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Introducción
A nivel mundial, la industria petrolera se encuentra entre las que más perjuicios ocasionan al medio ambiente, ya que esta pretende mantener la creciente demanda del crudo a través de una mayor explotación de este recurso natural; no obstante muchas de las empresas que forman parte de esta actividad han comenzado a desarrollar acciones para minimizar los daños que se originan al medio ambiente, debido a: la emisión de gases contaminantes, derrames de petróleo y la deforestación de zonas productivas (Díaz y Baujín 2020).
Los pasivos ambientales son zonas que, por el desarrollo de alguna actividad o proyecto, fueron contaminadas por sustancias peligrosas que se dispersaron. En el sector de los hidrocarburos, un pasivo ambiental es una instalación pozo o ducto abandonado inadecuadamente, suelo contaminado por efluentes o derrames, restos de residuos u otros. Para que sea considerado un pasivo ambiental, se requiere que genere daño o riesgo de daño al medio ambiente o a la salud de las personas (Díaz y Baujín 2020; Nilles y Goenaga 2019).
La importancia de la identificación y valoración de los pasivos ambientales en el sector de los hidrocarburos radica en que cualquier depósito o sitio que se encuentre contaminado o haya estado expuesto de una manera prolongada a sustancias de hidrocarburos u otros considerados como residuos peligrosos, ocasionan un daño potencial y vigente para el ambiente y la salud (Oblasser y Chaparro 2008, Posada 2017, Valdés 2011). Siendo así, todos estos residuos deben ser dispuestos con el fin de garantizar la mitigación del riesgo que representan y minimizar el daño que ocasionaron una vez que fueron generados (Cárdenas y Piñeros 2019).
El análisis cualitativo de riesgos se encarga de priorizar los mismos para el análisis, evaluando y combinando la probabilidad de ocurrencia con el impacto de dichos riesgos. Este proceso permite reducir el nivel de incertidumbre y concretarse en los riesgos de alta prioridad.
Una vez identificados y cuantificados los riesgos, se debe dar una respuesta oportuna a estos, para ello se establece un plan de gestión de riesgos a partir del análisis de causa y efecto. De esta información se desarrollarán e implementarán acciones preventivas y correctivas, la asignación de recursos de la organización, ya sea de presupuesto, así como, responsables de la ejecución e implementación (Cárdenas y Piñeros 2019, Díaz y Baujín 2020, Díaz 2021).
En correspondencia con lo anterior es necesario la caracterización del pasivo ambiental y la evaluación de los riesgos asociados para proponer un plan de gestión de riesgos que permita minimizar los peligros que se derivan de estos. Por tal motivo esta investigación presenta como objetivo general definir un plan de gestión de riesgo para el manejo del pasivo ambiental piscina de residuales de hidrocarburos de una comercializadora de combustibles.
Métodos
Caracterización del pasivo ambiental
La piscina de residuos petrolizados, constituye un pasivo ambiental petrolero que se generó por la acumulación de residuos provenientes de drenajes de los tanques de combustibles y otros desechos petrolizados (figura 1).
Las dimensiones aproximadas de la piscina son 100 x 60 x 0,4 m, con un estimado de residuos de 2400 m3 y la misma se encuentra ubicada en una depresión natural de un terreno sin impermeabilizar.
Con el objetivo de caracterizar el residuo contenido en la piscina fue analizada una muestra del mismo. La muestra petrolizada fue deshidratada con la finalidad de determinar el contenido de agua emulsionada y prepararla para los ensayos físico-químicos. Los métodos utilizados para la caracterización físico-química del residuo deshidratado se describen a continuación (tabla 1).
Tabla 1 Métodos de ensayos utilizados en el análisis de la muestra
| Ensayo | Método |
|---|---|
| Viscosidad cinemática a 100oC (mm2/s) | ASTM D445-2019 |
| Cenizas totales (% mm) | ASTM D482-2013 |
| Densidad a 15 °C (kg/m3) | ASTM D287-2012b |
| Densidad a 20 °C (kg/m3) | |
| oAPI | |
| Azufre total (% m/m) | ASTM D1552-2008 |
| Residuo de carbón (Micro) (% m/m) | ASTM D4530-2015 |
| Sedimentos en petróleo crudo (% v) | ASTM D4807-2005 (reaprobada 2015) |
| Valor calórico neto (kcal/kg) | ASTM D4809-2018 |
| Punto de fluidez en petróleo crudo ( °C) | ASTM D5853-2017a |
| pH(25 °C) | NC 32:2009 |
| Conductividad (25 °C) (µS/cm) | |
| Grasas y Aceites (G y A) (mg/kg) | APHA 5520:2017 |
| Hidrocarburos Totales (HCT)(mg/kg) | |
| HC Saturados (S) (mg/kg) | EPA 3540C:1996 |
| HC Aromáticos (A) (mg/kg) | |
| Resinas (R) (mg/kg) | |
| Asfáltenos (A)(mg/kg) | |
| Metales | LSA-PT-29, Medición por ICP-OES(método interno) |
Ubicación geográfica y caracterización geológica de la zona
Se emplearon imágenes satelitales para la ubicación de la piscina, lo que permite calcular la distancia a objetos vulnerables, corroborado mediante observación en visita realizada al área de estudio. La caracterización geológica de la zona proviene del Estudio de riesgos naturales de la entidad (Rubio et al. 2019). Se utiliza además el Mapa geológico digital de la República de Cuba escala 1:100 000.
Evaluación de riesgo
Referido a un accidente el riesgo se expresa en la magnitud de sus consecuencias y esta a su vez es directamente proporcional al nivel de vulnerabilidad de los componentes del medio físico ubicados en el área de efecto, por lo que es posible determinar el nivel de riesgo mediante la siguiente ecuación (Camejo y Alfonso 2016):
(1)
Donde:
R |
riesgo de accidente |
PA |
probabilidad de accidente |
VT |
vulnerabilidad de todos los elementos que pudieran ser afectados |
Identificación de los peligros que pudieran ocurrir
Para identificar los riesgos asociados al pasivo ambiental se realizó una visita al lugar y se determinaron cualitativamente las posibles afectaciones en el área circundante.
Los eventos peligrosos que pudieran producirse en este caso serían derrames e incendios. Estos traen consigo efectos peligrosos tales como: contaminación del suelo, aguas subterráneas y superficiales por la infiltración ahí presente, así como por desbordamiento en caso de la ocurrencia de algún fenómeno meteorológico. Además, producto de un incendio se puede producir calor por radiación y generarse humos tóxicos y sofocantes.
Derrame por desborde
Se considera que la piscina de residuales tiene una altura del talud de 0,7 m, y se asume un radio de efecto de 200 m, distancia máxima aproximada a la cual pueden llegar los residuos que se desbordan teniendo en cuenta que la pendiente es mínima.
Contaminación del suelo por infiltración
A partir de la caracterización geólogo-geomorfológica de la zona se conoce que el coeficiente de infiltración es muy elevado, lo que justifica la abundancia de procesos cársicos subterráneos de disolución originando cavernas y grietas. Se estima el riesgo según estas características y por el tiempo que lleva depositado el residual dentro del pasivo ambiental.
Calor de radiación por incendio
Para determinar el riesgo que representa un incendio y la magnitud de sus consecuencias la expresión siguiente define el flujo de calor radiante recibido a una distancia (d) a partir de una llama cualquiera (Camejo y Alfonso 2016):
(2)
Donde:
qr |
flujo de calor radiante recibido a distancia d desde el centro de la llama (BTU/hpie2). |
φ |
fracción del calor emitido que se convierte en radiación. |
ΔHc |
calor de combustión de los gases o vapores incendiados (BTU/lb). |
m |
caudal másico de gases o vapores quemados (lb/hr). |
d |
distancia desde el punto central de la llama hasta el punto considerado (pies). |
Para el cálculo del flujo de calor radiante se considera una fracción de calor emitido por radiación igual a 0,21, el poder calórico del residuo es de 9430 kcal/kg, la distancia es de 20 m, la densidad a 20°C es de 1,0275 g/cm3, el volumen de residuos de la piscina es de 2400 m3 y el tiempo aproximado de quema del residuo es de 7 días.
Se determina la masa del residuo, a partir de la densidad y del volumen, que será afectado por 0,7 ya que contiene un 30 % de agua. Se calcula el caudal másico referido a los 7 días que se quema la masa de residuo. Se compara el flujo de calor radiante qr con los valores expuestos en la bibliografía, relacionados con los daños a las personas y estructuras (Camejo y Alfonso 2016). A partir de los daños y la distancia se establece la probabilidad de ocurrencia de ese evento.
Humos sofocantes y tóxicos del incendio
Para un flujo másico igual al calculado anteriormente, se realiza un balance de masa global en la piscina, donde se considera que la cantidad de residuo existente es igual a la cantidad que se quema despreciando las cenizas producidas durante el proceso, por tanto, se calcula la carga de contaminantes presentes en el humo con la cual se estima la magnitud de las consecuencias de este efecto peligroso.
Método utilizado para estimar los niveles de riesgos
Para estimar los niveles de riesgo presentes se utiliza el método de matrices de riesgo, seleccionando una matriz simple de probabilidad de ocurrencia contra vulnerabilidad del medio físico. Para ambos indicadores se consideran las categorías: baja; media y alta, como aparece en la figura 2. Las celdas o cuadrículas rojas indican niveles altos de riesgos; las verdes, niveles aceptables y las amarillas indican niveles medios (Camejo y Alfonso 2016).
La probabilidad de ocurrencia de un accidente determinado depende del nivel de seguridad existente y se estima según la experiencia de accidentes ocurridos o por la influencia de agentes externos. La magnitud de sus consecuencias o afectaciones a la vida y salud humana, económicas y/o al medio ambiente están determinadas tanto por la magnitud del peligro, como por la vulnerabilidad de dicho entorno, determinado por la presencia de elementos que pueden ser afectados por los efectos peligrosos de un accidente.
A los componentes de los elementos vulnerables se les asigna una puntuación (tabla 2) para determinar el Factor de vulnerabilidad (FV) para cada efecto peligroso mediante la ecuación siguiente:
(3)
Tabla 2 Modelo general para la evaluación de la vulnerabilidad del entorno
| No. | Descripción de los elementos vulnerables presentes en el área de efecto | Existencia en el área (X) | Distancia aproximada(m) |
|---|---|---|---|
| Instalaciones en el área de efecto cuya actividad y usuarios podrían afectarse. Existe 1: 5 puntos, 2 o 3: 15 puntos, más de 3: 25 puntos | |||
| Hospital u otro centro de atención médica | |||
| Escuela o Círculo Infantil | |||
| Área o centro cultural, deportivo o recreativo | |||
| Terminal de transportación (ómnibus, ferrocarril, aérea, etc.) | |||
| Centro o área comercial o servicios | |||
| Edificio administrativo (de oficinas o sede de organismos) | |||
| Población residente en el área de efecto. Menos de 50:10ptos, de 50 a 100:15 puntos, más 100:25 puntos | |||
| Otros elementos y personas vulnerables en el área de efecto. Existe 1 o 2:10 puntos, existen 3 o más:15 puntos | |||
| Puntos de venta de GLP | |||
| Gasolineras | |||
| Taller o instalación industrial | |||
| Subestación eléctrica o red de alto voltaje | |||
| Conductora de agua potable o sistema de alcantarillado | |||
| Trabajadores | |||
| Vulnerabilidad ecológica y zonas patrimoniales en el área de efecto. Existe 1:15 puntos, 2 o 3:25 puntos, más de 3:35 puntos | |||
| Área protegida (Reserva natural o ecológica, otras) | |||
| Área boscosa | |||
| Cuenca hidrográfica | |||
| Río, arroyo, laguna o embalse de agua | |||
| Bahía o zona costera | |||
| Agua subterránea | |||
| Área de cultivo o de cría de animales |
La vulnerabilidad total se clasifica como baja, media o alta atendiendo a la puntuación del FV(Camejo y Alfonso, 2016):
Plan de Gestión de Riesgos
Para elaborar el plan de gestión de riesgos se tuvo en cuenta el resultado de la matriz de riesgo y la disponibilidad de recursos. Se incluyen acciones preventivas y correctivas que garantizan eliminar o mitigar el riesgo.
Discusión
Los residuos petrolizados contenidos en la piscina son considerados desechos peligrosos según el Anexo VI Clasificación general de desechos peligrosos, de la Resolución 253/2021 del CITMA.
Caracterización físico-química del residuo deshidratado
Los resultados de los ensayos (tabla 3) muestran que el residuo petrolizado es semejante a un petróleo ultrapesado de acuerdo a la densidad y a la gravedad API y con respecto al contenido de azufre se clasifica como altamente sulfuroso, según (Linares et al. 2011).
Al comparar el valor del poder calórico obtenido del residuo con los datos de combustibles se puede observar que es semejante al crudo, aspecto favorable para la posibilidad de aprovechamiento energético.
Tabla 3 Resultados de la caracterización físico-química
| Ensayo | Resultados |
|---|---|
| Viscosidad cinemática a 100 oC (mm2/s) | 721,7 |
| Cenizas totales (% mm) | 0,80 |
| Densidad a 15 °C (kg/m3) | 1030,7 |
| Densidad a 20 °C (kg/m3) | 1027,5 |
| oAPI | 5,7 |
| Azufre total (% m/m) | 8,3 |
| Residuo de carbón (Micro) (% m/m) | 15,7 |
| Sedimentos en petróleo crudo (% v) | 20,1 |
| Valor calórico neto (kcal/kg) | 9430 |
| Punto de fluidez en petróleo crudo (oC) | 26 |
| Insolubles en n-heptano (asfáltenos) (% m/m) | 17,8 |
| pH(25 oC) | 4,51 |
| Conductividad (µS/cm) | 1391 |
| G y A (mg/kg) | 970183 (97,0 %) |
| HCTP (mg/kg) | 697337 (69,7 %) |
| S (mg/kg) | 374508(37,4 %) |
| A (mg/kg) | 322829(32,2 %) |
| R (mg/kg) | 31570(31,5 %) |
| A (mg/kg) | 241276(24,1 %) |
Al comparar los resultados de la caracterización con la NC 521: 2007 “Vertimiento de aguas residuales a la zona costera y aguas marinas - Especificaciones”, los valores obtenidos de hidrocarburos del petróleo y compuestos relacionados resultan muy elevados, lo que indica la presencia de un residuo muy contaminante.
Ubicación de los elementos vulnerables
En la tabla 4 se registran los elementos vulnerables cercanos a la piscina de residuales y la distancia a que se encuentran de la misma.
Tabla 4 Distancia de la piscina a los elementos vulnerables
| Elementos | Calderas | Tanques | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bahía | |||||||||
| 13 | 22 | 23 | 27 | 28 | 29 | 43 | |||
| Distancia (m) | 19 | 59 | 51 | 32 | 63 | 179 | 72 | 34 | 285 |
Caracterización geólogo-geomorfológica de la zona
Geomorfológicamente la zona presenta cuatro niveles de terrazas marinas emergidas. La costa es tipo carso-regular y abrasiva con la presencia de un acantilado que llega a tener alturas de hasta 2 m sobre el nivel medio del mar. La zona está caracterizada además por sistemas de grietas, tanto perpendiculares como paralelas a la línea de costa, estas últimas son las que evidencian un mayor desarrollo. Las grietas perpendiculares se cierran hacia el interior de la zona y se abren hacia el mar (Rubio et al. 2019).
El coeficiente de infiltración es muy elevado lo que justifica la abundancia de procesos cársicos subterráneos de disolución originando cavernas y grietas. Estos rasgos definen un relieve joven en una superficie de origen marino, sobre un basamento carbonatado, con desarrollo de procesos cársicos cuya evidencia se aprecia, en las formas de relieve cársico superficial, localizadas en el terreno como dolinas, lapiaz, cavernas y grietas del mismo origen. Litológicamente las formaciones están constituidas por sedimentos con una gran porosidad y permeabilidad por lo que la infiltración de cualquier fluido sería relativamente rápida sobre la base de la viscosidad del mismo.
El relieve actual en la zona de estudio se caracteriza por el alto nivel de modificación debido a los procesos constructivos, tanto de viales, instalaciones e infraestructura portuaria, en este último caso, incluye la rectificación de tramos del litoral y el relleno de superficies marinas con material de préstamo. Una parte del área industrial se encuentra sobre una superficie cársico- denudativa.
Las características hidrogeológicas de las formaciones presentes son de acuífero litoral, parcial o totalmente afectado por instrucción marina. Es de destacar que el buzamiento de las capas geológicas hacia el sureste coincide con la pendiente del relieve, indicando que es la dirección preferencial de escurrimiento tanto en superficie como en profundidad (Molerio et al. 2014).
Evaluación de riesgo
Se confeccionaron los modelos para los peligros derrame por desborde, contaminación por infiltración, calor de radiación por incendio, humos sofocantes y tóxicos de un incendio y se determinó la probabilidad de ocurrencia cuyos resultados se muestran en la tabla 5. La representación esquemática de los resultados en la matriz, se muestra en la figura 3.
Tabla 5 Resultados de la evaluación de riesgo
| No. | Peligro | Factor de vulnerabilidad | Vulnerabilidad | Probabilidad | Nivel de riesgo |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Derrame por desborde | 10 | Baja | Media | Bajo |
| 2 | Contaminación del suelo por infiltración | 15 | Media | Alta | Alto |
| 3 | Calor de radiación por incendio | 15 | Media | Baja | Bajo |
| 4 | Humos sofocantes y tóxicos de un incendio | 30 | Alta | Baja | Medio |
Para los peligros de derrame por desbordamiento (1) y calor de radiación por incendio (3) se considera un nivel de riesgo aceptable. Se requiere actuar sistemáticamente en función de que el mismo se mantenga en ese nivel, en particular mediante la elaboración y cumplimiento de los programas de inspección y mantenimiento requeridos, tanto para equipamiento tecnológico, como para los sistemas y medios de protección (prevención y mitigación) existentes, con el objetivo de conservar sus condiciones técnicas iniciales.
En el caso del peligro humos sofocantes y tóxicos de incendio (4) resulta un nivel de riesgo medio y deben reducirse hasta aceptables siempre que la reducción se justifique técnica y económicamente.
El peligro de contaminación del suelo por infiltración (2) resultó tener un nivel alto de riesgo que se considera inaceptable, por lo que se requiere actuar inmediatamente para su disminución hasta niveles aceptables (cuadrículas verdes), para lo cual será necesario disminuir la probabilidad de ocurrencia del escenario, o la probabilidad del escenario conjuntamente con la magnitud de las consecuencias.
Plan de Gestión de riesgo
Teniendo en cuenta los resultados anteriores existen dos peligros que merecen atención con mayor prioridad (humos sofocantes y tóxicos de incendio y contaminación del suelo por infiltración) aunque en el plan de gestión de riesgos se incluyen acciones que permitan mantener el nivel de riesgo aceptable en los restantes peligros analizados.
Acciones a ejecutar para gestionar los riesgos:
Eliminar los aportes de residuos hacia la piscina
Elevar los taludes
Mantener un sistema de vigilancia para la detección oportuna de incidentes
Realizar frecuentemente simulacros de incendios
Realizar mantenimiento a los extintores
Mantener los hidrantes con disponibilidad de agua
Dar mantenimiento a los medios de protección
Señalizar el área con los posibles peligros
Eliminar la piscina de residuos y sanear el área impactada
La eliminación del pasivo ambiental es la medida que permite la anulación de los riesgos identificados y es la solución para evitar la infiltración de contaminantes en el suelo, pero su ejecución depende de las condiciones técnicas y económicas para su implementación por lo que se requiere aplicar el resto de las acciones para disminuir los niveles de riesgo hasta que sea posible eliminar la piscina.
Conclusiones
La caracterización del residuo arrojó niveles de contaminación elevados en la piscina.
La evaluación de riesgos demostró que el peligro de contaminación del suelo por infiltración presenta un nivel alto de riesgo, con posible impacto negativo en zonas de la bahía.
Se presenta una propuesta de plan de gestión de riesgo para minimizar y/o eliminar los riesgos identificados.
