Con dicha herramienta predictiva se pueden identificar y delimitar zonas de operación seguras en los reactores químicos de las industrias, en las cuales existen procesos que liberan espontáneamente grandes cantidades de energía difíciles de controlar, y que provocan aumentos tan drásticos de la temperatura, que incluso pueden poner en riesgo la vida del personal.
En gran parte de las industrias del mundo –petroquímicas,
farmacéuticas, de fertilizantes, alimentos, tratamiento de aguas, entre otras–
existen reactores químicos, que son la unidad de operación donde se transforman
materias primas o reactivos en productos o subproductos. Como su rendimiento
depende de la calidad de lo producido, se consideran como el corazón de una
planta química.
La metodología, propuesta por el doctor en Ingeniería
Química Juan Carlos Ojeda Toro, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL)
Sede Manizales, se puede aplicar a sistemas de toda naturaleza que presenten
problemas de estabilidad o que sean muy variantes en el tiempo, y en cualquier
proceso que involucre reacciones exotérmicas.
Una explosión exotérmica ocurre cuando una reacción química
de esta naturaleza está fuera de control y el sistema de enfriamiento del
reactor no es capaz de controlarla, especialmente porque no se puede contener
la cantidad de material reactivo usado en los procesos industriales.
Un ejemplo más o menos reciente de este fenómeno sucedió el
4 de agosto de 2020 en Beirut, capital del Líbano, cuando una explosión por
acumulación de nitrato de amonio (sustancia usada en la manufactura de
fertilizantes y explosivos) dejó más de 200 muertos y 6.500 heridos.
Dicho accidente se presentó porque una enorme cantidad de
nitrato de amonio almacenada en un depósito del puerto entró en contacto
con un iniciador de fuego, propiciando las condiciones suficientes para que se
desencadenaran reacciones de descomposición del nitrato amonio (altamente
exotérmicas), las cuales liberaron gases que después provocaron sucesivas
detonaciones en serie y una gran explosión que arrasó con sus alrededores.
Herramienta para la prevención
“Con la metodología, estudiamos y caracterizamos el
comportamiento de algunos sistemas reactivos exotérmicos que han sido los
iniciadores de grandes accidentes industriales en diferentes condiciones de
operación”, señala el investigador Ojeda.
Así, revisó el caso de Bhopal (India, 1984), en el un exceso
de la elevación de la temperatura provocó el derramamiento de un gas altamente
tóxico sobre la ciudad, que terminó con la vida de unas 30.000 personas.
También el desastre de Kursk (Rusia, 2000), donde la energía liberada por una
reacción espontánea provocó la detonación de uno de los torpedos de un
submarino nuclear, su hundimiento y la muerte de los 118 marinos a bordo.
El investigador señala que “para aplicar la herramienta que
propongo, la industria debe contar con un modelo cinético verificado
experimentalmente (usado para predecir el rendimiento de productos); además se
deben tener en cuenta las características del reactor y las condiciones
normales de operación.
“Después se obtendrán diagramas que mostrarán las regiones
que se pueden controlar térmicamente según las condiciones de los sistemas, y
las regiones que se deben evitar por todos los medios posibles para que no se
presenten comportamientos atípicos y no ocurran cambios de fases indeseados,
como por ejemplo pasar de una mezcla líquida a una gaseosa”, amplía.
Según el investigador, es más importante tener claridad
sobre las propiedades fisicoquímicas de las sustancias que se manipulan en una
industria –porque muchas reacciones de este tipo se forman por accidente– y no
en el proceso de generación de un producto. Por ejemplo, se debe evitar
almacenar grandes cantidades de una sustancia reactiva en un mismo depósito.
El doctor Ojeda concluye que la investigación es una forma
de llamado a tomar conciencia, ya que a través de la evaluación de riesgos se
puede garantizar una adecuada operación de los sistemas, mediante la cual se
protejan no solo la integridad del producto, los equipos y la infraestructura,
sino ante todo de las vidas de los operarios y de comunidades aledañas a la
planta.
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