de los instrumentos que garanticen su confiable medición y operación.
Por otra parte, los riesgos locativos se enfocan en primera instancia, en algunas falencias de señalización. El prototipo de software especifica que la empresa debe contar con las respectivas señales de evacuación y salvamento: salidas de emergencia, rutas de evacuación, señales de prohibido el paso, no tocar superficies calientes, señales de uso obligado de elementos de protección personal, entre otras; adicionalmente, no se realizan simulacros de evacuación o emergencia en la caldera, lo cual puede generar una respuesta inadecuada ante situaciones adversas. Otro riesgo encontrado se enfoca en la ausencia de un procedimiento para la atención de emergencias en las calderas, por ende se recomienda adoptar un plan operativo normalizado (P.O.N) para la atención de emergencias que permita capacitar y preparar al personal para enfrentar situaciones adversas.
Análisis de Resultados y Retroalimentación
Luego de estudiar los resultados del software con los casos de accidentes en calderas y con el personal encargado en las empresas, se procedió a verificar que éstos eran coherentes con la realidad. Para este fin, se analizó y validó cada uno de los factores particulares de seguridad evaluados por el prototipo de software, según las condiciones en las que trabajaba cada caldera. Finalmente, se pudo establecer que el software arrojó resultados acordes con la realidad; en la prueba de concepto con los accidentes se advirtió riesgo de explosión, y en la prueba con las calderas de las empresas se contaba con un nivel de seguridad y condiciones satisfactorias, de manera análoga a lo que el prototipo arrojó con un nivel de seguridad EXCELENTE; la prueba de concepto indica que el prototipo de software cumple con las especificaciones definidas.
Por medio del prototipo de software es posible determinar el nivel de seguridad de la caldera, riesgos asociados y posibles recomendaciones, debido a que arroja resultados acordes con las condiciones reales de dichos equipos.
Con el prototipo de software se puede evaluar de manera objetiva el nivel de seguridad de cada caldera en la industria, tomar las acciones necesarias y oportunas para evitar accidentes generados por desconocimiento o por exceso de confianza en la operación de estos equipos.
Desarrollar un prototipo de software para determinar el nivel de seguridad en calderas pirotubulares, permitió que las empresas detectaran los posibles riesgos en sus artefactos. Además, los usuarios se encuentran satisfechos con los resultados expuestos, debido a que éstos confirman que las recomendaciones que estableció el prototipo de software eran verídicas y las deben aplicar para mejorar su nivel de seguridad.
Ing. Elkin Zapata L. Tintoreria de Oriente. Tintoriente.
Cueros Vélez S.A.S. Coordinador de Mantenimiento.
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