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Conclusiones del accidente de Toulouse:aplicación a la estimación de pérdidas
por explosiones
Luis Bravo de la IglesiaGerente del Área de Seguridad IndustrialITSEMAP Servicios Tecnológicos MAPFRE
INTRODUCCIÓN
El día 21 de septiembre de2001 a las 10.15 horas se produjouna explosión en un silo de al-macenamiento de nitrato amó-nico en la planta química AZF alsur de Toulouse (Francia).
La fábrica y sus inmediacio-nes quedaron devastadas y seprodujeron 31 muertes y dañosmateriales hasta distancias detres kilómetros.
Las trágicas consecuencias deeste accidente ponen de mani-fiesto un riesgo infravalorado,tanto desde el punto de vista delas medidas previstas en la ges-tión de la seguridad, que se ma-nifestaron insuficientes o inade-cuadas, como en las derivadasde la planificación urbanística,con la implantación de numero-
sas actividades caracterizadaspor su vulnerabilidad ante even-tos de este tipo.
Por otro lado, la singularidadde este tipo de accidentes haceque las estimaciones de pérdi-das previsibles se realicen sobrela base de ensayos y supuestoscon altas dosis de incertidum-bre respecto de las condicionesreales.
Con el fin de avanzar en elconocimiento de los efectos delas explosiones, personal de IT-SEMAP se desplazó a la zona delaccidente para recabar datos delas consecuencias del accidente, y así validar o corregir ciertosparámetros empleados en la es-
timación de consecuencias deeventos de este tipo.
En el presente artículo se re-cogen las principales conclusio-nes de un estudio relativo alanálisis de las consecuencias dedicho accidente, de manera quese aportan parámetros que su-ponen un avance en el conoci-miento técnico para la estima-
ción de pérdidas previsibles(PML) de industrias análogas.
EL NITRATO AMÓNICO
El nitrato amónico es usadoampliamente como base deabonos nitrogenados. En con-diciones normales de presión ytemperatura es un sólido cris-talino incoloro o blanco y sinolor. Su punto de fusión es de
169,6 ºC, mientras que su puntode ebullición es de 210 ºC si biense descompone a temperaturasinferiores.
No es una sustancia combus-tible pero sí comburente, de ma-nera que puede contribuir al ini-cio de un incendio e intensifi-carlo en presencia de materialescombustibles, confiriendo a sumezcla con éstos propiedadesde «explosivo».
Asimismo es posible la des-composición violenta de nitratoamónico sin impurezas orgáni-cas, si bien para ello es necesariala existencia, al menos local-mente, de condiciones de pre-sión y temperatura elevadas.
«Las trágicasconsecuencias de este
accidente ponende manifiesto un riesgo
infravalorado, tantodesde el punto de vista
de las medidas previstasen la gestión de
la seguridad, que semanifestaron
insuficientes oinadecuadas, como en
las derivadas dela planificaciónurbanística, conla implantación
de numerosas actividadescaracterizadas por
su vulnerabilidad anteeventos de este tipo.»
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Vista general de la fábrica después de la explosión.
EL ACCIDENTE
La explosión se produjo en elhangar número 221 de almace-namiento de nitrato amónico yprovocó un cráter de 50 metrosde diámetro y 10 metros de pro-fundidad. Las edificaciones yequipos de proceso en un radiode unos 150 metros resultarondemolidos. La explosión fue re-gistrada como equivalente a unsismo de 3,5 grados en la escalade Richter.
La causa apuntada como másprobable sería un fallo en la ges-tión de residuos de un compues-to de cloro, de apariencia simi-lar al nitrato amónico, del que se
ANTECEDENTES DESINIESTROS
La explosión más grave de ni-
trato amónico tuvo lugar enOpau (Alemania) en 1921. El ac-cidente fue debido a negligencia y desconocimiento de la verda-dera peligrosidad que presentaeste compuesto. La causa del ac-cidente se cree que fue el uso deexplosivos para la disgregaciónde pilas de nitrato amónicoapelmazado.
Este método había sido apli-cado rutinariamente con ante-rioridad. Nunca más lo fue: losexplosivos colocados actuaroncomo detonante de toda lamasa. Las consecuencias de laexplosión fueron devastadoras.Los efectos se notaron a más de25 kilómetros de distancia. Mu-rieron 562 personas. La cantidadde nitrato amónico involucradofue estimada en más de 4500 to-neladas.
LA INDUSTRIA
La fábrica de AZF, pertene-ciente a la empresa Grande-Poi-roisse filial de TotalFinaElf, ocu-pa una extensión de aproxima-damente 62 hectáreas y seencuentra situada en un polígo-no industrial al sur de la ciudadde Toulouse. El acceso a las ins-talaciones se realiza a través dela N-20 (conocida como carrete-ra de España).
La industria está dedicada a laproducción de fertilizantes ni-trogenados y productos quími-
cos intermedios (320.000 t/añode urea y 280.000 t/año de nitra-to amónico como productosmás significativos)
La fabrica comenzó su activi-dad en los años 20 y ha sufridodiferentes modificaciones. Sinembargo, el almacenamiento denitrato amónico se lleva a caboen hangares de la primera etapade actividad.
El hangar en el que se produ-jo el accidente contenía aproxi-madamente 200-300 toneladasde nitrato amónico que estabanalmacenadas a granel, al pa-recer por encontrarse fuera deespecificación comercial (encuanto a tamaño y apariencia).
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ha podido comprobar su reacti- vidad con éste.
Por otro lado, las sobrepre-siones producidas y, por tanto,los efectos pudieron verse incre-mentados por el grado de confi-
namiento que presentaba el al-macenamiento (las dimensionesdel hangar 221 eran de 25 me-tros de largo, 8 de ancho y de 2 a4 metros de alto).
LOS DAÑOS
En cuanto a los daños perso-nales, los efectos de la explosiónprovocaron la muerte de 31 per-sonas, 30 de ellos en la propia
Vista general de la fábrica antes de la explosión.
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y el tamaño (longitud caracterís-tica) de la masa explosiva.
Esta «distancia escalada» res-ponde a la siguiente expresión:
rr =3√meq TNT
donde,
• r es la distancia escala-da.
• r es la distancia al cen-tro de la explosión y
• meqTNT es la masa equivalentede TNT del explosivo
De esta manera se puede infe-rir que, partiendo de una deter-minada explosión, para obtenerpor ejemplo un cráter del doblede diámetro, sería necesaria unacantidad de explosivo ocho ve-ces la de partida.
A partir de esta «distancia es-calada» diferentes autores hanestimado el pico de sobrepre- sión producido en la explosión, variable más representativa parala estimación de los daños.
Los daños materiales conse-cuencia de una explosión a par-tir del nivel de sobrepresión
pueden evaluarse de acuerdocon los datos expresados en latabla siguiente.
• η eficiencia de la explo-sión
• m masa de sustancia quecausa la explosión (kg)
• H d energía específica de
descomposición delmaterial considerado(J/kg)
• H TNT energía específica dedescomposición delTNT (4,76.106 J/kg)
La eficiencia de la explosiónh es dependiente tanto de la re-actividad de la sustancia de quese trate como de las condicio-nes en que tenga lugar la explo-sión, principalmente el confina-miento.
De acuerdo con los estudiosreflejados en la publicación Am- monium Nitrate Guide de laFMA (Fertilizer Manufacturer As-sociation) la eficiencia máximaconsiderada para el nitratoamónico es del 25%.
Por otro lado, los efectos, tan-to cualitativos (cráter, sobrepre-sión, ruido) como cuantitativos(valores de las variables asocia-das a la explosión), guardan unafuerte dependencia de un pará-
metro denominado «distanciaescalada», análogo a la relaciónentre la distancia a la explosión
planta de AZF e inmediaciones, y más de 2.400 resultaron heri-das.
Se localizaron daños materia-les a distancias superiores a tres
kilómetros del lugar de la explo-sión, entre los que se han extraí-do los siguientes datos:
• 25.000 viviendas dañadas• 11.000 viviendas con dañosmayores• 300 empresas afectadas• 1.400 habitaciones dañadas entres residencias universitarias• Tres centros universitarios• 70 colegios y guarderías afec-tados• Un hospital seriamente daña-do• Un estadio de fútbol seria-mente dañado• Un centro de ocio seriamentedañado• En conjunto se estiman unaspérdidas del orden de EUR 2.000millones.
ESTIMACIÓN DE LOSDAÑOS CONSECUENCIADE LAS EXPLOSIONES
Tradicionalmente la estima-ción de consecuencias de ex-plosiones se realiza a través delmodelo de masa equivalente deTNT, cuya simplicidad permitepredecir los alcances de las con-secuencias con herramientassencillas, circunstancia muy im-portante desde el punto de vistaasegurador, en la medida enque reduce los costes de sus-cripción.
Para ello, la masa del materialpotencialmente explosivo secorrige de acuerdo con la ener-gía de descomposición caracte-rística y un factor de eficiencia,el cual viene determinado por lareactividad de la sustancia, elconfinamiento en que tiene lu-gar la explosión, etc.
Para ello se emplea la si-guiente expresión:
meq TNT = η m H d / H TNT
donde:
• meq TNT masa equivalente deTNT (kg)
Pico de
sobrepresión Daños
∆Pmax (bar)
0,01 Rotura de algún cristal
0,02 Daños en techos de viviendas. 10% de las ventanas rotas
0,03 Viviendas habitables después de reparaciones simples. Daños
estructurales menores
0,03-0,07 Rotura de cristales. Daños en marcos de ventanas
0,07 Rotura de todos los cristales de las ventanas
0,07-0,15 Habitables tras grandes reparaciones. Tejados dañados, 25% de
todas las paredes han fallado. Daños en marcos y puertas. Rotura
de paneles de fibrocemento. Desprendimiento de paneles de
aluminio o acero
0,16-0,20 Colapso parcial de estructuras de hormigón, destrucción total de
viviendas ordinarias
0,20-0,27 La maquinaria pesada industrial sufre daños leves. Rotura de
tanques de almacenamiento de líquidos, colapso de estructuras
metálicas en edificios de construcción ordinaria
0,35 Los daños no son reparables. Entre el 50 y el 75 % de las paredes
exteriores están dañadas
0,47 Vuelcos de vagones
0,50 Rotura de paredes de ladrillo. Las casas requieren demolición
0,70 Demolición del 75% de las casas
1-2 100% destrucción
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– Existe un gran efecto de ate-nuación del pico de sobrepre-sión por efecto de la existenciade estructuras (dos o más edifi-cios) que produzcan apantalla-
miento respecto del lugar enque tiene efecto la explosión.– La singularidad que supone elcauce del río, en cuanto a la«conducción» de la onda de pre-sión, hace que los efectos sobrelas estructuras a lo largo del mis-mo sean sensiblemente superio-res a los esperados según losmodelos anteriores.
En la gráfica de esta página semuestra la influencia de los dosúltimos factores en los nivelesde sobrepresión obtenidos res-pecto de los previstos, así comouna evaluación de los dañosasociados
CONCLUSIONES
De las consecuencias deriva-das de este accidente y del aná-
CONSIDERACIONESRESPECTO DELA APLICABILIDADDE LOS MODELOS
AL ACCIDENTEDE TOULOUSE
Con el fin de recabar datos fe-hacientes y objetivos respectode las consecuencias de la ex-plosión de AZF se realizó unainspección in situ con el fin de validar o, en su caso, corregir losparámetros de cálculo de losmodelos anteriormente descri-tos.
En líneas generales se obtie-
nen resultados acordes con losefectos calculados según losmodelos, con las siguientes sal- vedades:– La eficiencia estimada para laexplosión del nitrato amónicosería del orden del 60%, notable-mente superior a la anterior-mente propuesta por la FertilizerManufacturer Association, queseñala un valor del 25%.
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lisis de las mismas se extraen lassiguientes conclusiones:
• El accidente de Toulouse ha vuelto a poner de manifiesto las
consecuencias devastadoras dela explosión de almacenamien-tos de nitrato amónico, riesgoque se tenía por «controlado» enel sector.• En consecuencia, deben re- visarse los Sistemas de Gestiónde Seguridad (SGS) de las in-dustrias que realizan este tipode actividad de manera que seasegure el control del riesgo,tanto en lo que respecta a lasmedidas preventivas (incom-
patibilidades, actividades, etc.)como a las tendentes a la re-ducción de las consecuencias(cantidades máximas, segrega-ción, etc.)• Los hallazgos respecto delgrado de reactividad del nitratoamónico como explosivo hacenque deban ser revisadas las esti-maciones de pérdidas derivadasde accidentes de este tipo. s
Dañoscatastróficos
Daños graves
Daños leves
100 1000500 100005000
0,01
0,1
1
Distancia a la explosión (m)
P i c o
d e
l a
s o b r e p r e s i ó n
( b a r )
Efecto del apantallamiento
Efecto del cauce del río
Exposición normal
Sobrepresiones y daños estimados en la explosión de Toulouse en función de la distancia y de los condicionantes orográficos.