Czynniki mające wpływ na ryzyko w instalacjach procesowych

Czynniki mające wpływ na ryzyko w instalacjach procesowych

W instalacjach procesowych istnieje wiele czynników, od których zależy poziom ryzyka. Można tu wymienić m. in.:

• jakość projektu instalacji procesowej,
• ilość, rodzaj i właściwości substancji niebezpiecznej,
• rodzaj operacji procesowej,
• zakres parametrów operacyjnych procesu,
• lokalizacja instalacji,
• rodzaj i niezawodność warstw zabezpieczeń, ich efektywność oraz czas reakcji,
• stan zarządzania bezpieczeństwem i ryzykiem.

Jakość projektu instalacji procesowej

Ważnym elementem wpływającym na bezpieczeństwo instalacji procesowych jest jakość projektu tych instalacji, zgodność projektu z obowiązującymi standardami i przepisami a także wykonawstwo zgodnie z projektem, testowanie i rozruch. Należy zaznaczyć, że prawidłowy projekt dotyczy zarówno części technicznej tj. budowy instalacji i rozmieszczenia poszczególnych urządzeń z zachowaniem bezpiecznych odległości jak również planowania pracy na instalacji (rodzaj wykonywanych czynności, liczba pracowników, rozmieszczenie pomieszczeń biurowych i socjalnych, występowanie stref zagrożenia wybuchem itp.).

Dodatkowym czynnikiem jest wiek instalacji, świadczący w przypadku starych instalacji o ich zużyciu i konieczności konserwacji. Kolejnym elementem są czynniki specjalne takie jak: warunki geologiczne, meteorologiczne czy polityczna stabilność.

Ilość, rodzaj i właściwości substancji niebezpiecznej

Ilość stosowanej substancji niebezpiecznej decyduje o potencjalnej wielkości uwolnienia. Uwolnienie substancji niebezpiecznej stanowi zagrożenie dla instalacji w zależności od jej rodzaju i właściwości fizyko-chemicznych. Właściwości takie jak: stan skupienia, zapach, temperatura zapłonu, temperatura samozapłonu, granice wybuchowości, gęstość, prężność par, gęstość par względem powietrza, rozpuszczalność w wodzie, reaktywność są zwykle podawane w kartach charakterystyki substancji niebezpiecznych. Istotne są także informacje na temat toksyczności substancji (dawka śmiertelna LD₅₀), postępowania z niebezpieczną substancją, sposobu magazynowania i przechowywania, również zawarte w kartach charakterystyki. Na podstawie tych informacji można wnioskować jak dana substancja będzie się zachowywała po uwolnieniu (po wypływie do otoczenia) oraz jak może wpłynąć na wielkość skutków danego zdarzenia awaryjnego. 

Rodzaj operacji procesowych

Operacje jednostkowe w instalacjach mogą obejmować procesy fizyczne, które nie powodują zmiany właściwości chemicznych substancji, lub procesy chemiczne, które związane są ze zmianą składu chemicznego. Procesy fizyczne stanowią głównie operacje przyjmowania, magazynowania, dystrybucji a także mieszania lub rozdzielania, przelewania, przesypywania, mielenia oraz ruchu ciepła. W zależności od rodzaju operacji dobierane są odpowiednie urządzenia technologiczne. Integralność procesu i urządzeń jest szczególnie istotna dla zapobiegania utracie szczelności, skutkującej uwolnieniom substancji niebezpiecznych. W przypadkach procesów chemicznych szczególne znaczenie mają procesy związane z utratą kontroli nad ich przebiegiem lub procesy rozkładu termicznego tych substancji.

Zakres parametrów operacyjnych procesu

Przemysł procesowy charakteryzuje się ogromną różnorodnością stosowanych substancji i procesów, jak również urządzeń technologicznych. Warunki prowadzenia procesów ? wielkości parametrów operacyjnych, szczególnie ciśnienia i temperatury, rodzaj i poziom zastosowanych rozwiązań technologiczno ? procesowych, a także złożoność procesów mają znaczący wpływ na bezpieczeństwo instalacji procesowych.

Każdy proces technologiczny prowadzony jest w ściśle określonych zakresach parametrów operacyjnych tj. pomiędzy górną i dolną granicą. W przypadku zmiany warunków pracy zakres ten może zostać rozszerzony do tzw. zakresu bezpieczeństwa. W sytuacji awaryjnej, w przypadku większego odchylenia od zadanych parametrów operacyjnych mamy do czynienia z zakresem niedopuszczalnym (awaryjnym).

Lokalizacja instalacji

Wpływ na ryzyko związane z funkcjonowaniem instalacji procesowych ma ich lokalizacja pod względem zachowania bezpiecznych odległości:

• na terenie zakładu (patrz jakość projektu instalacji)
• na obszarze w otoczeniu zakładu.

W otoczeniu zakładu należy uwzględnić odległości od sąsiadujących instalacji oraz od istotnych elementów infrastruktury i środowiska tj. od osiedli mieszkaniowych, od obiektów użyteczności publicznej, od budynków zamieszkania zbiorowego, od obszarów chronionych, od upraw wieloletnich, od dróg krajowych oraz od linii kolejowych o znaczeniu państwowym.

Niekorzystna lokalizacja instalacji może przyczynić się do zwiększenia zagrożenia awarią przemysłową lub pogłębienia jej skutków, lub powodować wystąpienie efektu domino.

Rodzaj i niezawodność warstw zabezpieczeń

Zapobieganie i ochrona przed wystąpieniem zdarzeń awaryjnych realizowane są poprzez nadzór i utrzymywanie właściwych warunków pracy oraz zapewnienie środków technicznych i organizacyjnych warunkujących utrzymanie wysokiej niezawodności technicznej oraz kultury bezpieczeństwa i kompetencji pracowników. Właśnie niezawodność zastosowanych systemów zabezpieczeń (technicznych i organizacyjnych) jest bardzo istotnym czynnikiem wpływającym na wielkość ryzyka powstania awarii.

Każda instalacja w zakładzie o dużym lub zwiększonym ryzyku posiada określone systemy zabezpieczeń, których celem jest nie dopuścić do niepożądanego uwolnienia substancji niebezpiecznych do otoczenia. Wg najlepszej praktyki zarządzania bezpieczeństwem działanie systemów zabezpieczeń jest trójkierunkowe ? dotyczy równolegle rozwiązań w zakresie trzech warstw zabezpieczeń: zapobiegania (przed wystąpieniem zdarzenia awaryjnego), ochrony (przed rozwinięciem scenariusza awaryjnego) i przeciwdziałania (minimalizacji skutków). Warstwy zabezpieczeń uruchamiają się sekwencyjnie jedna po drugiej. Niezadziałanie warstwy poprzedniej uruchamia kolejną. Każda warstwa zabezpieczeń jest niezależna względem siebie i funkcjonuje w innym obszarze warunków operacyjnych i środowiskowych. Ilość systemów w poszczególnych warstwach zabezpieczeń jest dostosowana do danej instalacji, stosowanych substancji niebezpiecznych i potencjalnego zdarzenia awaryjnego określonego w scenariuszu awaryjnym.

Efektywność warstw zabezpieczeń

Efektywność (skuteczność) zależy od jakości funkcjonowania systemu zarządzania bezpieczeństwem. Wyraża sprawności działania danego systemu bezpieczeństwa i ochrony zapobiegającego stratom. Celem wdrożenia skutecznych systemów zabezpieczeń jest sekwencyjne powstrzymanie krytycznego rozwoju scenariuszy awaryjnych.

Czas reakcji

Czas reakcji jest to całkowity czas potrzebny na uruchomienie danego systemu bezpieczeństwa oraz czas, jaki jest potrzebny na całkowite unieszkodliwienie zdarzenia awaryjnego.

Czynniki ryzyka są ze sobą ściśle powiązane. Parametry operacyjne, takie jak wysokie ciśnienie czy temperatura powodują naprężenia, które muszą być uwzględnione w projekcie instalacji. Wymagają one zastosowania odpowiednio wytrzymałych materiałów. Jednakże same odchylenia parametrów procesowych nie są problemem, natomiast w połączeniu z dużą ilością zastosowanych substancji niebezpiecznych mogą doprowadzić do katastroficznych skutków. W przypadku zlokalizowania instalacji w pobliżu aglomeracji miejskich oddziaływania potencjalnej awarii może powodować katastroficzne skutki nie tylko dla pracowników zakładu ale również dla okolicznych mieszkańców. Koniecznym rozwiązaniem jest zastosowanie niezawodnych systemów zabezpieczeń.

Złożoność instalacji procesowych, coraz większa liczba osób narażonych na skutki potencjalnych awarii, możliwość powstania ogromnych strat materialnych oraz środowiskowych powodują konieczność zrozumienia zagrożeń oraz ryzyk w celu zapewnienia bezpiecznych warunków eksploatacji instalacji. Identyfikacją zagrożeń oraz określeniem ryzyka wystąpienia scenariusza awaryjnego zajmuje się analiza ryzyka stanowiąca element systemu zarządzania bezpieczeństwem i ryzykiem procesowym.

Wymienione wyżej czynniki nie wyczerpują wszystkich możliwych. Ponadto liczne zmiany techniczno-organizacyjne powstające w trakcie prowadzenia procesu powodują powstawanie nowych ryzyk i zanikanie innych. Dlatego też proces analizy ryzyka i zarządzania ryzykiem powinien być dynamiczny i adaptujący się do występujących zmian.

Bibliografia:

1. Kotynia A. 2019. Praca doktorska pt.: Ocena ryzyka wystąpienia poważnej awarii przemysłowej z wykorzystaniem logiki rozmytej. Politechnika Łódzka. Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska.
2. Markowski A.S. 2010. LOPA as a paramount PSA method for the chemical industry. CHISA 2010, ECCE 7, .Symposium on safety in chemical industry, paper F2.3.
3. Borysiewicz M., Markowski A.S. 2002. Kryteria akceptowalności ryzyka poważnych awarii przemysłowych. CIOP, Warszawa.
4. Kaplan S., Garrick J. 1981. On The Quantitative Definition of Risk. Risk Analysis 1 (1), 11-27.
5. Money J., Gordon W. 2002. The derivation and use of population data for major hazard accident modeling. Contract Research Report 410/2002. Health and Safety Executive, UK.