FRRo - I+D+i - Publicaciones en Congresos, Conferencias y Jornadas

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    Análisis de factores críticos que influyen en las consecuencias ocasionadas por explosiones de polvo.
    (2021-08) Kraft, Romina Alejandra; Mores, Patricia Liliana; Scenna, Nicolás José
    El almacenamiento y procesamiento de sólidos a granel en operaciones tales como molienda, secado, tamizado y transporte, conllevan a la generación de polvo y si éste es combustible (más del 70% de los casos) existe un riesgo de explosión asociado. Para reducir sus efectos, se presentan diversas medidas de mitigación, destacándose los paneles de venteo, cuya finalidad es aliviar la presión en el interior del recipiente para evitar su colapso. Al momento de la ruptura del panel, se libera materia y energía contenida, pudiéndose generar por la suspensión de polvo circundante una explosión secundaria. En este trabajo se analiza la influencia del índice de deflagración del polvo, área de venteo, ubicación de la ignición y distancia, sobre el campo de sobrepresión. En trabajos futuros se pretende, a partir de este análisis, proponer una correlación general que permita predecir la onda expansiva desarrollada por estas explosiones secundarias.
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    Metodología para la obtención de modelos reducidos empleados en la estimación de distancias seguras ante eventos accidentales potencialmente catastróficos.
    (Universidad Tecnológica Nacional, 2020-10) Kraft, Romina Alejandra; Scenna, Nicolás José; Mores, Patricia Liliana
    Un problema ingenieril resiliente es la gran cantidad de accidentes tecnológicos asociados a la manipulación de sustancias peligrosas que se encuentran en el inventario de la mayoría de las industrias. Estos accidentes, de acuerdo a su nivel de gravedad, han ocasionado una gran cantidad de muertos y heridos como así también cuantiosas pérdidas económicas. En los últimos años, la propuesta de una metodología cuya aplicación contribuya a la mitigación de los daños causados ha adquirido gran importancia. En este trabajo, se plantea una metodología para obtener modelos simples que estimen distancias seguras entre los posibles receptores y la fuente de peligro, tomando como referencia modelos rigurosos que describan la fenomenología del evento. Esto garantiza que los modelos reducidos capten la naturaleza del evento, de la manera más simple asegurando a su vez una cierta precisión.
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    Estimación de distancias seguras frente a la ocurrencia de una explosión BLEVE en función de variables operativas/ de diseño.
    (Universidad Tecnológica Nacional, 2022-06) Kraft, Romina Alejandra; Mores, Patricia Liliana; Scenna, Nicolás José
    Considerar el concepto de seguridad operacional se ha vuelto imprescindible en toda actividad industrial. Entre los eventos accidentales más peligrosos se encuentran las explosiones tipo BLEVE, que resultan de la falla de un recipiente que contiene una sustancia a una temperatura muy superior a su temperatura normal de ebullición. Las graves consecuencias ocasionadas por la onda expansiva generada hacen indispensable su estudio detallado. Los modelos matemáticos disponibles son complejos en cuanto a la cantidad de datos y esfuerzo computacional requeridos para su resolución. En este trabajo, se presenta un modelo simple y directo para la estimación de distancias seguras entre una posible fuente de explosión y un receptor caracterizado por el nivel de vulnerabilidad correspondiente. La obtención de este modelo se lleva a cabo mediante la selección de variables operativas/ de diseño convenientes y el análisis de su influencia en los resultados brindados por un modelo matemático con fundamento teórico (modelo base), la formulación de una única expresión matemática con parámetros a determinar (modelo simple) y la resolución de un problema de optimización en el que se maximiza el R2 que resulta de la comparación entre ambos modelos. Finalmente, se demuestra una muy buena performance del modelo propuesto, cumpliendo con los requisitos de simpleza y escasa demanda de datos de fácil acceso, permitiendo la obtención confiable de distancias seguras desde las primeras etapas del diseño.
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    Evaluación de los efectos térmicos ocasionados por una bola de fuego de propano. Obtención de una correlación simple para estimar distancias en planes de evacuación.
    (Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional San Francisco, 2020-09) Kraft, Romina Alejandra; Mores, Patricia Liliana; Scenna, Nicolás José
    El propano, es una sustancia que frecuentemente se encuentra en el inventario de numerosas industrias por ser el combustible alternativo más utilizado a nivel internacional. A temperatura ambiente, es un gas incoloro e inodoro, fácilmente licuable por lo que en general se almacena/transporta en estado líquido a esta temperatura en recipientes a presión. La explosión tipo BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) seguida de la ocurrencia de una bola de fuego, tiene efectos devastadores sobre las personas (muerte, daños irreversibles) como así también sobre las estructuras y las instalaciones industriales, en función de la distancia del suceso a la que se encuentren dichos receptores. De acuerdo al análisis de accidentes históricos reportado por Hemmatian et al. (2019), el propano es una de las sustancias típicas involucradas en este tipo de eventos. En la mayoría de los casos, los efectos térmicos ocasionados por la bola de fuego tienen consecuencias más severas sobre las personas que aquellos asociados con la onda expansiva generada por la explosión. A causa de esto, es imperante establecer planes de evacuación eficaces, delimitando las zonas de planificación en función de la dosis de radiación recibida, relacionando la intensidad de radiación incidente con tiempos máximos de exposición y contemplando modelos de respuesta de la población ante la génesis de incendios. El objetivo de este trabajo es obtener una correlación simple y eficaz que relacione distancias seguras con variables operativas/ de diseño y niveles de vulnerabilidad de los receptores, basándose en el análisis de un modelo de referencia (MRf): modelo de llama sólida.
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    Metodología simple para estimar la onda expansiva generada durante una explosión BLEVE.
    (Fernández Luco, Luis, 2021-10) Kraft, Romina Alejandra; Mores, Patricia Liliana; Scenna, Nicolás José
    Tanto en el sector industrial como en el sector transporte, uno de los eventos accidentales más peligrosos que puede acontecer es la explosión BLEVE. La misma puede originarse debido a la influencia de factores externos no favorables (incendios cercanos) o como consecuencia del deterioro del recipiente (falla por corrosión), o a causa de un error humano, entre otros. Existen fórmulas sencillas para predecir el escenario de explosión de acuerdo al origen, es decir establecer las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentra la sustancia justo antes de que ocurra el accidente. Contando con esta ventaja, se propone en este trabajo una metodología simple para el cálculo rápido y confiable de la onda expansiva generada por este tipo de explosiones en el ámbito del análisis de riesgos. El aporte más significativo radica en la obtención de un modelo reducido que vincula las variables: volumen del recipiente y presión de falla con la energía mecánica liberada, para las sustancias típicas involucradas en estos accidentes. La obtención se basa en el análisis preliminar de la influencia de estas variables en los resultados arrojados por un modelo matemático con fundamento termodinámico ampliamente aceptado en la bibliografía y la posterior propuesta de una correlación simple con parámetros de ajuste (variables de optimización). La metodología aquí propuesta ha sido validada empleando datos experimentales reportados en trabajos anteriores, arrojando muy buenos resultados.
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    Optimización de rutas de transporte de gas licuado de petróleo por carretera.
    (Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria, 2022-04) Orellano, Santiago; Kraft, Romina Alejandra; Rodríguez, Néstor Hugo; Mores, Patricia Liliana; Scenna, Nicolás José
    La explosión BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) seguida de una bola de fuego, tiene consecuencias devastadoras. Los efectos térmicos sobre las personas ocasionados por el segundo fenómeno son los más severos. El GLP (Gas Licuado de Petróleo) frecuentemente se involucra a este tipo de accidentes. Efectuando un análisis en la base de datos Facts sobre el origen de los accidentes que involucraron al GLP, se observa que el 14% de ellos ocurrieron en el transporte en carretera. Considerando esto, resulta indispensable el diseño y la planificación de rutas óptimas tendientes a la minimización del número de personas expuestas a ciertos niveles de vulnerabilidad especificados. En este trabajo, se utiliza un método sistemático para la definición de éstas mediante el empleo de sistemas de información geográficos. La metodología utilizada para encontrar la ruta óptima consistió, en primer lugar, en la estimación de distancias de seguridad ante una bola de fuego debida a explosiones BLEVE mediante un modelo simple propuesto desarrollado en el CAIMI. Luego, se identificaron potenciales rutas para el transporte de GLP entre dos puntos fijos mediante la extensión “Online Routing Mapper” del software QGIS. Asociado a estas se incluyeron en el análisis otras posibles alternativas considerando el entorno. Una vez definido el conjunto de potenciales rutas, se evaluó el impacto sobre las personas ante una posible colisión y el posterior desencadenamiento de una explosión BLEVE seguida de una bola de fuego. Operativamente, esto se realizó en QGIS mediante un análisis vectorial, que implicó la utilización de herramientas de geoprocesamiento para determinar las zonas de evacuación de acuerdo con las distancias calculadas anteriormente partiendo de las potenciales rutas analizadas (creación de buffers). A partir de la información suministrada por la Provincia de Santa Fe, de acuerdo con el último censo realizado en 2010, se incorporaron capas vectoriales representativas de las funciones de densidad de población de las ciudades de la región involucradas. Luego, empleando la herramienta de intersección de capas, se estimó el número de personas potencialmente expuestas a las zonas de riesgos en el caso que aconteciese un accidente de estas características. Finalmente, empleando como criterio la minimización de personas afectadas, se determinó la ruta óptima. El método desarrollado fue probado exitosamente en casos de estudio particulares, involucrando el transporte de GLP desde una refinería ubicada en la ciudad de San Lorenzo hacia distintos puntos de envasado en garrafas en el oeste de la ciudad de Rosario.
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    Risk-based approach for safety distance estimation in the process industry.
    (Asociación Argentina de Ingenieros Químicos/ Oscar Pagola, 2023-06) Kraft, Romina Alejandra; Orellano, Santiago; Mores, Patricia Liliana; Rodríguez, Néstor Hugo; Scenna, Nicolás José
    Different approaches have been proposed for safety distance estimation from hazardous facilities. The most widespread method is mainly based on the evaluation of the consequences of potential accidental events and the limitation of the physical vector on people, or on atmospheric and pressure process units, seeking to prevent the domino effect [1]. In this methodology, the stochastic variables involved in the phenomena (fire, explosion, or toxic dispersion) are fixed by defining a conservative scenario. This is particularly appropriate for accidents where the influence of environmental variables is relatively small (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions -BLEVEs-, mechanical explosions). However, the consequences of the worst-case scenario for events involving toxic or flammable gas dispersion, for example, could be much greater than the rest and not be representative of the site. This approach does not consider the occurrence frequency of the event and therefore, a remote accidental event would demand the same effort as a frequent one in the case of layout design. In addition, some accidental events such Vapor Cloud Explosions (VCE) or projectile ejection from BLEVEs can reach distances of more than 1000 meters and therefore, this approach results impracticable in some cases of plant layout design. Bearing this in mind, this article proposes a risk-based methodology to estimate safety distances to overcome the mentioned limitations of the impact threshold method. Here the quantitative risk is evaluated for different receptors, including the impact on people and on process equipment by using probit equations corresponding to the probability of escalation by domino effect. Methodologically, the contribution to risk at different points located in eight directions is quantified by evaluating several scenarios generated by Monte Carlo simulation and composing the consequences and frequencies of each one. An iterative algorithm is developed to determine the distance that satisfies the risk threshold in each direction. This approach is applied to LPG storage tanks (spheres and cylinders) of different sizes and considering the historical information of wind speed and direction of Rosario city. The estimated safety distances are compared to those recommended by international standards such as NFPA 58 [2], and those obtained by evaluating the consequences to given impact thresholds. Finally, risk thresholds are assessed and recommended in order to define a general algorithm to estimate safety distances. Future works will intend to generalize the proposed approach to automatically determining separation distances matrixes for layout optimization.
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    Influencia de la reducción del factor de visión en las consecuencias ocasionadas por una bola de fuego.
    (2022-10) Kraft, Romina Alejandra; Scenna, Nicolás José; Mores, Patricia Liliana
    El conocimiento de las consecuencias ocasionadas por los accidentes industriales de las últimas décadas hace imperante la propuesta de nuevas metodologías para minimizar los daños. Uno de los eventos más peligrosos son las explosiones BLEVE (Boiling Liquid Expanded Vapour Explosion) y la inmediata formación de una bola de fuego, dado que el campo de radiación térmica generada es de gran alcance. El cálculo de distancias seguras puede estar combinado con la presencia de sistemas de protección pasiva de forma tal que se reduzcan las consecuencias al mínimo costo de instalación/operación. En este trabajo, se propone una correlación simple que evalúa la influencia de la disminución del factor visión debido a la presencia de una obstrucción (por ejemplo: paredes contra-incendios) en la estimación de distancias seguras o definida una distancia, la disminución del impacto (radiación térmica incidente) dada la ocurrencia de una bola de fuego. Se concluye que la distancia disminuye significativamente con la reducción del factor de visión y que tal correlación puede implementarse incluso en las primeras etapas del diseño para evaluar la factibilidad de colocación de sistemas de protección pasivas.
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    Water influence on total annual cost for CO2 separation through a two-stage membrane system.
    (Asociación Argentina de Ingenieros Químicos/ Oscar Pagola, 2023-06) Arias, Ana Marisa; Kraft, Romina Alejandra; Scenna, Nicolás José; Mores, Patricia Liliana
    Carbon capture remains as one of the most promising alternatives to mitigate flue gas impact from installed plants. Several alternatives are being studied with different development levels. Membranes have been employed for gas separation in diverse industries; its application for carbon capture has been largely discussed. The mayor drawback of this technology lies on the high-energy requirement for driving force generation and its liability when treating humid gas. As a first approach to CO2 separation, early works study binary gas mixtures as representative of flue gases. However, the presence of a little amount of H2O may affect the separation in ways that need to be explored. In this work, an analysis on the impact of H2O presence on the driving force and overall separation efficiency is carried out. A four- component flue gas mixture including H2O and 02 is considered for a more realistic approach. The process objective is to recover 90% of the incoming CO2 and deliver a high purity permeate. Here, a typical two-stage counter-current membrane system is studied (Figure 1). Each stage includes a feed compressor followed by a cooler, the first one is also connected to a vacuum pump on the permeate side and another cooler. An optimization program based on a previous model [1] modified to consider a four-component mixture is implemented in GAMS. Mass and energy transfer phenomena, investment and operative costs, among others, are represented by a set of algebraic equations. Three different driving force generation setups are considered: feed compression, permeate vacuum, or a combination of both. Total annual cost (TAC) is selected as objective function to assess all the trade-offs between investment and operative costs, contrasting and accounting H2O influence. The resulting optimal driving force generation strategy includes a combination of feed compression and permeate vacuum pumping, fulfilling a 90% CO2 recovery. In fact, the incidence of investment over TAC is much less pronounced than the costs related to energy consumption.