27 may. 2013

Análisis de consecuencias de accidentes graves de sustancias tóxicas en el aire

TOXIC
Análisis de consecuencias de accidentes graves de sustancias tóxicas en el aireU
TOXIC es una aplicación informática que permite realizar el estudio de la distribución espacial y evolución temporal de la concentración de sustancias tóxicas en la atmósfera, la determinación de las zonas de riesgo, la zonificación de las consecuencias derivadas del accidente y de las zonas de evacuación propuestas.
TOXIC está diseñado para ser utilizado en ordenadores PC-compatibles bajo entorno "Windows", versión 95 o superior.
Pantalla de presentación del programa
Pantalla de presentación del programa
La aplicación informática TOXIC, consta de una serie de módulos o menús que permiten la realización de todos los supuestos incidentales que se pueden presentar en un establecimiento industrial en el que estén presentes sustancias peligrosas con riesgo de generar nubes tóxicas.
Los principales módulos que presenta la aplicación TOXIC, son los siguientes:
  1. Un menú principal, que permite el acceso al resto de menús del programa
  2. Un menú de acceso al módulo de cálculo de los supuestos accidentales que se deseen
  3. Un menú de análisis de zonas de riesgo
  4. Un menú de análisis de zonas de vulnerabilidad
  5. Un menú de presentación de resultados donde se incluyen los datos del estudio realizado, representaciones cartográficas, representaciones gráficas, listados de fugas, evaporaciones, etc. alcance de proyectiles.
Para el estudio de las distribuciones de fugas, evaporaciones y dispersión de gases tóxicos en el aire, se utilizan una serie de modelos matemáticos cuyas formulaciones, hipótesis y limitaciones se presentan se han presentado en esa página.
Para el análisis de consecuencias, se ha utilizado la Metodología Probit, que también está explicada anteriormente.
TOXIC está dotado de un módulo de presentación de resultados que permite visualizar en pantalla y obtener copias por impresora de:
  • Listados alfanuméricos de los resultados.
  • Representación gráfica de resultados en diagramas cartesianos.
  • Representación cartográfica de los resultados, conteniendo las zonas afectadas (intervención y alerta) y las isolíneas correspondientes al análisis de consecuencias y vulnerabilidad.

Menú principal

Es la pantalla que permite acceder a estudios nuevos, estudios ya realizados y a la base de datos de sustancias con todas sus propiedades.
Pantalla principal de acceso al programa
Pantalla principal de acceso al programa

Listado de estudios

Es el conjunto de todos los estudios y supuestos accidentales que se han desarrollado anteriormente y que se almacenan automáticamente en una carpeta adicional denominada estudios. Contienen todos los datos de cada estudio, resultados, representaciones cartográficas, gráficos, etc.
Pantalla de acceso a los estudios y resultados
Pantalla de acceso a los estudios y resultados
Por ejemplo, en la figura anterior se puede ver el estudio realizado y almacenado bajo el título "fuga de cloro" y con el nombre "fugcloro". A partir de su selección se acceden a todas las pantallas de resultados.

Listado de sustancias

Como se ha indicado, en la ventana de listado de sustancias aparecen todas las sustancias peligrosas almacenadas en la base de datos del sistema. Para cada sustancia se presentan datos físico-químicos, termodinámicos y toxicológicos.
Pantalla de acceso a las propiedades de las sustancias
Pantalla de acceso a las propiedades de las sustancias

Estudio nuevo: módulos de cálculo

En el menú principal, eligiendo la opción Estudio Nuevo, se entra en el cálculo propiamente dicho. Todo accidente que genere una nube tóxica tiene su origen en una fuga de un recipiente o tubería. Nos podemos encontrar con fugas continuas, semicontinuas e instantáneas. Además, fugas de gas, de líquido y bifásicas. Todos los casos posibles se analizan en este módulo de cálculo.
Módulo de cálculo de fugas
Como se ha explicado anteriormente, si los datos de fuga requeridos no se disponen, se entra automáticamente en el módulo de fugas, en el que aparece una pantalla que requiere los siguientes datos:
Pantalla de acceso al cálculo de fugas, caso de fuga de tubería
Pantalla de acceso al cálculo de fugas, caso de fuga de tubería
Tanto en el caso de fuga de tubería como de depósito, los datos necesarios para la realización del modelo son elementales y se refieren a la sustancia, datos del almacenamiento, diámetro de la fisura, etc. Además hay que introducir los datos del tipo de depósito: esférico, horizontal o cilíndrico. Se calcula la cantidad en su interior según el grado de llenado y mediante pantallas interactivas se ubica la posición de la fuga.
Módulo de cálculo de evaporaciones
Si la fuga ha sido de líquido o de un gas licuado, se habrá formado un charco del que se producirá una evaporación, que puede dar lugar a la emisión de grandes cantidades de sustancia. El programa permite el cálculo de los caudales de evaporación para determinar las cantidades de gas tóxico que se pueden generar.
Los datos de los que parte el cálculo de la evaporación de charco son los que proceden del cálculo de la fuga correspondiente, pero pueden ser cambiados si se desea.
Pantalla de acceso al cálculo de la evaporación de charco
Pantalla de acceso al cálculo de la evaporación de charco
Dependiendo de los valores de la temperatura de ebullición de la sustancia y de la temperatura ambiente, se estará en el caso de líquidos hirvientes o no hirvientes, y se pedirán unos datos u otros.
El resultado de la evaporación será un determinado caudal y una cantidad evaporada en función del tiempo estimado para el que el líquido permanece evaporándose.
Módulo de cálculo de dispersión de nube tóxica
Como se ha explicado antes, si los datos referentes a la fuga de gas son conocidos, se entrará directamente en este módulo, o bien, si se ha llevado a cabo el cálculo correspondiente, una vez terminado éste, se presentará dicha pantalla con los resultados del cálculo anterior como parte de los datos de entrada.
Pantalla de acceso al módulo de cálculo de dispersión de nube tóxica
Pantalla de acceso al módulo de cálculo de dispersión de nube tóxica
Los datos necesarios para que el modelo calcule la dispersión son de carácter meteorológico, entre los que cabe destacar la categoría de estabilidad atmosférica, dirección y velocidad del viento y aspectos topográficos.
Una vez introducidos todos los valores, se pulsará el botón verde Aceptar. En la pantalla, aparecerán los valores de tiempo y distancia para poder comprobar a qué altura del cálculo se encuentra en cada momento. Dependiendo de los datos introducidos y del tipo de procesador, este cálculo puede alargarse hasta varios minutos.

Análisis de las Zonas de Riesgo

Una vez que se ha realizado el cálculo de dispersión de nube tóxica o bien se ha abierto un estudio anterior en el que este cálculo no se hubiera llevado a cabo, se realiza el cálculo de las zonas de riesgo según los criterios que aparecen en la Directriz Básica.
Pantalla de datos del estudio y resultados de las Zonas de Riesgo
Pantalla de datos del estudio y resultados de las Zonas de Riesgo
En la pantalla que aparece a continuación se presenta los datos principales del estudio y las zonas de riesgo (zona de intervención y zona de alerta). En la última línea de los datos del estudio que identifican el supuesto, se da el tiempo del instante de la fuga en el cual han sido calculadas las zonas de riesgo. Esto se debe a que el programa tiene la posibilidad de recalcular la distribución de la nube tóxica para un instante determinado comprendido entre el tiempo inicial y el tiempo final de cálculo.
Para cada una de las dos zonas de riesgo, se presenta el radio de dichas zonas, la anchura de la pluma y la superficie total.
Si a la hora de fijar la distancia final de cálculo en el módulo de cálculo de la dispersión, el usuario introduce un valor demasiado pequeño, de tal forma que antes de pararse el cálculo no se han alcanzado las concentraciones que definen las zonas de riesgo, el programa lo advertirá en esta pantalla, indicando, en el lugar del alcance máximo de la zona correspondiente que el valor es superior a la distancia final.

Análisis de vulnerabilidad

Una vez que se ha realizado el cálculo de dispersión de nube tóxica o bien se ha abierto un estudio anterior en el que este cálculo no se hubiera llevado a cabo, aparecerá activado, en el menú principal, el botón correspondiente a Análisis de Vulnerabilidad.
En la pantalla que aparece, se presentarán inicialmente los datos más importantes del estudio para poder identificar el supuesto y las dimensiones de las tres zonas de probabilidad de muerte (99%, 50% y 1%), dando el radio de dichas zonas, la anchura de la pluma y la superficie total.
Vuelve a aparecer el tiempo del instante de la fuga en el cual se ha realizado el análisis de vulnerabilidad, para poder recalcular la distribución de la nube tóxica para un instante determinado comprendida entre el tiempo inicial y el tiempo final de cálculo.
Pantalla de resultados del Análisis de Vulnerabilidad
Pantalla de resultados del Análisis de Vulnerabilidad
Si a la hora de fijar la distancia final de cálculo en el módulo de cálculo de la dispersión, el usuario introduce un valor demasiado pequeño, de tal forma que antes de pararse el cálculo no se han alcanzado las concentraciones que definen las zonas de vulnerabilidad, el programa lo advertirá en esta pantalla, tal y como se ha explicado en el apartado anterior.
Nota: Es indiferente realizar primero el análisis de las zonas de riesgo o el de vulnerabilidad.

Presentación de resultados

En el menú principal, se encontrará activado el botón Presentación de Resultados siempre que se hayan llevado a cabo los cálculos de dispersión de nube tóxica.
Aparecen varias opciones de las ya calculadas como análisis de las zonas de riesgo, zonas de vulnerabilidad y una opción nueva denominada zonas de evacuación.
  • Zonas de Riesgo: seleccionando esta opción, se requerirá, en una nueva ventana, la forma de presentación de las zonas de riesgo:
    • Resultados: se presentarán los resultados de la misma manera que en el apartado anterior, teniendo en cuenta que esta vez no existirá retardo alguno, ya que el cálculo ha sido realizado con anterioridad y los resultados almacenados.
    • Cartografía: se representan en un plano con la cartografía de la zona, las zonas de riesgo, así como la pluma correspondiente a la nube tóxica en la dirección del viento introducida en el módulo de cálculo.
    • Gráficos: se visualizará la gráfica que representa las zonas de riesgo, con las curvas de la zona de intervención y la zona de alerta en la misma gráfica.
Pantalla de acceso a presentación de resultados
Pantalla de acceso a presentación de resultados
  • Análisis de vulnerabilidad: seleccionando esta opción, se requerirá la forma de presentación del análisis de vulnerabilidad: resultados, cartografía o gráficos.
    • Resultados: se presentarán los resultados de la misma manera que en el apartado anterior, teniendo en cuenta que esta vez no existirá retardo alguno, ya que el cálculo ha sido realizado con anterioridad y los resultados almacenados.
    • Cartografía: se representará en un plano con la cartografía de la zona, tres circunferencias que corresponden a las probabilidades de muerte por inhalación del 99%, 50% y 1%. Así como, las plumas correspondientes, en la dirección del viento introducida en el módulo de cálculo.
    • Gráficos: se presenta el Gráfico de Probabilidades de Muerte en el eje X y el Gráfico de Probabilidades de Muerte en los ejes X e Y.
Pantalla de presentación de gráficos
Pantalla de presentación de gráficos
  • Zonas de Evacuación: seleccionando esta opción, se requerirá la forma de presentación de las zonas de evacuación: resultados o cartografía.
    • Resultados: se presentarán las distancias, anchos de pluma y áreas para las tres zonas de evacuación: edificios mal aislados, edificios regularmente aislados y edificios bien aislados. Estas zonas corresponden a las zonas de probabilidad de muerte del 0,01%, es decir, uno de cada 10.000 individuos.
    • Cartografía: se representará en un plano con la cartografía de la zona, tres circunferencias que corresponden a las tres zonas de evacuación consideradas. Así como, las plumas correspondientes, en la dirección del viento introducida en el módulo de cálculo.
Respecto a los gráficos (sean estos de concentración, probabilidades o de fugas), antes de cada gráfico se presenta una ventana con los límites de los ejes que se tomarán por defecto, pero que pueden ser cambiados.
Tanto para realizar el resultado de las zonas de intervención y alerta, como para el cálculo de vulnerabilidad, se puede representar gráficamente y cartográficamente en un instante final y en un instnate intermedio:
  • Realizar el cálculo para el instante final: de tal forma que, los resultados a presentar serán los correspondientes al instante final de cálculo, es decir, el instante en el que se haya frenado dicho cálculo.
  • Realizar el cálculo para un instante intermedio: en este caso, se deberá dar el instante en el que se quiere conocer los resultados. La distribución de la nube será la correspondiente a ese instante. Para ello, aparece una leyenda que indica el intervalo de tiempo en el que se ha realizado el cálculo y pide el instante de tiempo en el que se quiere presentar los resultados. Esto permite llevar a cabo un estudio de la evolución temporal de la nube tóxica formada.

Cartografía

Para acceder a la representación cartográfica de los resultados, basta con seleccionar dentro de la Presentación de Resultados, uno de los botones de Cartografía que aparecen en Zona de Riesgos, Análisis de Vulnerabilidad o Zonas de Evacuación. Hay que seleccionar uno u otro dependiendo de los tipos de resultados que se desean representar.
Pantalla de representación cartográfica de resultados
Pantalla de representación cartográfica de resultados
Planos de resultados: Habrá tantos como resolución se exija en el tratamiento y naturaleza del accidente. Normalmente, del orden de 7 u 8. En cada plano se presentarán las circunferencias correspondientes a las zonas representadas (dos, una en rojo y otra en azul, para las zonas de intervención y de alerta, respectivamente; tres, una en rojo, otra en azul y otra en verde, para las zonas de probabilidad de muertes del 99%, 50% y 1%, respectivamente, y otras tres, en los mismos colores que las anteriores, para las tres zonas de evacuación: edificios mal aislados, edificios regularmente aislados y edificios bien aislados). Cada circunferencia aparecerá con un número para su correcta identificación en la impresión en blanco y negro. Además se acompañará de una leyenda explicativa y del título del análisis, así como del número de plano que se está visualizando.
De la misma manera se obtienen los planos de consecuencias del análisis de vulnerabilidad y de las zonas de evacuación correspondientes.
Representación cartográfica del análisis de vulnerabilidad
Representación cartográfica del análisis de vulnerabilidad
Representación cartográfica de las zonas de evacuación
Representación cartográfica de las zonas de evacuación

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