PRÁCTICA 1

DISEÑO DE BIOPRODUCTOS

OBJETIVOS.

- Establecer la importancia del diseño de bioproductos como primera etapa en el diseño de plantas biotecnológicas.

- Aplicar la estrategia de Cussler y Moggridge para diseñar bioproductos seleccionados que servirán como base para el diseño de plantas biotecnológicas.

ESTRATEGIAS PARA EL DISEÑO DE BIOPRODUCTOS

En el desarrollo general de diseño de bioprocesos y plantas biotecnológicas suele iniciarse esta tarea con el diseño de bioproductos (características, propiedades y especificaciones) y/o de bioservicios (calidad y especificidad) (Chisti Y.; 2000).

Una estrategia para el diseño de bioproductos ha sido sugerida por Cussler y Moggridge (2001) y consta de cuatro pasos:

a) Necesidades. Significa que deben ser identificadas las necesidades para el bioproducto estudiado por el productor (oferta) y el consumidor (demanda). Una vez que la necesidad ha sido establecida la búsqueda para el mejor bioproducto se inicia.

b) Ideas. Significa que la búsqueda para el mejor bioproducto ha comenzado y el equipo de diseño debe generar diferentes ideas que consigan satisfacer las necesidades listadas en el paso anterior.

c) Selección. Involucra el cernido de las ideas buscando las mejores para su desarrollo (embudo de ideas).

d) Manufactura. Involucra determinar cómo se podría elaborar el bioproducto en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades.

Un resumen de otras estrategias y sus estructuras son mostradas en la siguiente tabla:

Estrategia

Cussler y Moggridge Dym y Little (2000) Ulrich y Eppinger (2000)

Pasos Necesidades Necesidades Identificar las necesidades del consumidor

Ideas Definición del problema Establecer especificaciones objetivos

Selección Diseño conceptual Generar conceptos de bioproductos

Diseño preliminar Seleccionar conceptos de bioproductos

Diseño detallado Evaluar conceptos de bioproductos

Comunicación del diseño Agrupar especificaciones finales

Manufactura Diseño Final Planear el desarrollo de su manufactura

CASO DE ESTUDIO. ZEBRA MUSSELS

Los Zebra mussels son pequeñísimos moluscos que son conocidos por infestar el interior de las tuberías de agua en plantas de tratamiento y de generación de corriente eléctrica. Ciudades enteras han sufrido debido a la infestación de Zebra mussels y han debido paralizar el suministro de agua a las plantas de purificación. Soluciones iniciales para resolver este problema fueron las relacionadas con la limpieza manual para removerlos.

ASPECTOS A CONSIDERARDiseñar apropiadamente los siguientes bioproductos y bioservicios teniendo en cuenta la estrategia de Cussler y Moggridge (2001) finalizando con un procedimiento de manufactura (trabajos asignados 2010):

Penicilina, ácido cítrico, sake, tratamiento de aguas residuales, biogás y masas madre para panetón,

Estrategia de Cussler y Moggridge

CASO de ESTUDIO: ZEBRA MUSSELS

NECESIDADES. La necesidad es por un método para prevenir la infestación debido a que es indeseable paralizar plantas de purificación de agua para limpieza manual. Si este método es uno que utilice productos químicos es importante especificar los aspectos deseados de este producto. Por ejemplo, debe ser barato, debe prevenir la infestación, no debe promover otras formas de vida microbiana y debe ser removido del agua rápidamente así como ser GRAS.

IDEAS. Algunas ideas resultan ser la creación de un producto químico o la determinación de la existencia de un producto químico que pueda aniquilar las infestaciones existentes. Sería deseable si pudiera ser combinado con otro producto que pueda prevenir las infestaciones. Si cualquiera de estos métodos fuera usado, algún tipo de sistema de acarreo sería necesario. Otra posibilidad sería colocar un tipo de filtro en la entrada de agua para mantener los zebra mussels fuera del sistema de tuberías de suministro de agua. Debido a que los zebra mussels son atraídos por aguas tibias o ligeramente calientes otra posibilidad es encontrar un modo de enfriar el agua. Existen sin lugar a dudas otras posibilidades como utilizar control biológico usando Corbicula fluminea.

SELECCIÓN. Listamos las ideas como alternativas y las seleccionamos introduciendo conceptos de investigación más detallados o principios científicos bien fundamentados.

1. Limpieza manual2. Acarreo con CABDMA-H2O2

3. Enfriamiento del agua 4. Instalación de filtros5. Bioremediación con Corbicula Fluminea

Supongamos el siguiente escenario en el problema formulado. No es posible usar un filtro para prevenir la infestación debido a que en las etapas iniciales de crecimiento (veliger stage), los zebra mussels son microscópicos. Se pegan a las paredes de las tuberías de agua donde crecen hasta su completa madurez. Una vez que estas paredes

están completamente saturadas se amontonan unos sobre otros produciendo eventualmente la oclusión de la tubería. De esta manera, algún tipo de tratamiento químico es deseable.

Ha sido determinado a partir de la experimentación que el cloruro de alquilbencildimetilamonio (cadenas alquílicas de 12-16 C) eliminarían las infestaciones existentes y los mussels muertos soltarían las paredes.

También se presume que ha sido determinado que el agua oxigenada al 0,3% w/w inhibiría el pegado de los zebra mussels microscópicos (veliger).

Para conseguir seleccionar la mejor alternativa se utiliza el método cuantitativo propuesto por Ulrich y Eppinger (2000) construyendo dos matrices de selección que utiliza criterios propuestos por el diseñador para su existencia: (1) Matriz de selección de conceptos, MSC y (2) Matriz de cuantificación de conceptos, MCC.

MSC necesita ingresarle valores de “0” cuando el criterio estudiado de la alternativa es “igual que” el de la referencia, “+1” cuando es “mejor que” el de la referencia y “-1” cuando es “peor que” el de la referencia.

MCC necesita ingresarle pesos relativos a cada criterio estudiado (propuesto por cada diseñador) en base a lo más deseable de obtener.

Algún grado de reflexión en los resultados debe ser necesario debido a que es un proceso subjetivo particularmente por el establecimiento de los criterios y la asignación de los pesos relativos.

Se introduce los criterios que calificarán a cada alternativa y se establece la alternativa 1 como referencia debido a que es la primera solución sobre la que se establecen o proponen las otras.

Criterios a estudiar: a. Costo; b. Facilidad; c. Tiempo; d. Seguridad; e. Sustentabilidad

Ponderación de aceptabilidad de uso: a. 35% ; b. 15%; c. 5%; d. 25% ; e. 20%

MSC

Alternativas

Criterio 1 2 3 4 5

Costo 0 1 -1 -1 1

Facilidad 0 1 -1 1 -1

Tiempo 0 1 0 1 0

Seguridad 0 -1 1 0 1

ustentabilidad 0 -1 -1 -1 1

Total score 0 1 -2 0 2

Rank 3 2 5 4 1

1. Limpieza manual2. Acarreo con CABDMA-H2O2

3. Enfriamiento del agua 4. Instalación de filtros5. Bioremediación con Corbicula

Fluminea

Se establece la escala cuantitativa para otorgarle valor a cada criterio introducido en el diseño en orden a un valor nominal intermedio de la alternativa de referencia.

1 Mucho peor

2 Peor que la referencia

3 Referencia

4 Mejor que la referencia

5 Mucho mejor

MCC

Alternativas

Criterio % 2 5

Costo 35 4 4

Facilidad 15 3 3

Tiempo 5 3 3

Seguridad 25 2 3

Sustentabilidad 20 2 4

Total score 100 2,90 3,05

Rank 2 1

Basado en este método de selección, la alternativa 5 debe ser escogida para mayores estudios y recomendar la obtención en grandes cantidades de Corbicula Fluminea como bioproducto que utilizaría la alternativa seleccionada. Entonces, el problema se redireccionaría a diseñar la tecnología a usar para aplicar eficientemente esta alternativa y a “manufacturar” la almeja Corbicula Fluminea.

Debido, principalmente a que el desarrollo de proliferación industrial de especies benignas para control medioambiental está en fases iniciales de desarrollo la alternativa 5, aunque deseable, es poco aplicable a corto plazo (Welker, 2004).

Observando la matriz (2), la alternativa 2 podría ser mejor desarrollada en tecnología y en el diseño de los productos necesarios para implementarla.

Descripción de la etapa de manufactura.

Un sistema de acarreo es necesario tanto para la fase de eliminación como para la fase de inhibición para prevenir la infestación. Una posible solución es diseñar y marquetear una tecnología para entregar estos productos químicos. Por ejemplo, supongamos que una rejilla en la entrada de la tubería debe contener unos canales de flujo con agujeros que los descargarían dentro de la tubería. Un sistema de bombeo sería necesario para entregar los químicos en los agujeros de la rejilla. Si la mecánica del fluido de descarga dentro de la tubería fuera estudiado para optimizar la localización de los agujeros, los químicos entrarían a la tubería en una concentración deseada.

Esta tecnología puede ser marketeada para prevenir la infestación por zebra mussels.

El producto CABDMA-H2O2 debe ser diseñado siguiendo la misma estrategia, una vez seleccionada la alternativa de uso, construyendo su hoja de especificaciones ( spec-sheet).

ANEXOS

ANEXO A: Matrices de selección de Ulrich y Eppinger (2000)

Selección de conceptos

Alternativas

Criterio 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 1 -1 0 1 0 1 0 -1 0

2 0 1 1 0 0 0 1 0 1

3 1 0 0 0 0 1 1 -1 0

4 0 0 -1 0 0 -1 1 0 0

5 0 -1 1 -1 0 0 -1 1 -1

Total score 2 -1 1 0 0 1 2 -1 0

Rank 1 8 3 5 5 3 1 8 5

Cuantificación de conceptos

Alternativas

Criterio % 1 3 6 7

1 25 5 3 4 3

2 5 3 4 3 4

3 15 5 3 5 5

4 35 3 1 2 5

5 20 3 4 3 1

Total score 3.80 2.55 3.20 3.65

Rank 1 4 3 2

ANEXO B: Formato de una hoja de especificaciones del producto (2009)

SPEC SHEET

CABDMA-H2O2

Fecha: 2010- 03 -17

Descripción: Cloruro de alquilbencildimetilamonio – peróxido de hidrógeno

Uso previsto del Preparado: Limpiador Desinfectante

Identificación del equipo de diseño: UCSM-P.P. Ing. Biotecnológica IX Semestre

Contacto: Ing. Javier Roque Rodríguez +001-01959334587 froque@ucsm.edu.pe

Precio de Mercado Productos similares:

Desguard 20 (Ecolab Hispano-Portuguesa, S.A.): $ 0,95 /l.

Caboxi 22 (Henkel Ibérica S.A.): $ 0,91 /l.

Composición: 85% CABDMA-10% H2O2-5% - Secuestrantes, solventes hidrosolubles, aroma, colorante

Naturaleza: Química - Bioquímica - Biológica

Contenido: Desinfectante, oxidante, tensioactivo catiónico y, tensioactivo no iónico.

Límite de exposición: Ningún componente con límite de exposición en el lugar de trabajo.

Presentación: Envases PVC de 1 l. – 5 l.

Cilindro PVC recubierto con teflón de 120 l.

Características organolépticas, físicas y químicas

Estado físico: líquido

Color: Violeta

Olor: Perfumado

pH ( 20°C): 10,2 – 10,6

Densidad relativa (20°C): 1,05 – 1,15 g./ml

Solubilidad (20°C): completamente miscible en agua

Punto de ebullición: 88,5 . 89,0 °C

Punto de inflamación: >100°C

Identificación de peligros:

C. Corrosivo

R34: Provoca quemaduras

Informacion ecológica

Eliminabilidad: El total de los componentes orgánicos se elimina en planta de tratamiento de ag uas residuales en más del 80%

Persistencia y degradabilidad: Los tensioactivos contenidos en el producto obligados por los requerimientos de la legislación son, por lo menos, 90% biodegradables

PRACTICA N° 1

MSC

Alternativas

Criterio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Costo 0 1 -1 -1 1 -1 0 1 -1 -1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 -1 -1 -1 -1 -1

Facilidad 0 1 -1 1 -1 -1 1 0 -1 -1 1 1 -1 0 -1 -1 0 -1 -1 -1 1 -1 0 1 -1 1 -1 1 1

Tiempo 0 1 0 1 0 1 1 1 1 -1 1 1 1 0 1 0 1 -1 1 0 0 0 1 1 -1 1 -1 1 1

Seguridad 0 -1 1 0 1 -1 1 0 -1 1 -1 1 1 -1 0 0 -1 0 -1 0 0 -1 0 1 -1 1 0 0 -1

Sustentabilidad

0 -1 -1 -1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 0 -1 1 -1 1 1

viabilidad 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 -1 0 0 0 0 -1 0 0 -1 1 1 -1 1 0 0 1

riesgo ambiental

0 -1 0 1 0 -1 0 -1 -1 0 -1 1 -1 0 1 0 -1 0 -1 0 1 -1 1 0 -1 1 0 0 -1

aspectos legales

0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 -1 0 -1 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0

Total score 0 0 -1 2 3 -3 4 2 -1 0 -1 4 0 -2 1 -1 0 -2 -6 -1 0 -6 4 4 -8 5 -4 2 1

Rank 6 6 7 4 3 9 2 4 7 6 7 2 6 8 5 7 6 8 11 7 6 11 2 2 12 1 10 4 5

1 limpieza manual 2 productos quimicos 3 enfriamiento deagua 4 filtros quimicos 5 biorremediacion 6 ondas de radio 7 tratamiento termico 8 trata con cloro 9 tratamiento con potasio

10 foculacion y filtracion 11 vibracion acustica 12 tuberias con nikel 13 tratamiento con ozono 14 uso de tuberias de poliestireno 15 tratamiento con enzimas degradativas 16 tratameinto con serotoninas 17 corriente elctrica

18uso de materiales repelentes(silicona no toxica)

19 inyeccion con CO2 20 tratamiento con comuestos hormonales 21 animales depredadores 22 tratamiento con anoxia hipoxia 23 aumento de presion 24 desecacion 25 tratamiento con luz UB 26 biofiltros 27 eliminancion de fitoplacton 28 acidificacion 29 compuestos quimicos no toxicos

MCC

AUMENTO DE PRESION

DESECACION BIOFILTROS

3 3 33 4 44 4 43 4 54 3 54 4 44 3 43 3 3

RESULTADOS

Después de realizar la práctica se escogió como mejor opción la utilización de biofiltros

AUMENTO DE PRESION

DESECACION BIOFILTROS

0.75 0.75 0.750.15 0.2 0.20.16 0.16 0.160.45 0.6 0.750.8 0.6 1

0.48 0.48 0.480.72 0.54 0.720.03 0.03 0.033.54 3.36 4.09

2 3 1

PRÁCTICA 2

ANÁLISIS DE RIESGOS Y OPERABILIDAD DE PROCESOS

(HAZOP) EN LA MEJORA DE DISEÑOS EN FUNCIONAMIENTO

OBJETIVOS.

- Introducir herramientas de análisis de riesgo y operabilidad de procesos como las checklists, historial de accidentes y HAZOP en plantas en funcionamiento (para plantas que ya existen).

- Aplicar la técnica HAZOP a un caso de estudio para determinar los problemas operativos y de riesgo que existen o pudieran presentarse en el proceso analizado.

HERRAMIENTAS DE ANÁLISIS DE RIESGO Y OPERABILIDAD DE PROCESOS

1. Checklists

2. Análisis histórico de accidentes

3. HAZOP

CASO DE ESTUDIO DE UNA CHECKLIST. Normalmente las checklists son puestas a punto por cada compañía en particular y para uso propio. Se

indica a continuación un ejemplo de una checklist invocando el diseño final de un bioproceso.

A) DISEÑO

- Sustancias: observar los aspectos característicos de todas las sustancias presentes en el proceso (materias primas, insumos, productos intermedios, biocatalizadores, bioproductos finales):

• Inflamabilidad.

• Explosividad.

• Toxicidad.

• Corrosividad y compatibilidad.

• Vertidos.

• Almacenamientos.

• Electricidad estática (conductividad, facilidad de acumulación).

• Reactividad.

- Equipos: revisar el BPFD y las listas de equipos para identificar los riesgos asociados a cada componente:

• Especificaciones de diseño (coeficientes de seguridad, temperatura, presión, flujo, nivel y otras variables de proceso).

• Alivios de presión.

• Distribución en planta (layout).

• Equipos eléctricos.

- Procedimientos: durante el diseño deben revisarse los procedimientos para puesta en marcha, parada y emergencia:

• Reacción de los operadores de planta y de los sistemas de instrumentación y control ante incendios, explosiones, fugas tóxicas, fallos de alimentación eléctrica, fallos de refrigeración, fallos de vapor, de instrumentación, de gas inerte etc.

• Posibles “by-passes” de los enclavamientos durante la puesta en marcha o las paradas.

• Situación frente a grandes desastres naturales.

• Análisis de posibles efectos sinérgicos, efecto dominó, etc.

B) CONSTRUCCIÓN

Deben revisarse las posibles ingerencias durante la construcción con instalaciones adyacentes.

C) PUESTA EN MARCHA

Deben extremarse los cuidados en esta fase crítica, que requiere toda la atención para evitar errores:

- Sustancias, incluyendo las que estén fuera de especificación

- Equipos (purgas de aire, bridas ciegas, posición de válvulas, identificación de piezas, instrumentación, paneles de control, señalización, alarma).

- Procedimientos (preparación previa, información, emergencia).

D) OPERACIÓN

Cuando una planta se opera durante un cierto tiempo, existe la tendencia a olvidarse de los riesgos. Debe cuidarse el mantener al día la atención para la identificación y minimización de riesgos:

- Sustancias: verificando que sigan cumpliéndose aspectos fundamentales como:

• Recepción de todas las materias primas e insumos según especificaciones.

• Características de peligrosidad.

• Sistema de seguridad y contra-incendios adecuados y operativos.

- Equipos:

• Inspecciones según previsiones iniciales.

• Sistemas de alivio de presión.

• Pruebas de los sistemas de seguridad y enclavamientos.

• Recambios y reparaciones adecuados y disponibles.

- Procedimientos:

• Puesta al día de todos ellos.

• Seguimiento por los operadores.

• Formación del personal nuevo.

• Comunicación de cambios.

• Permisos de trabajo.

• Medidas de seguridad para reparaciones, subcontratistas, etc.

E) PARADAS

Esta fase frecuentemente se omite y, sin embargo, pueden provocarse serios peligros si no se presta la debida atención:

- Sustancias:

• Inventario de sustancias a ser evacuadas.

• Purgas o barridos con inertes.

- Equipos:

• Eliminación de sustancias en su interior, incluyendo tuberías.

• Colocación de barreras ciegas en los puntos adecuados.

- Procedimientos: comunicación del procedimiento de parada al personal concernido.

- Gestión de residuos peligrosos o contaminantes.

CASO DE ESTUDIO DE UN HISTORIAL DE ACCIDENTES. El caso que se presenta es el resultado de un historial sobre accidentes ocurridos en el

almacenamiento de gas licuado de petróleo (combustible=utilitario). El análisis se basó en 80 casos. La distribución porcentual de los accidentes fue la que se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Distribución porcentual de accidentes.

Descripción Número de accidentes (%)

Llamarada 34

Escape disperso sin incendio 19

Bleve (explosiones) 17

Explosión de nube de vapor no confinada 15

Explosión confinada de vapor 15

Considerando que los accidentes (o incidentes) sin consecuencias evidentes son a menudo ocultados y no declarados, el porcentaje correspondiente a los “escapes dispersados sin incendio” es probablemente poco fiable. Parece más realista, pues, prescindir de ellos.

En este caso, la nueva distribución sería la de la tabla 2.

Tabla 2. Distribución porcentual modificada de accidentes.

Descripción Número de accidentes (%)

Llamarada 41

Bleve 21

Explosión de nube de vapor no confinada 19

Explosión confinada de vapor 19

Del estudio de estos accidentes se extrae la información simplificada siguiente:

Causas originarias

- Rotura de mangueras.

- Derrame por rebosamiento.

- Congelación en posición abierta de válvulas de purga.

Identificación de peligros

- Rotura de conexiones de pequeño diámetro.

- Choque de vehículos en maniobra.

- Mantenimiento defectuoso.

- Causas naturales.

Puntos de ignición

- Automóviles.

- Motores y cuadros eléctricos.

- Llamas libres (hornos, etc.).

Daños

- Proyección de fragmentos hasta 1.200 m.

- Rotura de vidrios hasta 11 km.

- Bolas de fuego de hasta 350 m. de diámetro.

Otras informaciones de interés

- Los depósitos sometidos a fuego directo han experimentado explosión hasta en tan sólo 1 minuto desde el inicio de la emergencia.

Conclusiones

- Evitar conexiones flexibles.

- Prever situaciones de derrame e instalar alarmas de alto nivel.

- Instalar doble válvula (una, controlada a distancia) en las conducciones de purga.

- Limitar y controlar las conexiones de pequeño diámetro (poco resistentes).

- Reglamentar el tránsito interior de vehículos.

- Eliminar puntos de ignición, prever distancias de separación, prever el control de derrames y la dispersión de vapor, etc.

CASO DE ESTUDIO DE UN HAZOP

Descripción de la instalación que se desea estudiar. Se trata de un sistema de calentamiento en una planta de utilitarios consistente en un circuito cerrado de aceite térmico que tiene la función de calentar otros fluidos y equipos. El aceite térmico utilizado es producido en la destilación primaria del crudo y tiene una temperatura de inflamación1 de 175C. La temperatura máxima alcanzada por el aceite durante el proceso es de 330C a la salida del horno F1. El aceite térmico puede degradarse si no es sustituido al cabo de un determinado tiempo o bien si se sobrecalienta considerablemente.

El calor residual de los humos se utiliza para producir vapor de media presión que alimenta a otros equipos. El combustible utilizado en el horno es el gas excedente de la planta de utilitarios. El control de la llama del quemador del horno se efectúa mediante la temperatura de salida del aceite térmico que regula la válvula TCV1.

El esquema simplificado de la instalación y los detalles del equipo e instrumentación se muestran en la figura 1.

Figura 1. Esquema de la instalación que se quiere analizar.

Gas de planta de utilitarios

Descripción de las protecciones del horno F1. Las protecciones del horno provocan el corte de combustible del horno mediante la válvula TCV1 por las causas siguientes:

- Alta temperatura en la salida de humos, actuador TSH.

- Baja presión en la línea de gas de refinería, actuador PSL2.

Consideraciones previas al análisis. Se estudia el sistema en condiciones normales de operación, y esto requiere plantear las hipótesis siguientes:

- Se considera que la bomba P1A impulsa el aceite a través del horno; la bomba P1B es de reserva y sólo entra en funcionamiento cuando se produce una caída de presión en la línea de impulsión del aceite (PSL).

- El horno trabaja a tiro natural, es decir, el humo sale libremente pese a la disminución de su temperatura sin que exista ningún equipo de aspiración; de la misma manera, la entrada de aire en la cámara de combustión es natural, no hay ningún equipo de impulsión.

- El calor residual de los humos que se utiliza para vaporizar el agua es insignificante, no alterando el funcionamiento del sistema.

Estudio preliminar. La tabla 3 muestra, mediante una matriz de interacción, el estudio preliminar para determinar la peligrosidad de las sustancias en las posibles condiciones de proceso (normales de operación y anómalas).

Mediante la matriz de interacción se han identificado las situaciones peligrosas siguientes:

- La presencia de gas en la aspiración del aire del horno puede producir la formación de una atmósfera explosiva.

- La presencia de aire en el aceite térmico puede favorecer la formación de una atmósfera explosiva, especialmente si está recalentado.

- La temperatura normal de calentamiento del aceite está por encima de su punto de inflamación, y un exceso de temperatura provoca la descomposición del aceite.

Tabla 3. Matriz de interacción.

Aceite Gas Aire Agua Comentarios

Aceite térmico

Gas de refinería X Atmósfera explosiva

Aire X Atmósfera explosiva

Agua/vapor

T de trabajo en F1 X X Aceite líquido inflamable, gas inflamable

Exceso de T en F1 X X Atmósfera explosiva y hollín en tubos, gas inflamable

La tabla siguiente muestra el resultado del análisis HAZOP realizado sobre la instalación de calentamiento de aceite térmico.

Palabra guía Variable Desviación Causas posibles Consecuencias posibles Medidas correctivas

No

Caud

al

Falta de caudal de aceite en horno F1

1. No funcionamiento del sistema de bombeo(P1A,P1B Y PSL1

Aumento significativo de la T de los tubos de F1 con peligro de formar hollín en el interior de los tubos.

Instalar una alarma con actuador para bajo caudal de aceite (FSL) que bloqueela entrada de combustible en el quemador.

2.Falta de aceite por problemas externos a la instalación

Igual que para 1 y posibilidad de quemar las bombas que trabajarían en vacío

Instalar un sistema de bloqueo de bombas por falta de aceite desde la planta de utilitarios o taponamiento de tuberías

Parte de

Com

posi

ción

Aceite parcialmente degradado

3. Falta de sustitución de aceite

Formación de mezclas explosivas aguas abajo del horno F1 si existe la posibilidad de entrada de aire (a través del depósito alimentador)

Instalar un sistema de control de aceite en la entrada de horno ( densímetros, etc.)

Mala transmisión de calor aguas debajo de la instalación

Más

Tem

pera

tura

Exceso de T del aceite

4.Exceso de combustible en el horno por válvula TCV1 abierta en el falla o por falla del lazo de control TC1

Degradación de aceite e igual que para 1 y 3

Por la alta T de los humos , la actuación del sistema de bloqueo no protege del fallo del lazo de control (TC1 y TCV1) ya que actúa sobre los mismos elementos. Es recomendable instalar una válvula para cortar el combustible independientemente del lazo de control, y también un sistema de bloqueo para temperaturas elevadas (TSH) en las tuberías de salida de aceite.

5.Menor caudal de aceite por cavitación de bomba P1A

Igual que para 1

Tabla 4. Tabla del análisis HAZOP.

El diagrama de flujo de la instalación presentado en la figura 1, con la aplicación de las recomendaciones de la tabla 4, queda modificado de la manera siguiente (figura 2):

- Se añade un actuador para bajo caudal de aceite (FSL) que bloquea la entrada de combustible en el horno (I) y protege los tubos interiores de aceite del posible aumento de temperatura. Al mismo tiempo, por su posición (ubicado en la aspiración de las bombas) protege a éstas de trabajar al vacío y las bloquea en caso de falta de aceite desde la refinería o por taponamiento de las tuberías. El actuador FSL no interfiere, pues, en la función del actuador (PSL1) que por baja presión en la impulsión de las bombas activa la bomba de reserva.

- Se separa totalmente el sistema de regulación del horno del sistema protector para que éste pueda bloquear la instalación en caso de fallo del primero. Las modificaciones de la instrumentación del horno son las siguientes:

• Se añade una válvula de corte en la línea de combustible independiente de la válvula de control y de esta forma se permite el bloqueo de los quemadores independientemente del bucle de control que lo protege de cualquier fallo de éste último;

• Se desconecta totalmente el sistema de control del sistema de bloqueo (la línea de transmisión de señal de TC1 a I desaparece);

• Se añade un actuador para alta temperatura (TSH) a la salida de producto independiente del TC1 ya existente, que protege al horno de un exceso de combustible y de una falta significativa de aceite, y que bloquea la llegada del combustible a los quemadores.

Estas modificaciones introducidas en el sistema de control y protección de la instalación mejoran su seguridad. La mejora no se da únicamente por la redundancia de señales de bloqueo de los quemadores del horno, sino que mayoritariamente, como ya se ha comentado, es el resultado de la separación de los dos sistemas. Así pues, el sistema protector puede proteger la instalación de cualquier fallo que se produzca en cualquiera de los elementos que integran el bucle de control (falta de señalización en los indicadores, falta de señal en los transmisores, fallo en la apertura de las válvulas, etc.).

Figura.2. Esquema de la instalación con las medidas correctivas implementadas.

1Punto de inflamación. También se denomina temperatura de inflamación o "Flash point".

Se define como la temperatura mínima a la que una sustancias puede formar mezclas explosivas con el aire. Cuanto menor sea la temperatura de inflamación mayor será el riesgo de incendio.

ASPECTOS A CONSIDERAR

1. Elaboración de un HAZOP continuo en industria. La figura 3 presenta un diagrama de flujo simplificado de una planta de fabricación de un producto intermedio en una instalación de producción de productos farmacéuticos. El proceso es de tipo continuo y el sistema HAZOP considerado debe abarcar toda la línea hasta la obtención del producto final. La siguiente es la descripción del problema: Corrientes de un ácido concentrado y de un gas (tóxico) fluyen a un reactor agitado continuo que produce un producto líquido a través de sendas válvulas de control de flujo. Los materiales de construcción del reactor, cañerías, tanques y demás accesorios son los adecuados para el caso según normas y estudios llevados a cabo en plantas similares durante años de operación. El esquema de la instalación (que sin embargo es distinta en varios aspectos a otros diseños existentes) se presenta en la figura.La válvula FA100 es manual y la FA101 es una válvula comandada por un lazo automático FIC101. Los dos flujos están relacionados de tal manera que dado un flujo de gas se fija a través de un relacionador el set-point para el flujo de ácido.

El flujo de gas se produce por diferencia de presión entre el tanque de almacenamiento y el reactor. Los tanques de reactivos se cargan normalmente por medio de cisternas, siguiendo los procedimientos habituales para este tipo de operación.

Desde el punto de vista del proceso, dada la capacidad de almacenamiento de los tanques, puede considerarse una operación constante. El cronograma de reposición en los tanques pulmones es tal que se puede considerar siempre disponible y constante la alimentación de ambas corrientes. El gas licuado en el tanque se encuentra a la presión de equilibrio (30 kg/cm2). Dado que las condiciones del tanque son de equilibrio, mientras se disponga de la fase líquida la presión en el mismo es constante. La temperatura del reactor se mantiene mediante un circuito de agua de enfriamiento. La válvula que controla el flujo es manual. El operario ajusta el valor del flujo variando la apertura en concordancia con la producción esperada en la condición normal de operación.

La presión del reactor en condiciones normales es de 15 kg/cm2. La caída de presión es absorbida por la válvula FA100.

Los tanques de reactivos y el reactor están provistos de válvulas de alivio que descargan a la atmósfera fuera del área de trabajo. Los alivios de los tanques de almacenamiento están calibrados a 40 kg/cm2 para el gas y a 1,3 kg/cm2para el ácido.

La válvula de alivio del reactor está ajustada a 20 kg/cm2. El nivel del reactor está controlado por el lazo LIC200, que manipula el flujo de descarga. El producto no es peligroso, de allí que descarga en un tanque abierto. Si se alimenta mucho ácido al reactor (comparado con la alimentación de gas) se genera un producto fuera de especificación, pero la reacción es segura. Si se incrementan los flujos de ácido y gas, se acelera la energía liberada por la reacción (que es fuertemente isotérmica), y puede no llegarse a controlar la presión y la temperatura del reactor. Si se alimenta mucho gas al reactor (comparado con la alimentación de ácido) el gas no reaccionado puede ser descargado en el tanque de almacenamiento de producto. Esto puede resultar en una liberación de gas en la atmósfera de trabajo, causando la exposición del personal. Existen detectores y alarmas de alta concentración de gas en el área de trabajo.

Fig. 3. Esquema simplificado del proceso continuo

Preparar el reporte HAZOP y estimar las acciones necesarias para la minimización de riesgos y peligros en este proceso.

REFERENCIAS

1. Peters,M.S;Timmerhaus,K.D. 1999. Plant Design and Economics for Chemical and Biochemical Engineers. 5th Edition. Mc Graw-Hill.New York. USA.

Web sites:

[1] http://www.proteccioncivil.org/centrodoc/guiatec/Metodos_cualitativos/cuali_indice.htm

Aspectos de seguridad7439-97-6mercurio

7783-28-0Acido fosforico

64-19-7Acido acético

glacial

75-09-2Dicloro metano

Inflamabilidad No No Si moderado Si

Explosividad No No Si Si

Toxicidad Si Si SiToxico

Si

Corrosividad y compatibilidad Si NoSi

Extremo Si

Vertidos Peligroso Si Si Si

Almacenamientos Si Si Si Si

Electricidad estática (conductividad, facilidad de acumulación) Si No No No

Reactividad Ligero Si moderado Si

PROCEDIMIENTOS

MERCURIO

ToxicidadEn la mayoría de los casos tras tocar mercurio es suficiente con lavarse la zona con agua y jabón.

En caso de ingestión de pequeñas cantidades, basta con enjuagar la boca con agua o ingerir leche.

Corrosividad y compatibilidadEn caso de contacto con la piel se debe quitar la ropa contaminada, lavar la zona afectada con agua y jabon y

recibir atención medica.Almacenar en un lugar aislado.

VertidosTratamiento de biorremediacion de mercurio en las industrias.

En caso de ingestión de pequeñas cantidades debido a que entran a la cadena alimenticia llegando a humanos se debe enjuagar la boca con agua.

Almacenamientos

Almacenar en áreas frías, secas, bien ventiladas, alejadas de la radiación solar y de fuentes de calor e ignición; alejado de ácido nítrico concentrado, acetileno, amoníaco y cloro.

almacenarse en recipientes irrompibles de materiales resistentes a la corrosión y que sean compatiblescontenedores deben cerrarse herméticamente.

Se pueden emplear contenedores de acero, acero inoxidable, hierro, plásticos, vidrio, porcelana.Deben evitarse los contenedores de plomo, aluminio, cobre, estaño y zinc.

En caso de inhalación se debe trasladar a un ambiente ventilado por 15 minutos.En caso de derrames o fugas use equipo de protección personal; con una pala limpia (plástico), coloque

cuidadosamente el material dentro de un recipiente limpio (cubeta de plastico y/o bolsa de polietileno), seco y cubra; retire del área. Lave el área del derrame con agua, pero evitando que esta agua de lavado escurra,

contener para evitar la introducción a las vías fluviales, alcantarillas, sótanos o áreas confinadas.

Electricidad estática (conductividad, facilidad de acumulación)

Ingerir BAL en caso de intoxicaciones agudas por cloruro de mercurio; no se recomienda en intoxicaciones por alquilmercurio.

Edetato de sodio endovenosoConsurmir D-penicilamina y N-acetil que aumentan la excreción de mercurio del metilmercurio.

ReactividadEvitar contacto con otros elementos que puedan reaccionar como el plomo, aluminio, cobre, estaño y zinc.

Almacenar en lugares aislados y en recipientes sellados herméticamente.

FOSFATO DE AMONIO DIBASICO

Toxicidad

Inhalación: Causa irritación del tracto respiratorio con síntomas como tos, falta de respiración. SI INHALARA, RETIRARSE AL AIRE FRESCO. SI LA PERSONA NO RESPIRA, DAR RESPIRACIÓN ARTIFICIAL. SI RESPIRACIÓN FUERA DIFÍCIL, DAR OXÍGENO.

CONSIGA ATENCIÓN MÉDICA.Ingestión: Causa irritación del tracto gastrointestinal. Los síntomas pueden ser náuseas, vómitos y diarrea. INDUZCA EL VÓMITO INMEDIATAMENTE COMO LO INDICA EL PERSONAL MÉDICO. NUNCA ADMINISTRE NADA POR LA BOCA A UNA

PERSONA INCONSCIENTE.CONSIGA ATENCIÓN MÉDICAContacto con la Piel: Causa irritación de la piel. Los síntomas incluyen enrojecimiento, prurito y dolor: LAVE LA PIEL

INMEDIATAMENTE CON AGUA ABUNDANTE POR LO MENOS 15 MINUTOS. QUÍTESE LA ROPA Y ZAPATOS CONTAMINADOS. BUSQUE ATENCIÓN MÉDICA. LAVE LA ROPA ANTES DE USARLA NUEVAMENTE. LIMPIE LOS ZAPATOS COMPLETAMENTE

ANTES DE USARLOS DE NUEVO.Contacto Ocular: Causa irritación, enrojecimiento y dolor. LAVE LOS OJOS INMEDIATAMENTE CON ABUNDANTE AGUA, POR LO MENOS 15 MINUTOS, ELEVANDO LOS PÁRPADOS SUPERIOR E INFERIOR OCASIONALMENTE. BUSQUE ATENCIÓN MÉDICA.

Vertidos

Pasos a seguir en casos de derrames o fugas de materia: Evitar el vertido en ríos, cursos de agua, etc. Ya que puede promover el crecimiento de algas.

Ventile el área donde ocurrió la fuga o derrame.Derrames: Limpie y envase para recuperación o desecho. Se puede aspirar o limpiar en húmedo para evitar la dispersión del

polvo. Se pueden eliminar pequeñas cantidades del residuo en los drenajes aplicando grandes cantidades de agua.

AlmacenamientosGuarde en un envase cerrado herméticamente, almacene en un área fresca, seca y bien ventilada. Proteja contra los daños físicos. Aísle de las substancias incompatibles. Los recipientes de este material pueden ser peligrosos al vaciarse puesto que

retienen residuos del producto (polvo, sólidos); observe todas las advertencias y precauciones listadas para el producto.

ACIDO ACETICO GLACIAL

TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION

PELIGROS PREVENCION PROCEDIMIENTO

INCENDIO

Los contenedores pueden explotar durante el fuego.

Por encima de 40 °C producegases inflamables. Los vapores son

más densos que el aire y forman mezclas

explosivas con él

Evitar toda fuente de ignición y calor. Ventilar los espacios confinados y las

zonasbajas. No exponer el producto a

calentamientos excesivos

Evacuar o aislar el área de peligro. Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubicarse a favor del viento. Usar

equipo de protección personal. Si no hay fuga, usar agua para refrigerar los contenedores y

proteger las personas que extinguen el fuego. Retirar los contenedores si no hay riesgo.

Rociar con agua en forma de rocío, espuma para alcohol, polvo químico seco o dióxido de carbono.

EXPLOSIONPor encima de 39°C: pueden formarse

mezclas explosivas vapor/aire.

Por encima de 39°C: sistema cerrado, ventilación y equipo eléctrico a prueba de

explosiones.EXPOSICION ¡EVITAR TODO CONTACTO!

INHALACIONDolor de garganta, tos, jadeo,

dificultad respiratoria. (síntomas de efectos no inmediatos: véanse Notas).

Ventilación, extracción localizada o protección respiratoria.

Trasladar al aire fresco. Si no respira administrar respiración artificial. Evitar la reanimación boca a

boca. Si respira con dificultad suministrar oxígeno. Mantener la víctima abrigada y en

reposo. Buscar atención médica inmediatamente

PIELEnrojecimiento, dolor, graves

quemaduras cutáneas. Guantes protectores, traje de protección.

Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada con abundante agua y jabón, mínimo durante 15 minutos. Si la irritación

persiste repetir el lavado.Buscar atención médica inmediatamente. Extraer

la sustancia con un algodón impregnado de Polietilenglicol 400.

OJOSDolor, enrojecimiento, visión borrosa,

quemaduras profundas graves. Pantalla facial.

Lavar con abundante agua, mínimo durante 15 minutos. Levantar y separe los párpados para

asegurar la remoción del químico. Si la irritación persiste repetir el

lavado. Buscar atención médica.

INGESTIONDolor de garganta, sensación de

quemazón del tracto digestivo, dolor abdominal, vómitos, diarrea.

No comer, beber ni fumar durante el trabajo.

Lavar la boca con agua. Si está consciente, suministrar abundante agua. No

inducir el vómito. Mantener la víctima abrigada y en reposo. Buscar atención

médica inmediatamente

DERRAMES Y FUGASEvacuar o aislar el área de peligro (entre 50 y 100 metros en todas las direcciones), demarcar las zonas.

Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección.

Ubicarse a favor del viento. Usar equipo de protección personal.Recoger el líquido procedente de una fuga en recipientes herméticos, neutralizar con precaución el líquido derramado con carbonato sódico, sólo bajo la responsabilidad de un experto o eliminar el residuo con agua abundante (protección personal adicional: traje de

protección completa incluyendo equipo autónomo de repiración).

ALMACENAMIENTO

Lugares ventilados, frescos, secos y señalizados. Temperatura adecuada 15-25°C. No almacenar por debajo de 12°C. Almacenar bien cerrado en bolsa o contenedores de polietileno, bien ventilado; alejado de fuentes de ignición y calor. Separado de materiales incompatibles. Rotular los recipientes adecuadamente y mantenerlos bien cerrados. Inspeccione periódicamente las áreas de

almacenamiento para detectar daños y fugas en los contenedores.Almacenar los contenedores por debajo del nivel de los ojos en caso de ser posible.

ENVASADO Y ETIQUETADO NO transportar con alimentos y piensos.

DICLOROMETANO

INFLAMABILIDAD

Medios de extinción adecuados: Polvo, espuma, AFFF, CO2, agua pulverizada.Medios de extinción que no deben utilizarse: Ninguna restricción.

Riesgos particulares derivados de la exposición a la sustancia o a sus productos de combustión: Por descomposición térmica libera gases tóxicos, fosfógeno y ácido clorhídrico.

Equipo de protección especial para lucha contra incendios: Equipo habitual de la lucha contra incendios de tipo químico. Llevar equipo de respiración autónomo.

EXPLOSIVIDAD Si es explosivo cuando esta expuesto a elevadas temperaturas

TOXICIDAD

VIAS DE EXPOSICIONLa sustancia se puede absorber por inhalación, a través de la piel y por ingestión.

RIESGO DE INHALACIONPor evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar muy rápidamente una concentración nociva en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACIONLa sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La ingestión del líquido puede originar aspiración dentro de los

pulmones con riesgo de neumonitis química. La exposición podría causar disminución de la consciencia. La exposición podría causar la formación de carboxihemoglobina.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDAEl contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis. La sustancia puede afectar al sistema nervioso

central y al hígado, dando lugar a una enfermedad degenerativa del cerebro y a un aumento del tamaño del hígado. Esta sustancia es posiblemente carcinógena para los seres humanos

CORROSIVIDAD Y COMPATIBILIDAD

Estable hasta 120 ºC. A partir de 60 ºC el agua no disuelta provoca hidrólisis generando ácido clorhídrico que es corrosivo.

VERTIDOS

Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente; debería prestarse atención especial a los organismos acuáticos.Precauciones para la protección del medio ambiente: Evitar que el producto penetre en cauces de agua y en el sistema de

alcantarillado.Métodos de limpieza: Absorber el producto con arena, tierra o serrín. Recoger el producto con medios mecánicos. Disponer

el producto a eliminar en recipientes cerrados y debidamente etiquetados. Lavar los restos con agua abundante.

ALMACENAMIENTOS

Medios de eliminación del producto: Respetar las normativas locales y nacionales. Disponer el producto a eliminar en un tratador autorizado de residuos.

Medios de eliminación de los envases usados: Disponer los envases a eliminar en un tratador autorizado para su eliminación o incineración.

ELECTRICIDAD ESTÁTICA (CONDUCTIVIDAD,

FACILIDAD DE ACUMULACIÓN)

No representa ningún riesgo

REACTIVIDADFuente de calor y humedad.

Evitar contacto con óxidos de nitrógeno, Ácido nítrico. Litio, Sodio.

ANÁLISIS DE RIESGO Y OPERABILIDAD DE PROCESOS - CHECKLIST - EQUIPOS

ESPECIFICACIONES P-101-A/B P-102-A/B P-103-A/B C-201-A/B PROCEDIMIENTOS

Tipo C C P C SI NO

Modelo HR-2001-P HRN-2008-P FNN-2009-C RN-2001-S SI NO

Marca B&I B&I CAT SIEMMENS SI NO

Caudal (gpm) 18-24 1200-1800 250 1-2 000 SI NO

Altura manométrica total (ft) 165-400 2500-6000 1500 - SI NO

Presión máx. descarga (bar) 20 200 8 250 SI NO

Voltaje (volts) 200-250 200-250 110-230 110-250 SI NO

Corriente MF MF TF TF SI NO

Frecuencia (Hz) 50 50 60 60 SI NO

Temperatura (°C) 3,5 - 40,5 10,1 - 90 -10 - +190 20-40 SI NO

Velocidad máxima de carga (rpm) 1250 3000 400 8000 SI NO

MOC SS-321 SS-316L SC SS-321 SI NO

Peso bruto instalado (Kg.) 80 2000 390 4000 SI NO

ESPECIFICACIONES P-101-A/B RECOMENDACIONESTipo C (compresora) No especificacionesModelo HR-2001-P No especificacionesMarca B&I No especificaciones

Caudal (gpm) 18-24Compresoras pequeñas como esta botan caudales considerables de aire

comprimido, se deben tener siempre en cuenta que las mangueras y accesorios deben estar siempre en buen estado para prevenir fugas

Altura manométrica total (ft) 165-400

Un equipo de aproximadamente hasta 121mts. Debe tener un lugar propio para su operación del cual todas sus salidas sean hacia afuera del lugar

donde se halla, el equipo se debe colocar en un ambiente donde no haya mucho transito de personal y solo acuda a el, todo el personal encargado

Presión máx. descarga (bar) 20

Con todo, y comparando con otras compresoras, la presión de esta es baja y puede usarse para la limpieza de equipos, para mantener un control

continuo de la presión se sugiere establecer lazos de control automáticos cerca del equipo y también desde una central de control.

Voltaje (volts) 200-250

Un equipo que opera con la corriente estándar para artefactos debe siempre estar conectado a estabilizadores y supresores de picos, el área de

trabajo debe tener la menor estática y humedad posible para evitar descargas.

Corriente MFLos riesgos con la corriente monofásica son los posibles recalentamientos del equipo lo que genera descargas que pueden dañar al personal, deben

siempre ver la integridad del equipo, el cableado y las conexiones

Frecuencia (Hz) 50 Daños en el fluido eléctrico o de la maquina pueden hacer variar la frecuencia, el técnico de la maquinaria debe hacer revisiones periódicas.

Temperatura (°C) 3,5 - 40,5

Una compresora como esta tiene su limite de T° a 40°C, por encima de este puede hacer subir la presión interna y puede haber riesgo de

explosión, con la instalación de valvulas de aliviadero y lazos de control se puede tener bajo vigilancia ese proceso.

Velocidad máxima de carga (rpm)

1250 No especificaciones

MOC SS-321

Al ser un equipo de Acero Inoxidable, se debe tener cuidado con trabajar con químicos alrededor que sean reactivos al metal, por mas inoxidable que sea, esta propenso a la corrosión del mismo aire o gas que emplea.

Debe ser sujeto periódicamente a revisiones

Peso bruto instalado (Kg.) 80Un equipo con ese peso, si es que no forma parte de un proceso de producción debe estar ubicado en un lugar diseñado para el, con un

cimiento estable y con bajo transito del personal.

ESPECIFICACIONES P-102-A/BTipo C No especificaModelo HRN-2008-P No especifica

Marca B&I No especifica

Caudal (gpm) 1200-1800Usar tuberías de acero inoxidable por que evita la deformación

de las tuberías

Altura manométrica total (ft) 2500-6000SI es de una gran dimensión lo mejor para un equipo de ese

tamaño es que se lleve en un lugar aislado y con soportes

Presión máx. descarga (bar) 200

Tener cuidado con la alta presión generada, chequear la presión constantemente y la integridad de las mangueras tener cuidado con su manipulación. Si la presión llega a ser muy alta se puede

instalar una valvula aliviadero.

Voltaje (volts) 200-250

Siendo un equipo que opera a una corriente normal, se deben tener estabilizadores y supresores de picos. Ademas de tener bien cuidados los accesorios y el cableado de la compresora.

Corriente MF

Una corriente monofasica indica que es un equipo que no requiere alto amperaje, se le deben dar los cuidados y

mantenimiento adecuado para su mejor funcionamiento.

Frecuencia (Hz) 50

El equipo opera a la frecuencia normal de corriente, debe evitarse los picos de corriente que podrían hacer variar la

frecuencia

Temperatura (°C) 10,1 - 90

Por el trabajo que hace el equipo funciona hasta 90C, un aumento en la T° podría elevar la presión interna y causar riesgo de explosiones o fugas, se deben instalar lazos de control para

mantener la T°

Velocidad máxima de carga (rpm) 3000

Al recargarse, si se le da mayor velocidad podría inducir fallas en el equipo en especial las válvulas, luego habrían perdidas dentro

del tanque.

MOC SS-316L

Siendo de acero inoxidable entonces es un equipo con potencial riesgo, se deben tener cuidado de no operar cerca de químicos

reactivos con el metal y que se encargue de su operación personal entrenado y calificado

Peso bruto instalado (Kg.) 2000

Un equipo de 2 Toneladas que opera con aire comprimido puede tener los riesgos potenciales de explosión y fuga, asi q debe contar siempre con la limpieza de polvo, humedad y estática adecuadas. Y debe estar en una zona de bajo transito laboral.

ESPECIFICACIONES C-201-A/B

Tipo C No especificaModelo RN-2001-S Escoger uno de acuerdo a los requerimientos de la empresa.

Marca SIEMMENSHacer mantenimiento de acuerdo a los requerimientos del compresor.

Caudal (gpm) 1-2 000El compresor debe contar una válvula automatica que regule la cantidad de flujo requerido por este equipo.

Presión máx. descarga (bar) 250Se debe contar con un manómetro para evitar excedernos de la presión limite de descarga.

Voltaje (volts) 110-250

Siendo un equipo que opera a una corriente normal, se deben tener estabilizadores y supresores de picos. Ademas de tener bien cuidados los accesorios y el cableado de la compresora.

Corriente TF

Una corriente trifasica nos indica que requiere de un alto amperaje para lo cual se le debe los mantenimientos y cuidados adecuados para su mejor funcionamiento.

Frecuencia (Hz) 60

El equipo opera a la frecuencia normal de corriente, debe evitarse los picos de corriente que podrían hacer variar la frecuencia

Temperatura (°C) 20-40Se debe colocar en el equipo un termómetro especializado que

nos ayude a evitar excedernos de la temperatura óptima

Velocidad máxima de carga (rpm) 8000

La velocidad no debe sobrepasar el limite debido a que puede producir fallas en el equipo como la rupturas de las tuberías o

válvulas.

MOC SS-321Siendo de acero inoxidable existen pocas probabilidades de riesgo debido a que es uno de los materiales mas seguros.

Peso bruto instalado (Kg.) 4000

Este equipo debe ser instalado en un lugar amplio que permita su normal funcionamiento y de esta manera se disminuiría los

riesgos.

ESPECIFICACIONES P-103-A/B

Tipo P No especifica

Modelo FNN-2009-CLas especificaciones del modelo de la bomba deben ser escogidos

de acuerdo a los requerimientos de la industria.

Marca CATSe debe escoger la marca de mejor calidad para evitar un mal

funcionamiento.

Caudal (gpm) 250Usar tuberías de acero inoxidable por que evita la deformación de

las tuberías y a la vez evitar sobrepasar los limites permisibles.

Altura manométrica total (ft) 1500Se debe tener en cuenta el máximo valor permisible para evitar

posibles fugas o daños.

Presión máx. descarga (bar) 8

Debemos de tener en cuenta las precauciones acerca de la presión generada y controlar periódicamente la presión y la

integridad de las tuberías.

Voltaje (volts) FNN-2009-C

Siendo un equipo que opera a una corriente normal, se deben tener estabilizadores y supresores de picos. Ademas de tener bien

cuidados los accesorios y el cableado de la compresora.

Corriente TF

Una corriente trifásica nos indica que requiere de un alto amperaje para lo cual se le debe los mantenimientos y cuidados

adecuados para su mejor funcionamiento

Frecuencia (Hz) 60Debe evitarse los picos de corriente que podrían hacer variar la

frecuencia

Temperatura (°C) -10 - +190Debido a que el rango de temperatura que soporta este equipo es

muy amplio, no requiere de muchos cuidados. Velocidad máxima de carga (rpm) 400

Si sobrepasamos el limite indicado podría causar daños en las válvulas lo que provocaría perdidas dentro del tanque.

MOC SC

Este equipo por ser de este material requiere de mayor cuidado en su manejo y tener precauciones en el material que ingresa

debido a que puede reaccionar y producir un daño.

Peso bruto instalado (Kg.) 390

Esta bomba debe ser ubicado en una zona con amplio espacio para su buen mantenimiento y uso.

PALABRA GUÍA VARIABLE DESVIACIÓN CAUSAS POSIBLESCONSECUENCIAS

POSIBLESMEDIDAS CORRECTIVAS

MAS CAUDALAumento del caudal de

gas del tanque al reactorExceso de la corriente de gas o falla en la válvula

Liberación de gas en la atmósfera de trabajo

Colocar un sistema de control feed back.

FA100

Fallas manuales Peligro al ambiente

Cambiar la válvula FA 100 la cual es manual por una

automática

MENOSAGUA DE

ENFRIAMIENTO

Disminución de entrada de corriente de agua de la torre de enfriamiento al

reactor

Obstrucción de la válvula de control FA102

Aumento de temperatura del tanque de

almacenamiento

Colocar un sensor de calor que permita el

monitoreo continuo de los cambios de temperatura

Colocar un sistema de control feed back

MAS CAUDAL

Aumento del caudal de acido del tanque al

reactor

Exceso de corriente de acido o falla en la válvula

FA101 comandada por lazo automático FIC101

Se genera un producto fuera de especificación

Liberación de energía no llegando a controlar la

presión y la temperatura del reactor.

Colocar un sensor de flujo que trabaje

conjuntamente con el lazo automático FIC101

MENOS AGITACIONVariación de la velocidad de agitación dentro del

reactor

Error en el motor

Falta de homogenización del producto liquido

Colocar un estabilizador de voltaje adecuadoAumento de la viscosidad

Falla en el voltaje del motor

Colocar un sensor de viscosidad

MENOS PRESIÓNCaída de presión alta que

no es absorbida por la válvula FA100

Error en la válvula FA100

Menor flujo de gas por menor diferencia de

presión entre el tanque de almacenamiento y el

reactor.

Colocar un Sistema de control para presión en el

reactor

PRÁCTICA 3

MANEJO DE BIOPROCESOS SEGUROS DURANTE LAS ETAPAS INICIALES DE DISEÑOAplicación de Diseño Inherentemente Seguro (DIS) utilizando MSDS

OBJETIVOS.

- Analizar eficaz y eficientemente MSDS’s de los materiales utilizados en el bioproceso para la producción de penicilina para establecer la seguridad de un diseño en sus etapas iniciales.

- Establecer las diferencias del manejo de seguridad cambiando la topología del bioproceso.

- Seleccionar la topología del bioproceso “más” seguro.

- Implementar un sistema general que pueda ser aplicado para establecer la seguridad de un bioproceso.

ESTANDARES DE COMUNICACIÓN DE PELIGROSEsta regulación es también conocida como el derecho del conocimiento del trabajador o simplemente HazCom. La referencia es 29CFR1910.1200. Requiere que el empleador eduque a todos los empleados de tal modo que entiendan los peligros de los compuestos que manejan y a los que están expuestos o potencialmente expuestos. Explícitamente establece que el empleador debe satisfacer esta información en forma oral o escrita durante el diseño para que sea seguro.

Dos resultados muy obvios de esta regulación son la rotulación apropiada de envases y recipientes y la disponibilidad de los MSDS (Material Safety Data Sheets) que presenta los siguientes aspectos más importantes en su construcción:

1. Identificación del material2. Ingredientes y peligros3. Datos físicos4. Datos de probables explosiones e incendios 5. Datos de reactividad6. Información de peligros a la salud7. Procedimientos de disposición de derrames y fugas8. información de protección especial9. Precauciones especiales y recomendaciones

Un MSDS debe listar las sustancias, sus peligros conocidos y procedimientos para un manejo apropiado del material y las acciones apropiadas en una emergencia.

La aplicación del DIS (Diseño inherentemente seguro) en etapas iniciales de diseño se facilita enormemente cuando cada una de sus etapas (Sustitución, Intensificación, Atenuación, Represión, Control y Supervivencia) aplica el análisis de los MSDS de cada compuesto (materia prima, insumo, producto intermedio, producto final, sub-productos y desechos) que interviene en el bioproceso.

ASPECTOS A CONSIDERAR1. Obtener un MSDS para cada uno de los componentes listados en cada una de las diferentes topologías del bioproceso de obtención de penicilina. (obtener un listado de cada uno)SacarosaGlucosa (jarabe de maíz)Sulfato de amonioSulfato de manganesoCloruro de zincFenilacetato de sodioAcetato de butilo Acetato de amiloCarbón activadoAcetato de sodioAcetato de potasioAceite de cerdoAntiespumantes (ácido cítrico, dimetilpolisiloxano, ácido ascórbico)PenicilinaPenicillium chrysogenum

2. Utilizar las secciones típicas de su estructura para su análisis.

3. Determinar cuál de las topologías de producción de penicilina mostradas en el anexo es “más” segura en esta etapa de diseño con los lineamientos generales presentados en la discusión en aula (DIS).

4. Construir e implementar un sistema que permita obtener rápidamente los resultados requeridos para cumplir con los objetivos propuestos en la práctica.

5. Aplicar el sistema para determinar la seguridad del proyecto a cargo durante el semestre.

REFERENCIAS

1. Turton, G. 2008. Analysis, Synthesis and Design of Chemical and Biochemical Processes. Ed. McGraw Hill. N.Y. USA.

Web sites

[1] http://www.ilpi.com/msds/osha/1910_1200.html

[2] http://www.fichasdeseguridad.com

ANEXOS

Este anexo presenta cinco topologías o diagrama de flujo de bioprocesos diferentes para producir penicilina.

(A) D.F. típico industrial usado para la producción de penicilina

(B) D.F. alternativos para la producción de penicilina

(C) D.F. óptimo para la producción de penicilina

PRACTICA N° 3

MANEJO DE BIOPROCESOS SEGUROS DURANTE LAS ETAPAS INICIALES DE DISEÑO

TOPOLOGIA

ANALISIS DE COMPUESTOS

ANALISIS DE PROCEDIMIENTOS

DECISION

TOPOLOGIA MÁS SEGURA

1. TOPOLOGIAS EVALUADAS

A) D.F. típico industrial usado para la producción de penicilina

(B, C, D) D.F. alternativos para la producción de penicilina

(E) D.F. óptimo para la producción de penicilina

2. ANALISIS DE COMPUESTOS

Salud Inflamable Reactividad Protección personal

Carbón activado 0 1 2 0

Penicillum 0 1 0 1

Cloruro de zinc 2 0 2 3

Acetato de potasio 0 1 0 0

Sulfato de amonio 1 0 0 0

Sacarosa 1 1 0 0

Glucosa 1 0 0 0

Aceite de cerdo 1 1 0 0

Acetato de sodio 3 1 2 0

Sulfato de magnesio 1 0 0 0

Fenilacetato de sodio 1 1 0 0

Acetato de butilo 1 3 0 0

Acetato de amilo 1 3 0 0

Acido cítrico 2 1 0 0

Penicilina 0 0 0 1

Dimetilpoliciloxano 4 2 2 1

Acido ascórbico 0 1 0 0

Fermentación aerobica:Como fuente de carbono usaremos a la glucosa, debido a que la sacarosa tiene un menor riesgo de inflamación que la glucosa, sin embargo ambos tienen que ser manejados cuidadosamente porque pueden ser dañinos para la salud.

Antiespumante:Como antiespumante usaremos el acido ascórbico ya que el dimetilpolisilioxano es extremadamente riesgoso para la salud; por otro lado podríamos usar acido cítrico pero con respecto al acido ascórbico este presenta un mayor riesgo para la salud.

Crecimiento bacteriano:Para el crecimiento microbiano podemos usar licor de maíz(glucosa) o el sulfato de amonio, en vista que tienen el mismo riesgo, sin embargo decidimos usar la glucosa porque el sulfato de amonio en presencia de otros compuestos puede reaccionar formando compuestos mas toxicos lo que ocasionaría problemas en la planta productora de penicilina.

Acidificación:En esta etapa preferimos usar el acetato de butilo por el hecho de que el acetato de amilo no cuenta con toda la información necesaria en su ficha de seguridad por lo que el acetato de butilo sea hace un reactivo mas seguro.

Cristalizacion:Para la cristalización tenemos dos opciones el acetato de potasio y el acetato de sodio, pero podemos ver en el cuadro que el acetato de sodio es bastante riesgoso para la salud, es altamente inflamable y tiene mayor reactividad por lo que lo consideramos mas peligroso.

3. ANALISIS DE PROCEDIMIENTOSTopologia A: No se selecciono debido a que presenta multiples operaciones con mayor cantidad de desechos contaminantes y debido que al usar carbón activado esta técnica puede ser problemática porque, por ejemplo, al usar con cloruro de zinc los residuos del cinc pueden permanecer en el producto final, aun después de lavado.

Topologías B, C y D: no se seleccionaron debido a la gran cantidad de solventes utilizados en el procedimiento de extracción, siendo estos riesgosos para la salud y con grado de inflamabilidad.

Topología E: Se selecciono debido a que no utiliza solventes en las primeras etapas solo en la etapa de cristalización que se utiliza como solvente el Acetato de Potasio que resulta ser más seguro y las operaciones utilizadas no hacen uso de sustancias peligrosas ni contaminantes.

4. DECISIÓN Se selecciono la TOPOLOGIA E debido a que no utiliza solventes en las primeras etapas solo en la etapa de cristalización que se utiliza como solvente el Acetato de Potasio que resulta ser más seguro y las operaciones utilizadas no hacen uso de sustancias peligrosas ni contaminantes.

5. TOPOLOGIA MAS SEGURA