Las Voces de Ingenierías: Simulación multifísica para el análisis de accidentes con sustancias químicas
14/04/2023
Autor: Dr. Luis G. Zárate López y Dr. Mario E. Cordero Sánchez
Foto: Profesores Investigador de la Escuela de Ingeniería Química Industrial

A través de los medios de comunicación, con cierta frecuencia, nos enteramos de accidentes como el ocurrido en Ohio durante el pasado mes de febrero, donde el descarrilamiento de un tren de Nortfolk Suthern liberó una gran cantidad de sustancias químicas; todas ellas causantes de problemas a la salud. Dentro de la lista de sustancias, preocupó de manera especial la liberación de 437,000 litros de monómero de cloruro de vinilo. Este es gas incoloro con el cual se elabora policloruro de vinilo (PVC, utilizado para elaborar una gran variedad de productos), que también tiene un elevado nivel de toxicidad para la salud y el medio ambiente. 

El accidente anterior es un ejemplo de los miles de casos que se han presentado de manera histórica en todo el mundo. El registro de éstos en bases de datos permite realizar estudios estadísticos de eventos que se presentan desde la producción, el almacenamiento, así como la transportación de sustancias y materiales peligrosos en la actividad industrial. A pesar de que los estudios estadísticos muestran que los accidentes se han incrementado como consecuencia de la industrialización, estos son pocos en contraste con el total de actividades que involucran el uso de sustancias y materiales peligrosos. Por supuesto, no debemos minimizar los costos que sólo el evento genera en daños materiales, medio ambiente y a la integridad de las personas.

La principal herramienta para combatir estos accidentes es la prevención, la cual parte de la identificación de los peligros y el estudio de las variables implicadas. Durante la etapa del diseño de los procesos químicos industriales suelen hacerse tareas encaminadas a minimizar el uso de sustancias peligrosas, minimizar la producción de desechos, realizar el análisis de riesgos en cada etapa del proceso y efectuar planes de contingencia. Es también fundamental asegurar un efectivo control de los procesos y la operación.

A pesar de los amplios esfuerzos en el estudio de los accidentes graves, son situaciones complejas que dependen de la imprevisibilidad y la incertidumbre que rodea algunos fenómenos. Lo anterior ha originado un interés latente para realizar investigación en este tema, la cual se puede realizar de manera experimental para obtener información importante y necesaria. Sin embargo, los numerosos escenarios con un alto grado de peligrosidad requieren de la complementación con el modelado matemático y la simulación. En este sentido, la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) es en la actualidad una herramienta de gran importancia, debido a los avances existentes en los métodos numéricos gracias a computadoras más potentes. Esta herramienta permite que expertos de diversas disciplinas puedan analizar y entender de mejor manera el comportamiento de los fluidos y las sustancias involucradas en un escenario catastrófico sin tener que reproducirlo, permitiendo una mejor comprensión de los fenómenos involucrados y, hasta cierto punto, el establecimiento de estrategias más certeras para prevenir los efectos adversos de los accidentes reales.