Evolución y Perfil

La biotecnología se puede definir como la aplicación de sistemas biológicos a procesos técnicos e industriales. Abarca tanto los organismos tradicionales como los modificados genéticamente. La biotecnología tradicional es el resultado de la hibridación clásica, el apareamiento o el cruce de varios organismos para crear nuevos organismos que se han utilizado durante siglos para producir pan, cerveza, queso, soja, saki, vitaminas, plantas híbridas y antibióticos. Más recientemente, también se han utilizado varios organismos para tratar aguas residuales, aguas residuales humanas y desechos tóxicos industriales.

La biotecnología moderna combina los principios de la química y las ciencias biológicas (biología molecular y celular, genética, inmunología) con disciplinas tecnológicas (ingeniería, informática) para producir bienes y servicios y para la gestión ambiental. La biotecnología moderna utiliza enzimas de restricción para cortar y pegar información genética, ADN, de un organismo a otro fuera de las células vivas. Luego, el ADN compuesto se vuelve a introducir en las células huésped para determinar si se expresa el rasgo deseado. La célula resultante se denomina clon modificado, recombinante u organismo manipulado genéticamente (OGM). La industria de la biotecnología “moderna” nació en 1961-1965 con la ruptura del código genético y ha crecido dramáticamente desde los primeros experimentos exitosos de clonación de ADN en 1972.

Desde principios de la década de 1970, los científicos han entendido que la ingeniería genética es una tecnología extremadamente poderosa y prometedora, pero que existen riesgos potencialmente graves a considerar. Ya en 1974, los científicos pidieron una moratoria mundial sobre tipos específicos de experimentos con el fin de evaluar los riesgos y diseñar pautas apropiadas para evitar peligros biológicos y ecológicos (Comité de Moléculas de ADN Recombinante, Consejo Nacional de Investigación, Academia Nacional de Ciencias 1974 ). Algunas de las preocupaciones expresadas involucraron el potencial “escape de vectores que podrían iniciar un proceso irreversible, con un potencial para crear problemas muchas veces mayores que los que surgen de la multitud de recombinaciones genéticas que ocurren espontáneamente en la naturaleza”. Existía la preocupación de que “los microorganismos con genes trasplantados pudieran resultar peligrosos para el hombre u otras formas de vida. El daño podría resultar si la célula huésped alterada tiene una ventaja competitiva que fomentaría su supervivencia en algún nicho dentro del ecosistema” (NIH 1976). También se entendió bien que los trabajadores de laboratorio serían los "canarios en la mina de carbón" y se debería hacer algún intento para proteger a los trabajadores, así como al medio ambiente, de los peligros desconocidos y potencialmente graves.

En febrero de 1975 se llevó a cabo una conferencia internacional en Asilomar, California. Su informe contenía las primeras pautas de consenso basadas en estrategias de contención biológica y física para controlar los peligros potenciales previstos a partir de la nueva tecnología. Se consideró que ciertos experimentos presentaban peligros potenciales tan graves que la conferencia recomendó no realizarlos en ese momento (NIH 1976). El siguiente trabajo fue originalmente prohibido:

• trabajar con ADN de organismos patógenos y oncogenes
• formando recombinantes que incorporan genes de toxinas
• trabajo que podría ampliar la gama de huéspedes de patógenos de plantas
• introducción de genes de resistencia a los medicamentos en organismos que no se sabe que los adquieren de forma natural y donde el tratamiento se vería comprometido
• liberación deliberada en el medio ambiente (Freifelder 1978).

 

En los Estados Unidos, las primeras guías de los Institutos Nacionales de Salud (NIHG) se publicaron en 1976, reemplazando las guías de Asilomar. Estos NIHG permitieron que la investigación prosiguiera clasificando los experimentos por clases de peligro en función de los riesgos asociados con la célula huésped, los sistemas de vectores que transportan genes a las células y los insertos de genes, lo que permite o restringe la realización de los experimentos en función de la evaluación de riesgos. La premisa básica de los NIHG—brindar protección a los trabajadores y, por extensión, seguridad de la comunidad—permanece vigente en la actualidad (NIH 1996). Los NIHG se actualizan regularmente y han evolucionado hasta convertirse en un estándar de práctica ampliamente aceptado para la biotecnología en los EE. UU. El cumplimiento es requerido por parte de las instituciones que reciben fondos federales, así como por muchas ordenanzas locales de ciudades o pueblos. El NIHG proporciona una base para las regulaciones en otros países del mundo, incluidos Suiza (SCBS 1995) y Japón (Instituto Nacional de Salud 1996).

Desde 1976, los NIHG se han ampliado para incorporar consideraciones de contención y aprobación para nuevas tecnologías, incluidas instalaciones de producción a gran escala y propuestas de terapia génica somática de plantas, animales y humanos. Algunos de los experimentos originalmente prohibidos ahora están permitidos con la aprobación específica de NIH o con prácticas de contención específicas.

En 1986, la Oficina de Política Científica y Tecnológica de los Estados Unidos (OSTP) publicó su Marco coordinado para la regulación de la biotecnología. Abordó la cuestión política subyacente de si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para evaluar los productos derivados de las nuevas tecnologías y si los procesos de revisión de la investigación eran suficientes para proteger al público y al medio ambiente. Las agencias reguladoras y de investigación de EE. UU. (Agencia de Protección Ambiental (EPA), Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), NIH, Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y Fundación Nacional de Ciencias (NSF)) acordaron regular los productos, no los procesos, y que no eran necesarias nuevas reglamentaciones especiales para proteger a los trabajadores, al público o al medio ambiente. La política se estableció para operar los programas regulatorios de manera integrada y coordinada, minimizando la superposición y, en la medida de lo posible, la responsabilidad de la aprobación del producto recaería en una agencia. Las agencias coordinarían esfuerzos adoptando definiciones consistentes y usando revisiones científicas (evaluaciones de riesgo) de rigor científico comparable (OSHA 1984; OSTP 1986).

El NIHG y Coordinated Framework han brindado un grado apropiado de discusión científica objetiva y participación pública, lo que ha resultado en el crecimiento de la biotecnología estadounidense hasta convertirse en una industria multimillonaria. Antes de 1970, había menos de 100 empresas involucradas en todos los aspectos de la biotecnología moderna. Para 1977, otras 125 firmas se unieron a las filas; en 1983, otras 381 empresas elevaron el nivel de inversión de capital privado a más de mil millones de dólares. Para 1, la industria había crecido a más de 1994 empresas (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts, 1,230), y la capitalización de mercado es de más de $ 1993 mil millones.

El empleo en las empresas biotecnológicas estadounidenses en 1980 era de unas 700 personas; en 1994 aproximadamente 1,300 empresas empleaban a más de 100,000 trabajadores (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts 1993). Además, existe toda una industria de apoyo que proporciona suministros (químicos, componentes de medios, líneas celulares), equipos, instrumentación y servicios (banco de células, validación, calibración) necesarios para garantizar la integridad de la investigación y la producción.

En todo el mundo ha habido un gran nivel de preocupación y escepticismo sobre la seguridad de la ciencia y de sus productos. El Consejo de las Comunidades Europeas (Parlamento de las Comunidades Europeas 1987) desarrolló directivas para proteger a los trabajadores de los riesgos asociados con la exposición a productos biológicos (Consejo de las Comunidades Europeas 1990a) y para establecer controles ambientales en actividades experimentales y comerciales, incluida la liberación deliberada. La “liberación” incluye la comercialización de productos que utilizan OGM (Consejo de las Comunidades Europeas 1990b; Van Houten y Flemming 1993). Se han desarrollado estándares y directrices relacionados con productos biotecnológicos dentro de organizaciones internacionales y multilaterales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Comisión de la Comunidad Europea, la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Red de Datos de Cepas Microbianas ( OSTP 1986).

La industria de la biotecnología moderna se puede considerar en términos de cuatro sectores industriales principales, cada uno de los cuales tiene investigación y desarrollo (I+D) de laboratorio, de campo y/o clínico que respalda la producción real de bienes y servicios.

• productos biomédico-farmacéuticos, biológicos y dispositivos médicos
• alimentos agrícolas, peces y animales transgénicos, plantas resistentes a enfermedades y plagas
• productos industriales mejorados genéticamente como ácido cítrico, butanol, acetona, etanol y enzimas detergentes (ver tabla 1)
• medio ambiente-tratamiento de aguas residuales, descontaminación de residuos industriales.

 

Tabla 1. Microorganismos de importancia industrial

* Importante para la biotecnología moderna.

 

Trabajadores de biotecnología

La biotecnología comienza en el laboratorio de investigación y es una ciencia multidisciplinaria. Los biólogos moleculares y celulares, los inmunólogos, los genetistas, los químicos de proteínas y péptidos, los bioquímicos y los ingenieros bioquímicos son los que están más directamente expuestos a los peligros reales y potenciales de la tecnología del ADN recombinante (ADNr). Otros trabajadores que pueden estar menos expuestos directamente a los riesgos biológicos del ADNr incluyen al personal de servicio y apoyo, como los técnicos de ventilación y refrigeración, los proveedores de servicios de calibración y el personal de limpieza. En una encuesta reciente de profesionales de la salud y la seguridad en la industria, se encontró que los trabajadores expuestos directa e indirectamente comprenden alrededor del 30 al 40 % de la fuerza laboral total en las empresas biotecnológicas comerciales típicas (Lee y Ryan 1996). La investigación en biotecnología no se limita a la “industria”; se lleva a cabo en las instituciones académicas, médicas y gubernamentales también.

Los trabajadores de laboratorios de biotecnología están expuestos a una amplia variedad de productos químicos tóxicos y peligrosos, a peligros biológicos recombinantes y no recombinantes o de "tipo salvaje", patógenos transmitidos por la sangre humana y enfermedades zoonóticas, así como a materiales radiactivos utilizados en experimentos de etiquetado. Además, los trastornos musculoesqueléticos y las lesiones por esfuerzo repetitivo se reconocen cada vez más como peligros potenciales para los trabajadores de investigación debido al uso extensivo de computadoras y micropipetas manuales.

Los operadores de fabricación de biotecnología también están expuestos a productos químicos peligrosos, pero no a la variedad que se ve en el entorno de la investigación. Según el producto y el proceso, puede haber exposición a radionúclidos en la fabricación. Incluso en el nivel de riesgo biológico más bajo, los procesos de fabricación de biotecnología son sistemas cerrados y el potencial de exposición a los cultivos recombinantes es bajo, excepto en el caso de accidentes. En las instalaciones de producción biomédica, la aplicación de las buenas prácticas de fabricación actuales complementa las pautas de bioseguridad para proteger a los trabajadores en la planta. Los principales peligros para los trabajadores de fabricación en operaciones de buenas prácticas a gran escala (GLSP) que involucran organismos recombinantes no peligrosos incluyen lesiones musculoesqueléticas traumáticas (por ejemplo, distensiones y dolor de espalda), quemaduras térmicas de líneas de vapor y quemaduras químicas de ácidos y cáusticos (ácido fosfórico , hidróxido de sodio y potasio) utilizados en el proceso.

Los trabajadores de la salud, incluidos los técnicos de laboratorio clínico, están expuestos a vectores de terapia génica, excrementos y muestras de laboratorio durante la administración de medicamentos y la atención de pacientes inscritos en estos procedimientos experimentales. Las amas de casa también pueden estar expuestas. La protección de los trabajadores y del medio ambiente son dos puntos experimentales obligatorios a considerar al presentar una solicitud a los NIH para experimentos de terapia génica humana (NIH 1996).

Los trabajadores agrícolas pueden tener una gran exposición a productos, plantas o animales recombinantes durante la aplicación de pesticidas, la siembra, la cosecha y el procesamiento. Independientemente del riesgo potencial de riesgo biológico por la exposición a plantas y animales modificados genéticamente, también están presentes los riesgos físicos tradicionales relacionados con la maquinaria agrícola y la cría de animales. Se utilizan controles de ingeniería, PPE, capacitación y supervisión médica según corresponda a los riesgos previstos (Legaspi y Zenz 1994; Pratt y May 1994). El EPP, que incluye monos, respiradores, guantes utilitarios, gafas protectoras o capuchas, es importante para la seguridad de los trabajadores durante la aplicación, el crecimiento y la cosecha de plantas modificadas genéticamente u organismos del suelo.

Procesos y Peligros

En el proceso de biotecnología en el sector biomédico, las células u organismos, modificados de formas específicas para producir los productos deseados, se cultivan en biorreactores de monocultivo. En el cultivo de células de mamíferos, el producto proteico se secreta de las células al medio nutritivo circundante, y se puede utilizar una variedad de métodos de separación química (cromatografía de afinidad o tamaño, electroforesis) para capturar y purificar el producto. Dónde Escherichia coli los organismos huéspedes se utilizan en las fermentaciones, el producto deseado se produce dentro de la membrana celular y las células deben romperse físicamente para poder cosechar el producto. La exposición a endotoxinas es un peligro potencial de este proceso. A menudo se añaden antibióticos a los medios de producción para mejorar la producción del producto deseado o mantener la presión selectiva sobre elementos de producción genética (plásmidos) que de otro modo serían inestables. Las sensibilidades alérgicas a estos materiales son posibles. En general, estos son riesgos de exposición a aerosoles.

Se anticipan fugas y liberaciones de aerosoles y la exposición potencial se controla de varias maneras. Las penetraciones en los recipientes del reactor son necesarias para proporcionar nutrientes y oxígeno, para liberar dióxido de carbono (CO₂) y para monitorear y controlar el sistema. Cada penetración debe sellarse o filtrarse (0.2 micras) para evitar la contaminación del cultivo. La filtración de gases de escape también protege a los trabajadores y al medio ambiente en el área de trabajo de los aerosoles generados durante el cultivo o la fermentación. Dependiendo del potencial de riesgo biológico del sistema, la inactivación biológica validada de los efluentes líquidos (generalmente por calor, vapor o métodos químicos) es una práctica estándar. Otros peligros potenciales en la fabricación biotecnológica son similares a los de otras industrias: ruido, protección mecánica, quemaduras por vapor/calor, contacto con corrosivos, etc.

Las enzimas y la fermentación industrial se tratan en otra parte de este Enciclopedia e involucrar los procesos, peligros y controles que son similares para los sistemas de producción modificados genéticamente.

La agricultura tradicional depende del desarrollo de cepas que utilizan cruces tradicionales de especies de plantas relacionadas. La gran ventaja de las plantas modificadas genéticamente es que se reduce considerablemente el tiempo entre generaciones y el número de cruces necesarios para obtener el carácter deseado. Además, la dependencia actualmente impopular de pesticidas y fertilizantes químicos (que contribuyen a la contaminación por escorrentía) está favoreciendo una tecnología que potencialmente hará que estas aplicaciones sean innecesarias.

La biotecnología vegetal implica elegir una especie de planta genéticamente flexible y/o financieramente significativa para modificaciones. Dado que las células vegetales tienen paredes celulares de celulosa resistentes, los métodos utilizados para transferir ADN a las células vegetales difieren de los utilizados para bacterias y líneas celulares de mamíferos en el sector biomédico. Existen dos métodos principales que se utilizan para introducir ADN de ingeniería extranjera en células vegetales (Watrud, Metz y Fishoff 1996):

• una pistola de partículas dispara ADN a la célula de interés
• un desarmado, no tumorigénico Agrobacterium tumefaciens El virus introduce casetes de genes en el material genético de la célula.

 

Tipo salvaje Agrobacterium tumefaciens es un patógeno vegetal natural que causa tumores de agallas en la corona en plantas lesionadas. Estas cepas de vectores modificadas y desarmadas no provocan la formación de tumores en las plantas.

Después de la transformación por cualquier método, las células vegetales se diluyen, se colocan en placas y se cultivan en medios de cultivo de tejidos selectivos durante un período relativamente largo (en comparación con las tasas de crecimiento bacteriano) en cámaras de crecimiento de plantas o incubadoras. Las plantas regeneradas a partir del tejido tratado se trasplantan al suelo en cámaras de crecimiento cerradas para un mayor crecimiento. Después de alcanzar la edad adecuada, se examinan para determinar la expresión de los rasgos deseados y luego se cultivan en invernaderos. Se necesitan varias generaciones de experimentos de invernadero para evaluar la estabilidad genética del rasgo de interés y generar el stock de semillas necesario para estudios posteriores. Los datos de impacto ambiental también se recopilan durante esta fase del trabajo y se envían con propuestas a las agencias reguladoras para la aprobación de liberación de prueba de campo abierto.

Controles: el ejemplo de los Estados Unidos

El NIHG (NIH 1996) describe un enfoque sistemático para prevenir tanto la exposición de los trabajadores como la liberación ambiental de organismos recombinantes. Cada institución (p. ej., universidad, hospital o laboratorio comercial) es responsable de realizar investigaciones de ADNr de manera segura y de conformidad con los NIHG. Esto se logra a través de un sistema administrativo que define las responsabilidades y requiere evaluaciones integrales de riesgos por parte de científicos expertos y oficiales de bioseguridad, implementación de controles de exposición, programas de vigilancia médica y planificación de emergencia. Un Comité Institucional de Bioseguridad (IBC) proporciona los mecanismos para la revisión y aprobación de experimentos dentro de la institución. En algunos casos, se requiere la aprobación del propio Comité Asesor de Recombinantes (RAC) de los NIH.

El grado de control depende de la gravedad del riesgo y se describe en términos de las designaciones de nivel de bioseguridad (BL) 1-4; siendo BL1 el menos restrictivo y BL4 el más. Se dan pautas de contención para la investigación, la investigación y el desarrollo a gran escala (más de 10 litros de cultivo), la producción a gran escala y los experimentos con animales y plantas tanto a gran como a pequeña escala.

El Apéndice G del NIHG (NIH 1996) describe la contención física a escala de laboratorio. BL1 es apropiado para trabajar con agentes de peligro potencial desconocido o mínimo para el personal del laboratorio o el medio ambiente. El laboratorio no está separado de los patrones generales de tráfico en el edificio. El trabajo se lleva a cabo en las mesas de trabajo abiertas. No se requieren ni se utilizan dispositivos especiales de contención. El personal de laboratorio está capacitado en procedimientos de laboratorio y supervisado por un científico con capacitación general en microbiología o una ciencia relacionada.

BL2 es adecuado para trabajos en los que intervienen agentes de peligro potencial moderado para el personal y el medio ambiente. El acceso al laboratorio es limitado cuando se está trabajando, los trabajadores tienen capacitación específica en el manejo de agentes patógenos y están dirigidos por científicos competentes, y los trabajos que generan aerosoles se realizan en gabinetes de seguridad biológica u otros equipos de contención. Este trabajo puede requerir vigilancia médica o vacunas según corresponda y lo determine el IBC.

BL3 es aplicable cuando el trabajo se lleva a cabo con agentes autóctonos o exóticos que pueden causar enfermedades graves o potencialmente letales como resultado de la exposición por inhalación. Los trabajadores tienen formación específica y son supervisados ​​por científicos competentes con experiencia en el manejo de estos agentes peligrosos. Todos los procedimientos se realizan en condiciones de contención que requieren ingeniería y EPP especiales.

BL4 está reservado para los agentes más peligrosos y exóticos que presentan un alto riesgo individual y comunitario de enfermedades potencialmente mortales. Solo hay unos pocos laboratorios BL4 en el mundo.

El Apéndice K aborda la contención física para actividades de investigación o producción en volúmenes superiores a 10 l (gran escala). Al igual que en las pautas a pequeña escala, existe una jerarquía de requisitos de contención desde el potencial de peligro más bajo hasta el más alto: GLSP a BL3-Large-Scale (BL3-LS).

El NIHG, Apéndice P, cubre el trabajo con plantas a nivel de banco, cámara de crecimiento y escala de invernadero. Como se señala en la introducción: “El propósito principal de la contención de plantas es evitar la transmisión no intencional de un genoma vegetal que contiene ADN recombinante, incluido el material hereditario nuclear o de orgánulos o la liberación de organismos derivados de ADN recombinante asociados con plantas. En general, estos organismos no representan una amenaza para la salud humana o los animales superiores, a menos que se modifiquen deliberadamente para ese propósito. Sin embargo, es posible la propagación inadvertida de un patógeno grave de un invernadero a un cultivo agrícola local o la introducción y el establecimiento no intencionales de un organismo en un nuevo ecosistema” (NIH 1996). En los Estados Unidos, la EPA y el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal (APHIS) del USDA son conjuntamente responsables de la evaluación de riesgos y de la revisión de los datos generados antes de aprobar las pruebas de liberación en el campo (EPA 1996; Foudin y Gay 1995). Se evalúan cuestiones tales como la persistencia y propagación en el agua, el aire y el suelo, por especies de insectos y animales, la presencia de otros cultivos similares en el área, la estabilidad ambiental (sensibilidad a las heladas o al calor) y la competencia con especies nativas, a menudo primero en el invernadero. (Liberman et al. 1996).

Los niveles de contención de plantas para instalaciones y prácticas también varían de BL1 a BL4. Los experimentos típicos de BL1 implican la autoclonación. BL2 puede implicar la transferencia de rasgos de un patógeno a una planta huésped. BL3 podría implicar la expresión de toxinas o agentes peligrosos para el medio ambiente. La protección de los trabajadores se logra en los distintos niveles mediante EPP y controles de ingeniería, como invernaderos y casetas con flujo de aire direccional y filtros de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) para evitar la liberación de polen. Dependiendo del riesgo, la protección ambiental y comunitaria de agentes potencialmente peligrosos puede lograrse mediante controles biológicos. Los ejemplos son un rasgo de sensibilidad a la temperatura, un rasgo de sensibilidad a las drogas o un requerimiento nutricional que no está presente en la naturaleza.

A medida que aumentaba el conocimiento científico y avanzaba la tecnología, se esperaba que el NIHG necesitara revisión y revisión. Durante los últimos 20 años, el RAC se ha reunido para considerar y aprobar propuestas de cambios. Por ejemplo, el NIHG ya no emite prohibiciones generales sobre la liberación deliberada de organismos modificados genéticamente; Las liberaciones de ensayos de campo de productos agrícolas y los experimentos de terapia génica humana están permitidos en circunstancias apropiadas y después de una evaluación de riesgos adecuada. Una enmienda muy significativa al NIHG fue la creación de la categoría de contención GLSP. Relajó los requisitos de contención para “cepas recombinantes no patógenas, no toxigénicas derivadas de organismos huéspedes que tienen un historial prolongado de uso seguro a gran escala, o que han incorporado limitaciones ambientales que permiten un crecimiento óptimo en un entorno a gran escala pero una supervivencia limitada. sin consecuencias adversas en el medio ambiente” (NIH 1991). Este mecanismo ha permitido que la tecnología progrese sin dejar de considerar las necesidades de seguridad.

Controles: el ejemplo de la Comunidad Europea

En abril de 1990, la Comunidad Europea (CE) promulgó dos Directivas sobre el uso confinado y la liberación deliberada en el medio ambiente de OMG. Ambas Directivas requieren que los Estados miembros se aseguren de que se toman todas las medidas apropiadas para evitar efectos adversos en la salud humana o el medio ambiente, en particular haciendo que el usuario evalúe todos los riesgos relevantes por adelantado. En Alemania, la Ley de Tecnología Genética se aprobó en 1990 en parte como respuesta a las Directivas de la CE, pero también para responder a la necesidad de autoridad legal para construir una instalación de producción de insulina recombinante de operación de prueba (Reutsch y Broderick 1996). En Suiza, las regulaciones se basan en el NIHG de EE. UU., las directivas del Consejo de la CE y la ley alemana sobre tecnología genética. Los suizos requieren registro anual y actualizaciones de experimentos al gobierno. En general, los estándares de rDNA en Europa son más restrictivos que en los EE. UU., y esto ha contribuido a que muchas empresas farmacéuticas europeas trasladen la investigación de rDNA de sus países de origen. Sin embargo, las reglamentaciones suizas permiten una categoría de nivel 4 de seguridad a gran escala, que no está permitida por NIHG (SCBS 1995).

Productos de Biotecnología

Algunos de los productos biológicos y farmacéuticos que se han fabricado con éxito mediante biotecnologías de ADN recombinante incluyen: insulina humana; hormona del crecimiento humano; vacunas contra la hepatitis; interferón alfa; interferón beta; gamma-interferón; factor estimulante de colonias de granulocitos; activador tisular del plasminógeno; factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos; IL2; eritropoyetina; Crymax, producto insecticida para el control de orugas en hortalizas; cultivos de frutos secos y vid; tomate Flavr Savr (TM); Chymogen, una enzima que produce queso; ATIII (antitrombina III), derivada de leche de cabra transgénica utilizada para prevenir coágulos de sangre en cirugía; BST y PST (somatotropina bovina y porcina) utilizados para impulsar la producción de leche y carne.

Problemas de salud y patrones de enfermedad

Existen cinco peligros principales para la salud derivados de la exposición a microorganismos o sus productos en la biotecnología a escala industrial:

• infección
• reacción a la endotoxina
• alergia a los microorganismos
• reacción alérgica a un producto
• reacción tóxica a un producto.

 

La infección es poco probable ya que en la mayoría de los procesos industriales se utilizan agentes no patógenos. Sin embargo, es posible que microorganismos considerados inofensivos como Pseudomonas y Aspergilo especies pueden causar infección en individuos inmunocomprometidos (Bennett 1990). La exposición a la endotoxina, un componente de la capa de lipopolisacárido de la pared celular de todas las bacterias gram negativas, en concentraciones superiores a unos 300 ng/m3 provoca síntomas transitorios similares a los de la gripe (Balzer 1994). Los trabajadores de muchas industrias, incluidas la agricultura tradicional y la biotecnología, han experimentado los efectos de la exposición a las endotoxinas. Las reacciones alérgicas al microorganismo o producto también ocurren en muchas industrias. El asma ocupacional se ha diagnosticado en la industria biotecnológica por una amplia gama de microorganismos y productos, incluidos Aspergillus niger, penicillium spp. y proteasas; algunas empresas han notado incidencias en más del 12% de la plantilla. Las reacciones tóxicas pueden ser tan variadas como los organismos y productos. Se ha demostrado que la exposición a los antibióticos provoca cambios en la flora microbiana del intestino. Se sabe que los hongos son capaces de producir toxinas y carcinógenos bajo ciertas condiciones de crecimiento (Bennett 1990).

Para abordar la preocupación de que los trabajadores expuestos serían los primeros en desarrollar posibles efectos adversos para la salud a causa de la nueva tecnología, la vigilancia médica de los trabajadores con rDNA ha sido parte del NIHG desde sus inicios. Los Comités Institucionales de Bioseguridad, en consulta con el médico de salud ocupacional, son los encargados de determinar, proyecto por proyecto, qué vigilancia médica es la adecuada. Dependiendo de la identidad del agente específico, la naturaleza del peligro biológico, las posibles vías de exposición y la disponibilidad de vacunas, los componentes del programa de vigilancia médica pueden incluir exámenes físicos previos a la colocación, exámenes periódicos de seguimiento, vacunas específicas, evaluaciones de alergias y enfermedades, sueros previos a la exposición y encuestas epidemiológicas.

Bennett (1990) cree que es poco probable que los microorganismos modificados genéticamente supongan un mayor riesgo de infección o alergia que el organismo original, pero podría haber riesgos adicionales derivados del nuevo producto o del ADNr. Un informe reciente señala que la expresión de un alérgeno de la nuez de Brasil en la soja transgénica puede causar efectos inesperados en la salud de los trabajadores y consumidores (Nordlee et al. 1996). Otros peligros novedosos podrían ser el uso de líneas de células animales que contengan oncogenes o virus desconocidos o no detectados potencialmente dañinos para los humanos.

Es importante tener en cuenta que los primeros temores sobre la creación de especies mutantes genéticamente peligrosas o supertoxinas no se han materializado. La OMS encontró que la biotecnología no presenta riesgos que sean diferentes de otras industrias de procesamiento (Miller 1983) y, según Liberman, Ducatman y Fink (1990), “el consenso actual es que los riesgos potenciales del rDNA fueron exagerados inicialmente y que la los peligros asociados con esta investigación son similares a los asociados con el organismo, el vector, el ADN, los solventes y el aparato físico que se está utilizando”. Llegan a la conclusión de que los organismos modificados están obligados a tener peligros; sin embargo, la contención se puede definir para minimizar la exposición.

Es muy difícil identificar las exposiciones ocupacionales específicas de la industria biotecnológica. La “biotecnología” no es una industria separada con un código distintivo de Clasificación Industrial Estándar (SIC); más bien, se ve como un proceso o conjunto de herramientas utilizadas en muchas aplicaciones industriales. En consecuencia, cuando se notifican accidentes y exposiciones, los datos sobre casos que involucran a trabajadores de la biotecnología se incluyen entre los datos sobre todos los demás que ocurren en el sector industrial anfitrión (por ejemplo, agricultura, industria farmacéutica o atención de la salud). Además, se sabe que los incidentes y accidentes de laboratorio no se notifican.

Se han informado pocas enfermedades específicamente debidas a ADN alterado genéticamente; sin embargo, no son desconocidos. Se informó al menos una infección local documentada y seroconversión cuando un trabajador sufrió un pinchazo con una aguja contaminada con un vector vaccinia recombinante (Openshaw et al. 1991).

Problemas de política

En la década de 1980 surgieron los primeros productos de la biotecnología en Estados Unidos y Europa. La insulina modificada genéticamente fue aprobada para su uso en 1982, al igual que una vacuna modificada genéticamente contra la "diarrea" de la enfermedad porcina (Sattelle 1991). Se ha demostrado que la somatotropina bovina recombinante (BST) aumenta la producción de leche de vaca y el peso del ganado vacuno. Se plantearon inquietudes acerca de la salud pública y la seguridad de los productos y si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para abordar estas inquietudes en todas las diferentes áreas donde se podrían comercializar los productos de la biotecnología. Los NIHG brindan protección a los trabajadores y al medio ambiente durante las etapas de investigación y desarrollo. La seguridad y eficacia del producto no es responsabilidad de NIHG. En EE. UU., a través del Coordinated Framework, los riesgos potenciales de los productos de la biotecnología son evaluados por la agencia más apropiada (FDA, EPA o USDA).

El debate sobre la seguridad de la ingeniería genética y los productos de la biotecnología continúa (Thomas y Myers 1993), especialmente con respecto a las aplicaciones agrícolas y los alimentos para consumo humano. Los consumidores en algunas áreas quieren productos etiquetados para identificar cuáles son los híbridos tradicionales y cuáles se derivan de la biotecnología. Ciertos fabricantes de productos lácteos se niegan a usar leche de vacas que reciben BST. Está prohibido en algunos países (p. ej., Suiza). La FDA ha considerado que los productos son seguros, pero también existen problemas económicos y sociales que pueden no ser aceptables para el público. De hecho, BST puede crear una desventaja competitiva para las granjas más pequeñas, la mayoría de las cuales son familiares. A diferencia de las aplicaciones médicas donde puede no haber alternativa al tratamiento de ingeniería genética, cuando los alimentos tradicionales están disponibles y son abundantes, el público está a favor de la hibridación tradicional sobre los alimentos recombinantes. Sin embargo, los entornos hostiles y la actual escasez de alimentos en todo el mundo pueden cambiar esta actitud.

Las nuevas aplicaciones de la tecnología a la salud humana y las enfermedades hereditarias han reavivado las preocupaciones y creado nuevos problemas éticos y sociales. El Proyecto Genoma Humano, que comenzó a principios de la década de 1980, producirá un mapa físico y genético del material genético humano. Este mapa proporcionará a los investigadores información para comparar la expresión génica "sana o normal" y "enferma" para comprender mejor, predecir y señalar curas para los defectos genéticos básicos. Las tecnologías del genoma humano han producido nuevas pruebas de diagnóstico para la enfermedad de Huntington, la fibrosis quística y los cánceres de mama y colon. Se espera que la terapia génica humana somática corrija o mejore los tratamientos para las enfermedades hereditarias. La “toma de huellas dactilares” de ADN mediante mapeo de polimorfismo de fragmentos de restricción del material genético se utiliza como evidencia forense en casos de violación, secuestro y homicidio. Se puede usar para probar (o, técnicamente, refutar) la paternidad. También se puede usar en áreas más controvertidas, como para evaluar las posibilidades de desarrollar cáncer y enfermedades cardíacas para la cobertura de seguros y tratamientos preventivos o como prueba en los tribunales de crímenes de guerra y como "placas de identificación" genéticas en el ejército.

Aunque técnicamente factible, el trabajo en experimentos de línea germinal humana (transmisible de generación en generación) no ha sido considerado para su aprobación en los EE. UU. debido a serias consideraciones sociales y éticas. Sin embargo, se planean audiencias públicas en los EE. UU. para reabrir la discusión sobre la terapia de línea germinal humana y las mejoras de rasgos deseables no asociadas con enfermedades.

Finalmente, además de las cuestiones de seguridad, sociales y éticas, las teorías legales sobre la propiedad de los genes y el ADN y la responsabilidad por el uso o mal uso todavía están evolucionando.

Es necesario seguir las implicaciones a largo plazo de la liberación ambiental de diversos agentes. Surgirán nuevos problemas de contención biológica y variedad de huéspedes para trabajos que se controlen cuidadosa y apropiadamente en el entorno del laboratorio, pero para los cuales no se conocen todas las posibilidades ambientales. Los países en desarrollo, en los que puede que no existan los conocimientos científicos adecuados ni los organismos reguladores, pueden verse reacios o incapaces de asumir la evaluación del riesgo para su entorno particular. Esto podría conducir a restricciones innecesarias oa una política imprudente de “puertas abiertas”, cualquiera de las cuales podría resultar perjudicial para el beneficio a largo plazo del país (Ho 1996).

Además, la precaución es importante cuando se introducen agentes agrícolas diseñados en entornos novedosos donde no hay heladas u otras presiones de contención naturales. ¿Se aparearán las poblaciones indígenas o los intercambiadores naturales de información genética con agentes recombinantes en la naturaleza, lo que resultará en la transferencia de rasgos manipulados? ¿Serían estos rasgos dañinos en otros agentes? ¿Cuál sería el efecto para los administradores del tratamiento? ¿Las reacciones inmunitarias limitarán la propagación? ¿Son los agentes vivos diseñados capaces de cruzar las barreras de las especies? ¿Persisten en el ambiente de desiertos, montañas, llanuras y ciudades?

Resumen

La biotecnología moderna en los Estados Unidos se ha desarrollado bajo pautas de consenso y ordenanzas locales desde principios de la década de 1970. Un escrutinio cuidadoso no ha mostrado rasgos inesperados e incontrolables expresados ​​por un organismo recombinante. Es una tecnología útil, sin la cual muchas mejoras médicas basadas en proteínas terapéuticas naturales no hubieran sido posibles. En muchos países desarrollados, la biotecnología es una fuerza económica importante y toda una industria ha crecido en torno a la revolución biotecnológica.

Los problemas médicos para los trabajadores de la biotecnología están relacionados con los riesgos específicos del huésped, el vector y el ADN y las operaciones físicas realizadas. Hasta ahora, la enfermedad de los trabajadores ha sido prevenible mediante la ingeniería, la práctica laboral, las vacunas y los controles de contención biológica específicos para el riesgo evaluado caso por caso. Y existe la estructura administrativa para realizar evaluaciones prospectivas de riesgos para cada nuevo protocolo experimental. Si este historial de seguridad continúa en el campo de la liberación ambiental de materiales viables es una cuestión de evaluación continua de los posibles riesgos ambientales: persistencia, propagación, intercambiadores naturales, características de la célula huésped, especificidad del rango del huésped para los agentes de transferencia utilizados, naturaleza del gen insertado y así sucesivamente. Es importante tener esto en cuenta para todos los posibles entornos y especies afectadas con el fin de minimizar las sorpresas que a menudo presenta la naturaleza.

 

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Adaptado de la 3ra edición, “Enciclopedia de Salud y Seguridad Ocupacional”.

La industria pirotécnica puede definirse como la fabricación de artículos pirotécnicos (fuegos artificiales) para entretenimiento, para uso técnico y militar en señalización e iluminación, para uso como plaguicidas y para otros fines diversos. Estos artículos contienen sustancias pirotécnicas formadas por composiciones en polvo o pasta que se moldean, compactan o comprimen según las necesidades. Cuando se encienden, la energía que contienen se libera para producir efectos específicos, como iluminación, detonación, silbidos, gritos, formación de humo, combustión lenta, propulsión, ignición, cebado, disparo y desintegración. La sustancia pirotécnica más importante sigue siendo la pólvora negra (pólvora, que consiste en carbón vegetal, azufre y nitrato de potasio), que puede usarse suelta para la detonación, compactada para la propulsión o disparo, o tamponada con carbón vegetal como imprimación.

Procesos

Las materias primas utilizadas en la fabricación de pirotecnia deben ser muy puras, libres de toda impureza mecánica y (sobre todo) libres de ingredientes ácidos. Esto también se aplica a materiales auxiliares como papel, cartón y pegamento. La Tabla 1 enumera las materias primas comunes utilizadas en la fabricación de pirotecnia.

Tabla 1. Materias primas utilizadas en la fabricación de pirotecnia

 

Después de ser secadas, molidas y tamizadas, las materias primas se pesan y mezclan en un edificio especial. Antiguamente siempre se mezclaban a mano, pero en las plantas modernas se utilizan a menudo mezcladores mecánicos. Después de la mezcla, las sustancias deben guardarse en edificios de almacenamiento especiales para evitar acumulaciones en las salas de trabajo. Solo las cantidades requeridas para las operaciones de procesamiento reales deben tomarse de estos edificios a las salas de trabajo.

Los estuches para artículos pirotécnicos podrán ser de papel, cartón, material sintético o metal. El método de embalaje varía. Por ejemplo, para la detonación, la composición se vierte suelta en una caja y se sella, mientras que para propulsión, iluminación, gritos o silbidos se vierte suelta en la caja y luego se compacta o comprime y se sella.

Anteriormente, la compactación o compresión se hacía golpeando con un mazo en una herramienta de madera para "colocar", pero este método rara vez se emplea en las instalaciones modernas; En su lugar, se utilizan prensas hidráulicas o prensas rotativas de rombos. Las prensas hidráulicas permiten comprimir la composición simultáneamente en varios casos.

Las sustancias de iluminación a menudo se moldean cuando están húmedas para formar estrellas, que luego se secan y se colocan en estuches para cohetes, bombas, etc. Las sustancias hechas por un proceso húmedo deben secarse bien o pueden encenderse espontáneamente.

Dado que muchas sustancias pirotécnicas son difíciles de encender cuando se comprimen, los artículos pirotécnicos en cuestión están provistos de un ingrediente intermedio o cebador para asegurar la ignición; luego se sella el caso. El artículo se enciende desde el exterior mediante una mecha rápida, una mecha, un raspador o, a veces, mediante una cápsula de percusión.

Peligros

Los peligros más importantes en pirotecnia son claramente el fuego y la explosión. Debido al pequeño número de máquinas involucradas, los riesgos mecánicos son menos importantes; son similares a los de otras industrias.

La sensibilidad de la mayoría de las sustancias pirotécnicas es tal que sueltas pueden encenderse fácilmente por golpes, fricción, chispas y calor. Presentan riesgos de incendio y explosión y se consideran explosivos. Muchas sustancias pirotécnicas tienen el efecto explosivo de los explosivos ordinarios, y los trabajadores pueden quemarse la ropa o el cuerpo con las llamas.

Durante el procesamiento de sustancias tóxicas utilizadas en pirotecnia (p. ej., compuestos de plomo y bario y arsenito de acetato de cobre) puede presentarse un peligro para la salud debido a la inhalación del polvo durante el pesaje y la mezcla.

Medidas de Seguridad y Salud

En la fabricación de sustancias pirotécnicas sólo deben emplearse personas de confianza. Los jóvenes menores de 18 años no deben ser empleados. La instrucción adecuada y la supervisión de los trabajadores son necesarias.

Antes de emprender cualquier proceso de fabricación es importante conocer la sensibilidad de las sustancias pirotécnicas al rozamiento, impacto y calor, así como su acción explosiva. De estas propiedades dependerá la naturaleza del proceso de fabricación y las cantidades admisibles en las salas de trabajo y en los edificios de almacenamiento y secado.

En la fabricación de sustancias y artículos pirotécnicos deben tomarse las siguientes precauciones fundamentales:

• Los edificios en la parte no peligrosa de la empresa (oficinas, talleres, comedores, etc.) deben ubicarse lejos de los de las áreas peligrosas.
• Debe haber edificios de fabricación, procesamiento y almacenamiento separados para los diferentes procesos de fabricación en las áreas peligrosas y estos edificios deben estar bien separados
• Los edificios de procesamiento deben dividirse en salas de trabajo separadas.
• Deben limitarse las cantidades de sustancias pirotécnicas en los edificios de mezcla, procesamiento, almacenamiento y secado.
• Se debe limitar el número de trabajadores en las diferentes salas de trabajo.

 

Se recomiendan las siguientes distancias:

• entre edificios en las áreas peligrosas y aquellos en las áreas no peligrosas, al menos 30 m
• entre los distintos edificios de elaboración propiamente dichos, 15 m
• entre edificios de mezcla, secado y almacenamiento y otros edificios, de 20 a 40 m dependiendo de la construcción y el número de trabajadores afectados
• entre diferentes naves de mezcla, secado y almacenamiento, de 15 a 20 m.

 

Las distancias entre locales de trabajo pueden reducirse en circunstancias favorables y si se construyen muros de protección entre ellos.

Deben proporcionarse edificios separados para los siguientes propósitos: almacenamiento y preparación de materias primas, mezcla, almacenamiento de composiciones, procesamiento (envasado, compactado o prensado), secado, acabado (pegado, lacado, envasado, parafinado, etc.), secado y almacenamiento del artículos terminados y almacenamiento de pólvora negra.

Las siguientes materias primas deben almacenarse en locales aislados: cloratos y percloratos, perclorato de amonio; nitratos, peróxidos y otras sustancias oxidantes; metales ligeros; sustancias combustibles; líquidos inflamables; fósforo rojo; nitrocelulosa. La nitrocelulosa debe mantenerse húmeda. Los polvos metálicos deben protegerse contra la humedad, los aceites grasos y la grasa. Los oxidantes deben almacenarse separados de otros materiales.

Diseño de los edificios

Para la mezcla, los edificios del tipo de venteo de explosiones (tres paredes resistentes, techo resistente y una pared de venteo de láminas de plástico) son los más adecuados. Se recomienda una pared de protección frente a la pared de venteo de explosiones. Las salas de mezcla de sustancias que contienen cloratos no deben utilizarse para sustancias que contienen metales o sulfuro de antimonio.

Para el secado, han resultado satisfactorios los edificios con un área de venteo de explosión y los edificios cubiertos de tierra y provistos de una pared de venteo de explosión. Deben estar rodeados por un terraplén. En los secaderos se aconseja una temperatura ambiente controlada de 50 ºC.

En los edificios de procesamiento, debe haber salas separadas para: llenado; comprimir o compactar; cortando, “asfixiando” y cerrando los casos; lacado de sustancias pirotécnicas conformadas y comprimidas; cebado de sustancias pirotécnicas; almacenamiento de sustancias pirotécnicas y productos intermedios; embalaje; y almacenamiento de sustancias envasadas. Se ha encontrado que lo mejor es una fila de edificios con áreas de venteo de explosiones. La resistencia de las paredes intermedias debe adecuarse a la naturaleza y cantidad de las sustancias manipuladas.

Las siguientes son reglas básicas para edificios en los que se usan o están presentes materiales potencialmente explosivos:

• Los edificios deben ser de una sola planta y no tener sótano.
• Las superficies de los techos deben brindar suficiente protección contra la propagación del fuego.
• Las paredes de las habitaciones deben ser lisas y lavables.
• Los pisos deben tener una superficie nivelada y lisa sin espacios. Deben ser de material blando como xilolito, asfalto libre de arena y materiales sintéticos. No se deben usar pisos de madera ordinarios. Los pisos de las salas peligrosas deben ser conductores de electricidad y los trabajadores que se encuentran en ellos deben usar zapatos con suelas conductoras de electricidad.
• Las puertas y ventanas de todos los edificios deben abrir hacia el exterior. Durante las horas de trabajo, las puertas no deben cerrarse con llave.
• No se permite la calefacción de edificios mediante fuegos abiertos. Para calentar edificios peligrosos, solo se deben usar sistemas eléctricos de agua caliente, vapor a baja presión o herméticos al polvo. Los radiadores deben ser lisos y fáciles de limpiar por todos lados: no se deben utilizar radiadores con tubos con aletas. Se recomienda una temperatura de 115 ºC para calentar superficies y tuberías.
• Los bancos de trabajo y los estantes deben estar hechos de material resistente al fuego o de madera dura.
• Las salas de trabajo, almacenamiento y secado y su equipo deben limpiarse regularmente con un paño húmedo.
• Los lugares de trabajo, las entradas y las vías de escape deben planificarse de tal manera que las habitaciones puedan evacuarse rápidamente.
• En la medida de lo posible, los lugares de trabajo deberían estar separados por paredes protectoras.
• Las existencias necesarias deben almacenarse de forma segura.
• Todos los edificios deben estar equipados con pararrayos.
• Se debe prohibir fumar, hacer llamas abiertas y llevar fósforos y encendedores dentro de las instalaciones.

 

Equipos

Las prensas mecánicas deben tener pantallas o paredes protectoras para que, en caso de incendio, los trabajadores no corran peligro y el fuego no se propague a los lugares de trabajo vecinos. Si se manipulan grandes cantidades de materiales, las prensas deben estar en salas aisladas y operarse desde el exterior. Ninguna persona debe permanecer en la sala de prensa.

Los dispositivos de extinción de incendios deberían estar provistos en cantidad suficiente, marcados de manera visible y controlados a intervalos regulares. Deben adaptarse a la naturaleza de los materiales presentes. Los extintores de incendios de clase D deben usarse con polvo de metal en llamas, no con agua, espuma, productos químicos secos o dióxido de carbono. Se recomiendan duchas, mantas de lana y mantas ignífugas para extinguir la ropa en llamas.

Las personas que entren en contacto con sustancias pirotécnicas o que puedan verse amenazadas por láminas de llamas deben llevar ropa protectora adecuada resistente al fuego y al calor. La ropa debe ser desempolvada diariamente en un lugar designado con el fin de eliminar cualquier contaminante.

Se deben tomar medidas en la empresa para proporcionar primeros auxilios en caso de accidentes.

Materiales

Los materiales de desecho peligrosos con diferentes propiedades deben recolectarse por separado. Los contenedores de residuos deben vaciarse diariamente. Hasta que se destruyan, los residuos recogidos deben guardarse en un lugar protegido a una distancia mínima de 15 m de cualquier edificio. Por regla general, los productos defectuosos y los productos intermedios deben tratarse como residuos. Solo deben reprocesarse si hacerlo no crea ningún riesgo.

Cuando se procesen materiales nocivos para la salud, se debe evitar el contacto directo con ellos. Los gases, vapores y polvos nocivos deben eliminarse de manera efectiva y segura. Si los sistemas de escape son inadecuados, se debe usar equipo de protección respiratoria. Se debe proporcionar ropa de protección adecuada.

 

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Perfil general

La refinación del petróleo comienza con la destilación o fraccionamiento del petróleo crudo en grupos de hidrocarburos separados. Los productos resultantes están directamente relacionados con las características del crudo que se procesa. La mayoría de estos productos de destilación se convierten en productos más utilizables al cambiar sus estructuras físicas y moleculares a través de craqueo, reformado y otros procesos de conversión. Estos productos son posteriormente sometidos a diversos procesos de tratamiento y separación, tales como extracción, hidrotratamiento y endulzamiento, con el fin de producir productos terminados. Mientras que las refinerías más simples generalmente se limitan a la destilación atmosférica y al vacío, las refinerías integradas incorporan fraccionamiento, conversión, tratamiento y mezcla con lubricantes, combustibles pesados ​​y fabricación de asfalto; también pueden incluir procesamiento petroquímico.

La primera refinería, inaugurada en 1861, producía queroseno por destilación atmosférica simple. Sus subproductos incluían alquitrán y nafta. Pronto se descubrió que se podían producir aceites lubricantes de alta calidad destilando petróleo al vacío. Sin embargo, durante los siguientes 30 años, el queroseno fue el producto que más deseaban los consumidores. Los dos hechos más significativos que cambiaron esta situación fueron:

• la invención de la luz eléctrica, que disminuyó la demanda de queroseno
• la invención del motor de combustión interna, que creó una demanda de combustible diesel y gasolina (nafta).

 

Con el advenimiento de la producción en masa y la Primera Guerra Mundial, la cantidad de vehículos a gasolina aumentó drásticamente y la demanda de gasolina creció en consecuencia. Sin embargo, solo una cierta cantidad de gasolina podría obtenerse del petróleo crudo a través de procesos de destilación atmosférica y al vacío. El primer proceso de craqueo térmico se desarrolló en 1913. El craqueo térmico sometió a los combustibles pesados ​​tanto a presión como a calor intenso, rompiendo físicamente sus moléculas grandes en otras más pequeñas, produciendo gasolina adicional y combustibles destilados. Una forma sofisticada de craqueo térmico, visbreaking, se desarrolló a fines de la década de 1930 para producir productos más deseables y valiosos.

A medida que se desarrollaron motores de gasolina de mayor compresión, hubo una demanda de gasolina de mayor octanaje con mejores características antidetonantes. La introducción de procesos de craqueo catalítico y polimerización a mediados y finales de la década de 1930 satisfizo esta demanda al proporcionar mejores rendimientos de gasolina y números de octano más altos. La alquilación, otro proceso catalítico, se desarrolló a principios de la década de 1940 para producir más gasolina de aviación de alto octanaje y materias primas petroquímicas, las materias primas para explosivos y caucho sintético. Posteriormente, se desarrolló la isomerización catalítica para convertir hidrocarburos para producir mayores cantidades de materias primas de alquilación.

Después de la Segunda Guerra Mundial, se introdujeron varios procesos de reformado que mejoraron la calidad y el rendimiento de la gasolina y produjeron productos de mayor calidad. Algunos de estos involucraron el uso de catalizadores y/o hidrógeno para cambiar moléculas y eliminar azufre. Durante la década de 1960 se desarrollaron catalizadores mejorados y métodos de proceso como hidrocraqueo y reformado para aumentar el rendimiento de la gasolina y mejorar las características antidetonantes. Estos procesos catalíticos también produjeron moléculas con un doble enlace (alquenos), formando la base de la industria petroquímica moderna.

La cantidad y los tipos de diferentes procesos que se utilizan en las refinerías modernas dependen principalmente de la naturaleza de la materia prima cruda y los requisitos del producto terminado. Los procesos también se ven afectados por factores económicos, incluidos los costos del crudo, los valores de los productos, la disponibilidad de servicios públicos y el transporte. La cronología de la introducción de varios procesos se da en la tabla 1.

Tabla 1. Resumen de la historia del proceso de refinación

 

Procesos y operaciones básicas de refinación

Los procesos y operaciones de refinación de petróleo se pueden clasificar en las siguientes áreas básicas: separación, conversión, tratamiento, formulación y mezcla, operaciones auxiliares de refinación y operaciones de refinación que no son de proceso. Consulte la figura 1 para ver un diagrama de flujo simplificado.

Figura 1. Diagrama de proceso de refinería

Separación. El crudo se separa físicamente por fraccionamiento en torres de destilación atmosférica y al vacío, en grupos de moléculas de hidrocarburos con diversos rangos de punto de ebullición, denominados “fracciones” o “cortes”.

Conversión. Los procesos de conversión utilizados para cambiar el tamaño y/o la estructura de las moléculas de hidrocarburos incluyen:

• descomposición (división) por craqueo hidrotérmico, catalítico, coquización y visbreaking
• unificación (combinación) a través de alquilación y polimerización
• alteración (reordenamiento) con isomerización y reformado catalítico
• tratamiento.

 

Desde el comienzo de la refinación, se han utilizado varios métodos de tratamiento para eliminar los no hidrocarburos, las impurezas y otros componentes que afectan negativamente las propiedades de rendimiento de los productos terminados o reducen la eficiencia de los procesos de conversión. El tratamiento implica tanto reacciones químicas como separación física, como disolución, absorción o precipitación, usando una variedad y combinación de procesos. Los métodos de tratamiento incluyen la eliminación o separación de aromáticos y naftenos, así como la eliminación de impurezas y contaminantes indeseables. Los compuestos edulcorantes y los ácidos se utilizan para desulfurar el petróleo crudo antes del procesamiento y para tratar los productos durante y después del procesamiento. Otros métodos de tratamiento incluyen desalación de crudo, endulzamiento químico, tratamiento con ácido, contacto con arcilla, hidrodesulfuración, refinado con solvente, lavado cáustico, hidrotratamiento, secado, extracción con solvente y desparafinado con solvente.

Formulación y mezcla es el proceso de mezclar y combinar fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros componentes para producir productos terminados con propiedades específicas de rendimiento deseadas.

Operaciones auxiliares de refino. Otras operaciones de refinería que se requieren para respaldar el procesamiento de hidrocarburos incluyen la recuperación de fracciones ligeras; decapado con agua agria; tratamiento y refrigeración de residuos sólidos, aguas residuales y aguas de proceso; producción de hidrógeno; recuperación de azufre; y tratamiento de gases ácidos y de cola. Otras funciones del proceso son proporcionar catalizadores, reactivos, vapor, aire, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y gases combustibles.

Instalaciones de refinería que no son de proceso. Todas las refinerías cuentan con multitud de instalaciones, funciones, equipos y sistemas que dan soporte a las operaciones del proceso de hidrocarburos. Las operaciones típicas de apoyo son la generación de calor y energía; movimiento de productos; tanque de almacenamiento; Envío y manipulación; bengalas y sistemas de alivio; hornos y calentadores; alarmas y sensores; y muestreo, ensayo e inspección. Las instalaciones y sistemas que no son de proceso incluyen extinción de incendios, sistemas de agua y protección, controles de ruido y contaminación, laboratorios, salas de control, almacenes, instalaciones administrativas y de mantenimiento.

Principales Productos de la Refinación de Petróleo Crudo

La refinación de petróleo ha evolucionado continuamente en respuesta a la cambiante demanda de los consumidores por productos mejores y diferentes. El requisito del proceso original era producir queroseno como una fuente de combustible mejor y más barata para la iluminación que el aceite de ballena. El desarrollo del motor de combustión interna condujo a la producción de benceno, gasolina y combustibles diésel. La evolución del avión creó la necesidad de gasolina de aviación de alto octanaje y combustible para aviones, que es una forma sofisticada del producto de refinería original, el queroseno. Las refinerías actuales producen una variedad de productos, incluidos muchos que se utilizan como materia prima para procesos de craqueo y fabricación de lubricantes, y para la industria petroquímica. Estos productos pueden clasificarse en términos generales como combustibles, materias primas petroquímicas, solventes, aceites de proceso, lubricantes y productos especiales como cera, asfalto y coque. (Ver tabla 2.)

Tabla 2. Principales productos de la refinación de crudo

Dióxido de azufre

Los gases de combustión de la quema de combustibles con alto contenido de azufre suelen contener niveles elevados de dióxido de azufre, que normalmente se elimina mediante lavado con agua.

cáusticos

Los cáusticos se agregan al agua de desalinización para neutralizar los ácidos y reducir la corrosión. También se agregan cáusticos al crudo desalinizado para reducir la cantidad de cloruros corrosivos en las cabezas de las torres. Se utilizan en procesos de tratamiento de refinerías para eliminar contaminantes de las corrientes de hidrocarburos.

Óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono

Los gases de combustión contienen hasta 200 ppm de óxido nítrico, que reacciona lentamente con el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno. El óxido nítrico no se elimina mediante lavado con agua y el dióxido de nitrógeno puede disolverse en agua para formar ácido nitroso y nítrico. Los gases de combustión normalmente contienen solo una pequeña cantidad de monóxido de carbono, a menos que la combustión sea anormal.

Sulfuro de hidrógeno

El sulfuro de hidrógeno se encuentra naturalmente en la mayoría de los petróleos crudos y también se forma durante el procesamiento por la descomposición de compuestos de azufre inestables. El sulfuro de hidrógeno es un gas extremadamente tóxico, incoloro e inflamable, más pesado que el aire y soluble en agua. Tiene un olor a huevo podrido que es perceptible en concentraciones muy por debajo de su límite de exposición muy bajo. No se puede confiar en este olor para proporcionar una advertencia adecuada, ya que los sentidos se desensibilizan casi inmediatamente después de la exposición. Se requieren detectores especiales para alertar a los trabajadores sobre la presencia de sulfuro de hidrógeno, y se debe usar protección respiratoria adecuada en presencia del gas. La exposición a niveles bajos de sulfuro de hidrógeno causará irritación, mareos y dolores de cabeza, mientras que la exposición a niveles superiores a los límites prescritos provocará depresión del sistema nervioso y eventualmente la muerte.

Agua Amarga

El agua agria es agua de proceso que contiene sulfuro de hidrógeno, amoníaco, fenoles, hidrocarburos y compuestos de azufre de bajo peso molecular. El agua agria se produce mediante la extracción con vapor de fracciones de hidrocarburos durante la destilación, la regeneración del catalizador o el sulfuro de hidrógeno extraído con vapor durante el hidrotratamiento y el hidroacabado. El agua agria también se genera mediante la adición de agua a los procesos para absorber el sulfuro de hidrógeno y el amoníaco.

Ácido sulfúrico y ácido fluorhídrico

El ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico se utilizan como catalizadores en los procesos de alquilación. El ácido sulfúrico también se utiliza en algunos de los procesos de tratamiento.

Catalizadores sólidos

En los procesos de refinación se utilizan varios catalizadores sólidos diferentes en muchas formas y formas, desde gránulos hasta perlas granulares y polvos, hechos de diversos materiales y con diversas composiciones. Los catalizadores de gránulos extruidos se utilizan en unidades de lecho móvil y fijo, mientras que los procesos de lecho fluido utilizan catalizadores de partículas esféricas finas. Los catalizadores utilizados en los procesos de eliminación de azufre se impregnan con cobalto, níquel o molibdeno. Las unidades de craqueo utilizan catalizadores de función ácida, como arcilla natural, sílice alúmina y zeolitas sintéticas. Los catalizadores de función ácida impregnados con platino u otros metales nobles se utilizan en la isomerización y el reformado. Los catalizadores usados ​​requieren un manejo especial y protección contra exposiciones, ya que pueden contener metales, aceites aromáticos, compuestos aromáticos policíclicos cancerígenos u otros materiales peligrosos, y también pueden ser pirofóricos.

combustibles

Los principales productos combustibles son el gas licuado de petróleo, la gasolina, el queroseno, el turbosina, el gasóleo y el fuelóleo para calefacción y los fuelóleos residuales.

Gas licuado de petróleo (GLP), que consiste en mezclas de hidrocarburos parafínicos y olefínicos como propano y butano, se produce para su uso como combustible, y se almacena y manipula como líquido a presión. El GLP tiene puntos de ebullición que oscilan entre -74 °C y
38 °C, es incoloro y los vapores son más pesados ​​que el aire y extremadamente inflamables. Las cualidades importantes desde una perspectiva de seguridad y salud ocupacional de los GLP son la presión de vapor y el control de contaminantes.

Gasolina. El producto de refinería más importante es la gasolina para motores, una mezcla de fracciones de hidrocarburos de punto de ebullición relativamente bajo, que incluyen reformado, alquilato, nafta alifática (nafta ligera de primera destilación), nafta aromática (nafta craqueada térmica y catalíticamente) y aditivos. Las existencias de mezcla de gasolina tienen puntos de ebullición que van desde la temperatura ambiente hasta unos 204 °C y un punto de inflamación inferior a –40 °C. Las cualidades críticas de la gasolina son el octanaje (antidetonación), la volatilidad (arranque y bloqueo de vapor) y la presión de vapor (control ambiental). Los aditivos se utilizan para mejorar el rendimiento de la gasolina y brindar protección contra la oxidación y la formación de herrumbre. La gasolina de aviación es un producto de alto octanaje, especialmente mezclado para funcionar bien en altitudes elevadas.

El tetraetilo de plomo (TEL) y el tetrametilo de plomo (TML) son aditivos de gasolina que mejoran los índices de octanaje y el rendimiento antidetonante. En un esfuerzo por reducir el plomo en las emisiones de escape de los automóviles, estos aditivos ya no son de uso común, excepto en la gasolina de aviación.

El éter butílico terciario de etilo (ETBE), el éter butílico terciario de metilo (MTBE), el éter metílico de amil terciario (TAME) y otros compuestos oxigenados se utilizan en lugar de TEL y TML para mejorar el rendimiento antidetonante de la gasolina sin plomo y reducir las emisiones de monóxido de carbono.

Combustible para aviones y queroseno. El queroseno es una mezcla de parafinas y naftenos con menos del 20 % de compuestos aromáticos. Tiene un punto de inflamación superior a 38 °C y un rango de ebullición de 160 °C a 288 °C, y se utiliza para iluminación, calefacción, disolventes y mezclas con combustible diésel. El combustible para aviones es un producto de queroseno destilado medio cuyas cualidades críticas son el punto de congelación, el punto de inflamación y el punto de humo. El combustible para aviones comerciales tiene un rango de ebullición de aproximadamente 191 °C a 274 °C, y el combustible para aviones militares de 55 °C a 288 °C.

Combustibles destilados. Los combustibles diesel y los aceites de calefacción domésticos son mezclas de color claro de parafinas, naftenos y compuestos aromáticos, y pueden contener cantidades moderadas de olefinas. Los combustibles destilados tienen puntos de inflamación por encima de los 60 °C y rangos de ebullición de alrededor de 163 °C a 371 °C, y a menudo se hidrodesulfuran para mejorar la estabilidad. Los combustibles destilados son combustibles y cuando se calientan pueden emitir vapores que pueden formar mezclas inflamables con el aire. Las cualidades deseables requeridas para los combustibles destilados incluyen puntos de inflamación y fluidez controlados, combustión limpia, ausencia de formación de depósitos en los tanques de almacenamiento y un índice de cetano de combustible diesel adecuado para un buen arranque y combustión.

Combustibles residuales. Muchos barcos e instalaciones comerciales e industriales usan combustibles residuales o combinaciones de combustibles residuales y destilados, para energía, calor y procesamiento. Los combustibles residuales son mezclas líquidas de color oscuro, altamente viscosas, de grandes moléculas de hidrocarburo, con puntos de inflamación superiores a 121 °C y puntos de ebullición elevados. Las especificaciones críticas para los combustibles residuales son la viscosidad y el bajo contenido de azufre (para el control ambiental).

Consideraciones de salud y seguridad

El principal peligro para la seguridad del GLP y la gasolina es el fuego. La alta volatilidad y la alta inflamabilidad de los productos de bajo punto de ebullición permiten que los vapores se evaporen fácilmente en el aire y formen mezclas inflamables que pueden encenderse fácilmente. Este es un peligro reconocido que requiere precauciones específicas de almacenamiento, contención y manejo, y medidas de seguridad para asegurar que las emisiones de vapores y las fuentes de ignición estén controladas para que no ocurran incendios. Los combustibles menos volátiles, como el queroseno y el diésel, deben manejarse con cuidado para evitar derrames y posibles igniciones, ya que sus vapores también son combustibles cuando se mezclan con aire en el rango de inflamabilidad. Cuando se trabaja en atmósferas que contienen vapores de combustible, las concentraciones de vapores de productos inflamables altamente volátiles en el aire a menudo se restringen a no más del 10 % de los límites inferiores de inflamabilidad (LFL) y las concentraciones de vapores de productos combustibles menos volátiles a no más del 20 %. % LFL, dependiendo de las regulaciones gubernamentales y de la compañía aplicables, para reducir el riesgo de ignición.

Aunque los niveles de vapor de gasolina en las mezclas de aire normalmente se mantienen por debajo del 10 % del LFL por motivos de seguridad, esta concentración está considerablemente por encima de los límites de exposición que deben observarse por motivos de salud. Cuando se inhalan, pequeñas cantidades de vapor de gasolina en el aire, muy por debajo del límite inferior inflamable, pueden causar irritación, dolores de cabeza y mareos, mientras que la inhalación de concentraciones más grandes puede causar la pérdida del conocimiento y eventualmente la muerte. Los efectos sobre la salud a largo plazo también pueden ser posibles. La gasolina contiene benceno, por ejemplo, un carcinógeno conocido con límites de exposición permisibles de solo unas pocas partes por millón. Por lo tanto, incluso trabajar en atmósferas de vapor de gasolina a niveles por debajo del 10 % del LFL requiere precauciones de higiene industrial apropiadas, como protección respiratoria o ventilación de extracción local.

En el pasado, muchas gasolinas contenían aditivos antidetonantes de tetraetilo o tetrametilalquilo de plomo, que son tóxicos y presentan riesgos graves de absorción de plomo por contacto con la piel o por inhalación. Los tanques o recipientes que contengan gasolina con plomo en cualquier momento durante su uso deben ventilarse, limpiarse a fondo, probarse con un dispositivo especial de prueba de "plomo en el aire" y certificarse como libres de plomo para garantizar que los trabajadores puedan ingresar sin usar autocontrol. equipo de aire respirable contenido o suministrado, aunque los niveles de oxígeno sean normales y los tanques ahora contengan gasolina sin plomo u otros productos.

Las fracciones gaseosas del petróleo y los productos combustibles más volátiles tienen un leve efecto anestésico, generalmente en proporción inversa al peso molecular. Los combustibles líquidos con un punto de ebullición más bajo, como la gasolina y el queroseno, producen una neumonitis química grave si se inhalan y no se deben aspirar con sifón ni ingerir accidentalmente. Los gases y vapores también pueden estar presentes en concentraciones lo suficientemente altas como para desplazar el oxígeno (en el aire) por debajo de los niveles normales de respiración. El mantenimiento de las concentraciones de vapor por debajo de los límites de exposición y los niveles de oxígeno en los rangos normales de respiración, generalmente se logra mediante purga o ventilación.

Los destilados craqueados contienen pequeñas cantidades de hidrocarburos aromáticos policíclicos cancerígenos (HAP); por lo tanto, la exposición debe ser limitada. La dermatitis también puede desarrollarse por la exposición a gasolina, queroseno y combustibles destilados, ya que tienden a desengrasar la piel. La prevención se logra mediante el uso de equipo de protección personal, cremas protectoras o contacto reducido y buenas prácticas higiénicas, como lavarse las manos con agua tibia y jabón en lugar de lavarse las manos con gasolina, queroseno o solventes. Algunas personas tienen sensibilidad en la piel a los tintes que se usan para colorear la gasolina y otros productos destilados.

Los fuelóleos residuales contienen trazas de metales y pueden haber arrastrado sulfuro de hidrógeno, que es extremadamente tóxico. Los combustibles residuales que tienen un alto contenido de craqueo con un punto de ebullición superior a 370 °C contienen HAP cancerígenos. Se debe evitar la exposición repetida a combustibles residuales sin la protección personal adecuada, especialmente al abrir tanques y recipientes, ya que se puede emitir gas de sulfuro de hidrógeno.

Materias primas petroquímicas

Muchos productos derivados de la refinación del petróleo crudo, como el etileno, el propileno y el butadieno, son hidrocarburos olefínicos derivados de los procesos de craqueo de la refinería y están destinados a la industria petroquímica como materia prima para la producción de plásticos, amoníaco, caucho sintético, glicol y pronto.

Disolventes de petróleo

Se produce una variedad de compuestos puros, que incluyen benceno, tolueno, xileno, hexano y heptano, cuyos puntos de ebullición y composición de hidrocarburos están estrechamente controlados, para su uso como solventes. Los disolventes se pueden clasificar en aromáticos o no aromáticos, según su composición. Su uso como diluyentes de pintura, líquidos de limpieza en seco, desengrasantes, solventes industriales y pesticidas, etc., generalmente está determinado por sus puntos de inflamación, que varían desde muy por debajo de -18 °C hasta más de 60 °C.

Los peligros asociados con los solventes son similares a los de los combustibles en que los solventes de punto de inflamación más bajo son inflamables y sus vapores, cuando se mezclan con aire en el rango inflamable, son inflamables. Los solventes aromáticos generalmente tendrán más toxicidad que los solventes no aromáticos.

Aceites de proceso

Los aceites de proceso incluyen los de alto rango de ebullición, las corrientes de destilación atmosférica o al vacío y las que se producen mediante craqueo catalítico o térmico. Estas mezclas complejas, que contienen grandes moléculas de hidrocarburos parafínicos, nafténicos y aromáticos con más de 15 átomos de carbono, se utilizan como materia prima para la fabricación de lubricantes o craqueo. Los aceites de proceso tienen viscosidades bastante altas, puntos de ebullición que oscilan entre 260 °C y 538 °C y puntos de inflamación superiores a 121 °C.

Los aceites de proceso irritan la piel y contienen altas concentraciones de HAP, así como compuestos de azufre, nitrógeno y oxígeno. Debe evitarse la inhalación de vapores y neblinas, y la exposición de la piel debe controlarse mediante el uso de protección personal y buenas prácticas de higiene.

Lubricantes y grasas

Las existencias de base de aceite lubricante se producen mediante procesos de refinación especiales para cumplir con los requisitos específicos de los consumidores. Los aceites base lubricantes son mezclas de aceites parafínicos, nafténicos y aromáticos de color claro a medio, baja volatilidad y viscosidad media a alta, con rangos de ebullición de 371 °C a 538 °C. Los aditivos, como desemulsificantes, antioxidantes y mejoradores de la viscosidad, se mezclan con las existencias base de aceite lubricante para proporcionar las características requeridas para los aceites de motor, aceites hidráulicos y de turbinas, grasas industriales, lubricantes, aceites para engranajes y aceites de corte. La cualidad más crítica para el material base de aceite lubricante es un alto índice de viscosidad, lo que proporciona menos cambios en la viscosidad bajo temperaturas variables. Esta característica puede estar presente en la materia prima de petróleo crudo o puede lograrse mediante el uso de aditivos mejoradores del índice de viscosidad. Se añaden detergentes para mantener en suspensión cualquier lodo que se forme durante el uso del aceite.

Las grasas son mezclas de aceites lubricantes y jabones metálicos, con la adición de materiales especiales como asbesto, grafito, molibdeno, siliconas y talco para proporcionar aislamiento o lubricidad. Los aceites para corte y procesamiento de metales son aceites lubricantes con aditivos especiales como cloro, azufre y aditivos de ácidos grasos que reaccionan con el calor para proporcionar lubricación y protección a las herramientas de corte. Se agregan emulsionantes y agentes de prevención de bacterias a los aceites de corte solubles en agua.

Aunque los aceites lubricantes por sí mismos no son irritantes y tienen poca toxicidad, los aditivos pueden presentar peligros. Los usuarios deben consultar la información de datos de seguridad del material del proveedor para determinar los peligros de aditivos, lubricantes, aceites de corte y grasas específicos. El principal peligro de los lubricantes es la dermatitis, que generalmente se puede controlar mediante el uso de equipo de protección personal junto con prácticas higiénicas adecuadas. Ocasionalmente, los trabajadores pueden desarrollar una sensibilidad a los aceites o lubricantes de corte, lo que requerirá reasignación a un trabajo donde el contacto no puede ocurrir. Existen algunas preocupaciones sobre la exposición cancerígena a las neblinas de los aceites de husillo ligeros y de corte a base de nafténicos, que pueden controlarse mediante sustitución, controles de ingeniería o protección personal. Los peligros de la exposición a la grasa son similares a los del aceite lubricante, con la adición de cualquier peligro presentado por los materiales o aditivos de la grasa. La mayoría de estos peligros se analizan en otra parte de este Enciclopedia.

Productos especiales

Cera se utiliza para proteger productos alimenticios; en revestimientos; como ingrediente en otros productos como cosméticos y betún para zapatos y para velas.

Azufre se produce como resultado de la refinación del petróleo. Se almacena como líquido fundido calentado en tanques cerrados o como sólido en contenedores o al aire libre.

Coque es carbón casi puro, con una variedad de usos desde electrodos hasta briquetas de carbón, dependiendo de sus características físicas, que resultan del proceso de coquización.

Asfalto, que se usa principalmente para pavimentar caminos y materiales para techos, debe ser inerte a la mayoría de los químicos y condiciones climáticas.

Las ceras y los asfaltos son sólidos a temperatura ambiente y se necesitan temperaturas más altas para su almacenamiento, manipulación y transporte, con el consiguiente riesgo de quemaduras. La cera de petróleo está tan refinada que normalmente no presenta ningún peligro. El contacto de la piel con la cera puede provocar la obstrucción de los poros, lo que puede controlarse mediante prácticas higiénicas adecuadas. La exposición al sulfuro de hidrógeno cuando se abren los tanques de asfalto y azufre fundido se puede controlar mediante el uso de controles de ingeniería apropiados o protección respiratoria. El azufre también es fácilmente inflamable a temperaturas elevadas. El asfalto se analiza en otra parte del Enciclopedia.

Procesos de refinación de petróleo

El refinado de hidrocarburos es el uso de productos químicos, catalizadores, calor y presión para separar y combinar los tipos básicos de moléculas de hidrocarburos que se encuentran naturalmente en el petróleo crudo en grupos de moléculas similares. El proceso de refinación también reorganiza las estructuras y los patrones de unión de las moléculas básicas en moléculas y compuestos de hidrocarburos diferentes y más deseables. El tipo de hidrocarburo (parafínico, nafténico o aromático), más que los compuestos químicos específicos presentes, es el factor más significativo en el proceso de refinación.

En toda la refinería, se necesitan procedimientos operativos, prácticas laborales seguras y el uso de ropa y equipo de protección personal adecuados, incluida la protección respiratoria aprobada, para exposiciones a incendios, sustancias químicas, partículas, calor y ruido y durante las operaciones de proceso, muestreo, inspección, entrega y actividades de mantenimiento. Como la mayoría de los procesos de refinería son continuos y las corrientes del proceso están contenidas en recipientes y tuberías cerrados, existe un potencial limitado de exposición. Sin embargo, existe la posibilidad de que se produzca un incendio porque, aunque las operaciones de la refinería son procesos cerrados, si se produce una fuga o liberación de líquido, vapor o gas de hidrocarburo, los calentadores, los hornos y los intercambiadores de calor de las unidades de proceso son fuentes de ignición.

Pretratamiento de crudo

Desaladora

El petróleo crudo a menudo contiene agua, sales inorgánicas, sólidos en suspensión y metales traza solubles en agua. El primer paso en el proceso de refinación es eliminar estos contaminantes mediante la desalinización (deshidratación) para reducir la corrosión, el taponamiento y el ensuciamiento de los equipos, y para evitar el envenenamiento de los catalizadores en las unidades de procesamiento. La desalinización química, la separación electrostática y el filtrado son tres métodos típicos de desalinización del petróleo crudo. En la desalinización química, se agregan agua y tensioactivos químicos (desemulsionantes) al petróleo crudo, se calientan para que las sales y otras impurezas se disuelvan en el agua o se adhieran al agua, y luego se mantienen en un tanque donde se asientan. La desalinización eléctrica aplica cargas electrostáticas de alto voltaje para concentrar los glóbulos de agua en suspensión en la parte inferior del tanque de sedimentación. Los surfactantes se agregan solo cuando el petróleo crudo tiene una gran cantidad de sólidos en suspensión. Un tercer proceso menos común consiste en filtrar petróleo crudo calentado utilizando tierra de diatomeas como medio de filtración.

En la desalinización química y electrostática, la materia prima cruda se calienta entre 66 °C y 177 °C, para reducir la viscosidad y la tensión superficial para facilitar la mezcla y separación del agua. La temperatura está limitada por la presión de vapor de la materia prima de petróleo crudo. Ambos métodos de desalinización son continuos. Se puede agregar cáustico o ácido para ajustar el pH del lavado con agua y se puede agregar amoníaco para reducir la corrosión. Las aguas residuales, junto con los contaminantes, se descargan desde el fondo del tanque de sedimentación a la instalación de tratamiento de aguas residuales. El crudo desalinizado se extrae continuamente de la parte superior de los tanques de sedimentación y se envía a una torre de destilación (fraccionamiento) de crudo atmosférico. (Ver figura 2.)

Figura 2. Proceso de desalación (pretratamiento)

La desalinización inadecuada provoca el ensuciamiento de los tubos calentadores y los intercambiadores de calor en todas las unidades de proceso de la refinería, lo que restringe el flujo del producto y la transferencia de calor, y provoca fallas debido al aumento de la presión y la temperatura. La sobrepresión de la unidad de desalinización provocará una falla.

La corrosión, que se produce debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno, ácidos nafténicos (orgánicos) y otros contaminantes en el petróleo crudo, también provoca fallas en los equipos. La corrosión ocurre cuando las sales neutralizadas (cloruros y sulfuros de amonio) se humedecen con agua condensada. Debido a que la desalinización es un proceso cerrado, hay poco potencial de exposición al petróleo crudo oa los productos químicos del proceso, a menos que ocurra una fuga o liberación. Puede ocurrir un incendio como resultado de una fuga en los calentadores, lo que permite la liberación de componentes del petróleo crudo con bajo punto de ebullición.

Existe la posibilidad de exposición a amoníaco, demulsificantes químicos secos, cáusticos y/o ácidos durante la desalinización. Cuando se utilicen temperaturas operativas elevadas al desalinizar crudos amargos, habrá sulfuro de hidrógeno presente. Dependiendo de la materia prima cruda y los productos químicos de tratamiento utilizados, las aguas residuales contendrán cantidades variables de cloruros, sulfuros, bicarbonatos, amoníaco, hidrocarburos, fenol y sólidos en suspensión. Si se usa tierra de diatomeas en la filtración, las exposiciones deben minimizarse o controlarse, ya que la tierra de diatomeas puede contener sílice con un tamaño de partícula muy fino, lo que lo convierte en un peligro potencial para las vías respiratorias.

Procesos de separación de crudo

El primer paso en la refinación del petróleo es el fraccionamiento del crudo en torres de destilación atmosférica y al vacío. El petróleo crudo calentado se separa físicamente en varias fracciones, o cortes directos, diferenciados por rangos de puntos de ebullición específicos y clasificados, en orden decreciente de volatilidad, como gases, destilados ligeros, destilados medios, gasóleos y residuos. El fraccionamiento funciona porque la gradación de la temperatura desde el fondo hasta la parte superior de la torre de destilación hace que los componentes con puntos de ebullición más altos se condensen primero, mientras que las fracciones con puntos de ebullición más bajos ascienden más en la torre antes de condensarse. Dentro de la torre, los vapores que ascienden y los líquidos que descienden (reflujo) se mezclan a niveles donde tienen composiciones en equilibrio entre sí. En estos niveles (o etapas) se ubican bandejas especiales que eliminan una fracción del líquido que se condensa en cada nivel. En una unidad de crudo típica de dos etapas, la torre atmosférica, que produce fracciones ligeras y destilado, es seguida inmediatamente por una torre de vacío que procesa los residuos atmosféricos. Después de la destilación, solo unos pocos hidrocarburos son adecuados para su uso como productos terminados sin procesamiento adicional.

destilación atmosférica

En las torres de destilación atmosférica, la materia prima cruda desalinizada se precalienta utilizando el calor del proceso recuperado. Luego fluye a un calentador de carga de crudo de combustión directa, donde se alimenta a la columna de destilación vertical justo por encima del fondo a presiones ligeramente superiores a la atmosférica y a temperaturas de 343 °C a 371 °C, para evitar el craqueo térmico no deseado a temperaturas más altas. . Las fracciones más ligeras (punto de ebullición más bajo) se difunden en la parte superior de la torre y se extraen continuamente y se dirigen a otras unidades para su posterior procesamiento, tratamiento, mezcla y distribución.

Las fracciones con los puntos de ebullición más bajos, como el gas combustible y la nafta liviana, se eliminan desde la parte superior de la torre mediante una línea aérea como vapores. La nafta, o gasolina de primera destilación, se extrae de la sección superior de la torre como un chorro elevado. Estos productos se utilizan como materias primas petroquímicas y reformadoras, mezclas de gasolina, solventes y GLP.

Las fracciones de rango de ebullición intermedio, incluidos el gasóleo, la nafta pesada y los destilados, se eliminan de la sección central de la torre como corrientes laterales. Estos se envían a las operaciones de acabado para su uso como queroseno, combustible diésel, fueloil, combustible para aviones, materia prima para el craqueo catalítico y mezclas. Algunas de estas fracciones líquidas se despojan de sus extremos más ligeros, que se devuelven a la torre como corrientes de reflujo que fluyen hacia abajo.

Las fracciones más pesadas y con un punto de ebullición más alto (llamadas residuos, fondos o crudo de cabeza) que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se usan para fuel oil, fabricación de betún o materia prima de craqueo, o se dirigen a un calentador y al torre de destilación al vacío para su posterior fraccionamiento. (Ver figura 3 y figura 4.)

Figura 3. Proceso de destilación atmosférica

Figura 4. Esquema del proceso de destilación atmosférica

Destilación al vacío

Las torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida necesaria para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo, o el crudo rematado, de la torre atmosférica a temperaturas más altas. Los diseños internos de algunas torres de vacío son diferentes de las torres atmosféricas en que se usan almohadillas de empaque y desempañador aleatorias en lugar de bandejas. También se pueden usar torres de mayor diámetro para mantener bajas las velocidades. Una torre de vacío típica de primera fase puede producir gasóleos, aceites base lubricantes y residuos pesados ​​para el desasfaltado de propano. Una torre de segunda fase, que opera a un vacío más bajo, destila el residuo sobrante de la torre atmosférica que no se usa para el procesamiento de lubricantes y el residuo sobrante de la primera torre de vacío que no se usa para desasfaltar.

Las torres de vacío se utilizan normalmente para separar las materias primas del craqueo catalítico del residuo sobrante. Los fondos de las torres de vacío también pueden enviarse a un coquizador, usarse como lubricante o material asfáltico o desulfurarse y mezclarse con fuel oil con bajo contenido de azufre. (Ver figura 5 y figura 6.)

Figura 5. Proceso de destilación al vacío

Figura 6. Esquema del proceso de destilación al vacío

Columnas de destilación

Dentro de las refinerías hay muchas otras torres de destilación más pequeñas, llamadas columnas, diseñadas para separar productos específicos y únicos, que funcionan con los mismos principios que las torres atmosféricas. Por ejemplo, un despropanizador es una pequeña columna diseñada para separar el propano del isobutano y los componentes más pesados. Se usa otra columna más grande para separar el etilbenceno y el xileno. Pequeñas torres de "burbujeo", llamadas separadores, utilizan vapor para eliminar trazas de productos ligeros (gasolina) de corrientes de productos más pesados.

Las temperaturas de control, las presiones y el reflujo deben mantenerse dentro de los parámetros operativos para evitar que se produzca una fisuración térmica dentro de las torres de destilación. Se proporcionan sistemas de alivio porque pueden ocurrir variaciones en la presión, la temperatura o los niveles de líquido si fallan los dispositivos de control automático. Las operaciones son monitoreadas para evitar que el crudo ingrese a la carga del reformador. Las materias primas crudas pueden contener cantidades apreciables de agua en suspensión que se separan durante el arranque y, junto con el agua que queda en la torre debido a la purga con vapor, se asientan en el fondo de la torre. Esta agua puede calentarse hasta el punto de ebullición y crear una explosión de vaporización instantánea al entrar en contacto con el aceite de la unidad.

El intercambiador de precalentamiento, el horno de precalentamiento y el intercambiador de fondo, la torre atmosférica y el horno de vacío, la torre de vacío y el techo son susceptibles a la corrosión por ácido clorhídrico (HCl), sulfuro de hidrógeno (H₂S), agua, compuestos de azufre y ácidos orgánicos. Cuando se procesan crudos amargos, puede ocurrir una corrosión severa tanto en las torres atmosféricas como de vacío donde las temperaturas del metal superan los 232 °C y en las tuberías de los hornos. H húmedo₂S también causará grietas en el acero. Cuando se procesan crudos con alto contenido de nitrógeno, los óxidos de nitrógeno, que son corrosivos para el acero cuando se enfrían a bajas temperaturas en presencia de agua, se forman en los gases de combustión de los hornos.

Se utilizan productos químicos para controlar la corrosión por el ácido clorhídrico producido en las unidades de destilación. Se puede inyectar amoníaco en la corriente superior antes de la condensación inicial y/o se puede inyectar cuidadosamente una solución alcalina en la alimentación de petróleo crudo caliente. Si no se inyecta suficiente agua de lavado, se pueden formar depósitos de cloruro de amonio, causando una corrosión grave.

La destilación atmosférica y al vacío son procesos cerrados y las exposiciones son mínimas. Cuando se procesan crudos ácidos (con alto contenido de azufre), puede haber exposición potencial al sulfuro de hidrógeno en el horno y el intercambiador de precalentamiento, la zona de evaporación instantánea de la torre y el sistema superior, el horno y la torre de vacío y el intercambiador de fondo. El petróleo crudo y los productos de destilación contienen compuestos aromáticos de alto punto de ebullición, incluidos los PAH cancerígenos. La exposición a corto plazo a altas concentraciones de vapor de nafta puede provocar dolores de cabeza, náuseas y mareos, y la exposición a largo plazo puede provocar la pérdida del conocimiento. El benceno está presente en las naftas aromáticas y la exposición debe ser limitada. La parte superior del deshexanizador puede contener grandes cantidades de hexano normal, lo que puede afectar el sistema nervioso. El cloruro de hidrógeno puede estar presente en el intercambiador de precalentamiento, las zonas superiores de la torre y los techos. Las aguas residuales pueden contener sulfuros solubles en agua en altas concentraciones y otros compuestos solubles en agua, como amoníaco, cloruros, fenol y mercaptano, según la materia prima cruda y los productos químicos de tratamiento.

Procesos de conversión de crudo

Los procesos de conversión, como el craqueo, la combinación y la reorganización, cambian el tamaño y la estructura de las moléculas de hidrocarburos para convertir las fracciones en productos más deseables. (Ver tabla 3.)

Tabla 3. Resumen de los procesos de refinación de petróleo

 

Como resultado de la conversión, se crean varias moléculas de hidrocarburos que normalmente no se encuentran en el petróleo crudo pero que son importantes para el proceso de refinación. Las olefinas (alquenos, diolefinas y alquinos) son moléculas de hidrocarburos insaturados de cadena o de anillo con al menos un doble enlace. Por lo general, se forman por craqueo térmico y catalítico y rara vez ocurren naturalmente en el petróleo crudo sin procesar.

Alquenos son moléculas de cadena lineal con la fórmula C_nH_n que contiene al menos un enlace de doble enlace (insaturado) en la cadena. La molécula de alqueno más simple es la monoolefina etileno, con dos átomos de carbono unidos por un doble enlace y cuatro átomos de hidrógeno. Las diolefinas (que contienen dos dobles enlaces), como el 1,2-butadieno y el 1,3-butadieno, y los alquinos (que contienen un triple enlace), como el acetileno, se encuentran en C₅ y fracciones más ligeras del agrietamiento. Las olefinas son más reactivas que las parafinas o los naftenos y se combinan fácilmente con otros elementos como el hidrógeno, el cloro y el bromo.

Procesos de craqueo

Después de la destilación, se utilizan procesos de refinería posteriores para alterar las estructuras moleculares de las fracciones para crear productos más deseables. Uno de estos procesos, el craqueo, rompe (o craquea) fracciones de petróleo más pesadas y con un punto de ebullición más alto en productos más valiosos, como hidrocarburos gaseosos, mezclas de gasolina, gasóleo y fueloil. Durante el proceso, algunas de las moléculas se combinan (polimerizan) para formar moléculas más grandes. Los tipos básicos de craqueo son el craqueo térmico, el craqueo catalítico y el hidrocraqueo.

Procesos de craqueo térmico

Los procesos de craqueo térmico, desarrollados en 1913, calientan combustibles destilados y aceites pesados ​​a presión en grandes tambores hasta que se craquean (dividen) en moléculas más pequeñas con mejores características antidetonantes. Este método inicial, que producía grandes cantidades de coque sólido no deseado, ha evolucionado hasta convertirse en procesos modernos de craqueo térmico, incluidos el visbreaking, el craqueo con vapor y la coquización.

viscorreductor

Visbreaking es una forma suave de craqueo térmico que reduce el punto de fluidez de los residuos cerosos y reduce significativamente la viscosidad de la materia prima sin afectar su rango de punto de ebullición. El residuo de la torre de destilación atmosférica se craquea suavemente en un calentador a presión atmosférica. Luego se enfría con gasóleo frío para controlar el exceso de grietas y se evapora en una torre de destilación. El alquitrán residual craqueado térmicamente, que se acumula en el fondo de la torre de fraccionamiento, se vaporiza al vacío en un separador y el destilado se recicla. (Ver figura 7.)

Figura 7. Proceso de Visbreaking

craqueo al vapor

El craqueo al vapor produce olefinas mediante el craqueo térmico de materias primas de moléculas de hidrocarburos grandes a presiones ligeramente superiores a la atmosférica ya temperaturas muy altas. El residuo del craqueo al vapor se mezcla con combustibles pesados. La nafta producida a partir del craqueo al vapor generalmente contiene benceno, que se extrae antes del hidrotratamiento.

Procesión de coca

La coquización es una forma severa de craqueo térmico que se usa para obtener gasolina de primera destilación (nafta de coquizador) y varias fracciones de destilados medios que se usan como materias primas para el craqueo catalítico. Este proceso reduce tan completamente el hidrógeno de la molécula de hidrocarburo, que el residuo es una forma de carbono casi puro llamado Coca. Los dos procesos de coquización más comunes son la coquización retardada y la coquización continua (de contacto o fluida), que, según el mecanismo de reacción, el tiempo, la temperatura y la materia prima cruda, producen tres tipos de coque: esponja, panal y aguja. (Ver figura 8.)

Figura 8. Proceso de coquización

• Coquización retardada. En la coquización retardada, la materia prima se carga primero en un fraccionador para separar los hidrocarburos más livianos y luego se combina con el petróleo reciclado pesado. La materia prima pesada se alimenta al horno de coquización y se calienta a altas temperaturas a bajas presiones para evitar la coquización prematura en los tubos del calentador, lo que produce una vaporización parcial y un agrietamiento leve. La mezcla de líquido/vapor se bombea desde el calentador a uno o más tambores de coquización, donde el material caliente se mantiene aproximadamente 24 horas (retrasado) a bajas presiones hasta que se descompone en productos más livianos. Una vez que el coque alcanza un nivel predeterminado en un tambor, el flujo se desvía a otro tambor para mantener un funcionamiento continuo. El vapor de los tambores se devuelve al fraccionador para separar el gas, la nafta y los gasóleos y reciclar los hidrocarburos más pesados ​​a través del horno. El tambor lleno se vaporiza para extraer los hidrocarburos no craqueados, se enfría mediante inyección de agua y se elimina el coque mecánicamente mediante un tornillo sinfín que se eleva desde el fondo del tambor, o hidráulicamente mediante la fractura del lecho de coque con agua a alta presión expulsada de un cortador giratorio.
• Coquización continua. La coquización continua (de contacto o fluida) es un proceso de lecho móvil que opera a presiones más bajas y temperaturas más altas que la coquización retardada. En la coquización continua, el craqueo térmico se produce mediante el uso del calor transferido de las partículas de coque recicladas calientes a la materia prima en un mezclador radial, llamado mezclador. reactor. Los gases y vapores se extraen del reactor, se apagan para detener la reacción y se fraccionan. El coque reaccionado ingresa a un tambor de compensación y se eleva a un alimentador y clasificador donde se eliminan las partículas de coque más grandes. El coque restante se deja caer en el precalentador del reactor para reciclarlo con materia prima. El proceso es automático porque hay un flujo continuo de coque y materia prima, y ​​la coquización se produce tanto en el reactor como en el tambor de compensación.

 

Consideraciones de salud y seguridad

En la coquización, el control de la temperatura debe mantenerse dentro de un rango estrecho, ya que las altas temperaturas producirán coque, que es demasiado difícil de sacar del tambor. Por el contrario, las temperaturas demasiado bajas darán como resultado una lechada de alto contenido asfáltico. Si las temperaturas de coquización se salen de control, podría ocurrir una reacción exotérmica.

En el craqueo térmico cuando se procesan crudos amargos, la corrosión puede ocurrir donde las temperaturas del metal están entre 232 °C y 482 °C. Parece que el coque forma una capa protectora sobre el metal por encima de los 482 °C. Sin embargo, la corrosión por sulfuro de hidrógeno ocurre cuando las temperaturas no se controlan adecuadamente por encima de 482 °C. La parte inferior de la torre, los intercambiadores de alta temperatura, el horno y los tambores de remojo están sujetos a corrosión. Los cambios térmicos continuos hacen que las cubiertas de los tambores de coque se hinchen y se agrieten.

La inyección de agua o vapor se utiliza para evitar la acumulación de coque en los tubos del horno de coquización retardada. Se debe drenar completamente el agua del coquizador, para no causar una explosión al recargar con coque caliente. En emergencias, se necesitan medios alternativos de salida desde la plataforma de trabajo sobre los tambores de coque.

Se pueden producir quemaduras al manipular coque caliente, por vapor en caso de fuga en la línea de vapor, o por agua caliente, coque caliente o lodo caliente que se puede expulsar al abrir los cokers. Existe la posibilidad de exposición a naftas aromáticas que contienen benceno, sulfuro de hidrógeno y gases de monóxido de carbono, ya trazas de HAP cancerígenos asociados con las operaciones de coquización. El agua residual agria puede ser muy alcalina y contener aceite, sulfuros, amoníaco y fenol. Cuando el coque se mueve como una suspensión, puede ocurrir una disminución del oxígeno dentro de espacios confinados, como silos de almacenamiento, porque el carbón húmedo adsorbe el oxígeno.

Procesos de craqueo catalítico

El craqueo catalítico descompone los hidrocarburos complejos en moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de productos más livianos y deseables y disminuir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados ​​están expuestos a alta temperatura y baja presión a catalizadores que promueven reacciones químicas. Este proceso reorganiza la estructura molecular, convirtiendo materias primas de hidrocarburos pesados ​​en fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina, GLP, combustible para calefacción y materias primas petroquímicas (véanse las figuras 9 y 10). La selección de un catalizador depende de una combinación de la mayor reactividad posible y la mejor resistencia al desgaste. Los catalizadores utilizados en las unidades de craqueo de refinería suelen ser materiales sólidos (zeolita, hidrosilicato de aluminio, arcilla de bentonita tratada, tierra de Fuller, bauxita y sílice-alúmina) que se encuentran en forma de polvos, perlas, gránulos o materiales moldeados denominados extruidos.

Figura 9. Proceso de craqueo catalítico

Figura 10. Esquema del proceso de craqueo catalítico

Hay tres funciones básicas en todos los procesos de craqueo catalítico:

• Reacción: la materia prima reacciona con el catalizador y se descompone en diferentes hidrocarburos.
• Regeneración: el catalizador se reactiva quemando el coque.
• Fraccionamiento: la corriente de hidrocarburos craqueados se separa en varios productos.

 

Los procesos de craqueo catalítico son muy flexibles y los parámetros operativos se pueden ajustar para satisfacer la demanda cambiante del producto. Los tres tipos básicos de procesos de craqueo catalítico son:

• craqueo catalítico fluido (FCC)
• craqueo catalítico de lecho móvil
• termofor craqueo catalítico (TCC).

 

Craqueo catalítico fluido

Los craqueadores catalíticos de lecho fluido tienen una sección de catalizador (elevador, reactor y regenerador) y una sección de fraccionamiento, que funcionan juntas como una unidad de procesamiento integrada. El FCC utiliza un catalizador en polvo fino, suspendido en vapor de aceite o gas, que actúa como un fluido. El craqueo tiene lugar en la tubería de alimentación (riser) en la que la mezcla de catalizador e hidrocarburos fluye a través del reactor.

El proceso FCC mezcla una carga de hidrocarburo precalentada con un catalizador regenerado caliente a medida que ingresa al elevador que conduce al reactor. La carga se combina con el aceite reciclado dentro del elevador, se vaporiza y el catalizador caliente la eleva a la temperatura del reactor. A medida que la mezcla asciende por el reactor, la carga se craquea a baja presión. Este craqueo continúa hasta que los vapores de aceite se separan del catalizador en los ciclones del reactor. La corriente de producto resultante ingresa a una columna donde se separa en fracciones, y parte del petróleo pesado se devuelve al tubo ascendente como petróleo reciclado.

El catalizador gastado se regenera para eliminar el coque que se acumula en el catalizador durante el proceso. El catalizador gastado fluye a través del separador de catalizador al regenerador donde se mezcla con aire precalentado, quemando la mayoría de los depósitos de coque. Se agrega catalizador fresco y se elimina el catalizador desgastado para optimizar el proceso de craqueo.

Craqueo catalítico de lecho móvil

El craqueo catalítico de lecho móvil es similar al craqueo catalítico fluido; sin embargo, el catalizador está en forma de gránulos en lugar de polvo fino. Los gránulos se mueven continuamente por medio de transportadores o tubos elevadores neumáticos a una tolva de almacenamiento en la parte superior de la unidad, y luego fluyen hacia abajo por gravedad a través del reactor hasta un regenerador. El regenerador y la tolva están aislados del reactor por sellos de vapor. El producto craqueado se separa en gas reciclado, petróleo, petróleo clarificado, destilado, nafta y gas húmedo.

Craqueo catalítico termoforzado

En el craqueo catalítico termoforzado, la materia prima precalentada fluye por gravedad a través del lecho del reactor catalítico. Los vapores se separan del catalizador y se envían a una torre de fraccionamiento. El catalizador gastado se regenera, enfría y recicla, y los gases de combustión de la regeneración se envían a una caldera de monóxido de carbono para la recuperación de calor.

Consideraciones de salud y seguridad

Se deben realizar muestreos y pruebas periódicas de las corrientes de material de alimentación, producto y reciclaje para garantizar que el proceso de craqueo funcione según lo previsto y que no hayan entrado contaminantes en la corriente del proceso. Los corrosivos o los depósitos en la materia prima pueden ensuciar los compresores de gas. Cuando se procesa crudo agrio, se puede esperar corrosión donde las temperaturas están por debajo
482 °C. La corrosión tiene lugar donde existen fases líquidas y de vapor y en áreas sujetas a enfriamiento local, como boquillas y soportes de plataformas. Cuando se procesan materias primas con alto contenido de nitrógeno, la exposición al amoníaco y al cianuro puede someter a los equipos de acero al carbono en el sistema superior de FCC a corrosión, agrietamiento o formación de ampollas de hidrógeno, lo que puede minimizarse mediante lavado con agua o inhibidores de la corrosión. El lavado con agua se puede usar para proteger los condensadores de cabeza en la columna principal sujetos al ensuciamiento por hidrosulfuro de amonio.

Se debe inspeccionar el equipo crítico, incluidas las bombas, los compresores, los hornos y los intercambiadores de calor. Las inspecciones deben incluir la verificación de fugas debido a la erosión u otras fallas, como la acumulación de catalizador en los expansores, la coquización en las líneas aéreas de alimentación debido a los residuos de la materia prima y otras condiciones de operación inusuales.

Los hidrocarburos líquidos en el catalizador o que ingresan a la corriente de aire de combustión caliente pueden causar reacciones exotérmicas. En algunos procesos, se debe tener cuidado para asegurar que no haya concentraciones explosivas de polvo de catalizador durante la recarga o eliminación. Al descargar catalizador coqueado, existe la posibilidad de incendios de sulfuro de hierro. El sulfuro de hierro se encenderá espontáneamente cuando se exponga al aire y, por lo tanto, debe humedecerse con agua para evitar que se convierta en una fuente de ignición de los vapores. El catalizador coqueado puede enfriarse por debajo de 49 °C antes de descargarlo del reactor, o primero puede descargarse en contenedores purgados con nitrógeno inerte y luego enfriarse antes de continuar con su manipulación.

La posibilidad de exposición a líquidos o vapores de hidrocarburos extremadamente calientes está presente durante el muestreo del proceso o si ocurre una fuga o liberación. Además, la exposición a HAP cancerígenos, nafta aromática que contiene benceno, gas amargo (gas combustible de procesos como el craqueo catalítico y el hidrotratamiento, que contiene sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono), sulfuro de hidrógeno y/o gas monóxido de carbono puede ocurrir durante una liberación de producto o vapor. La formación involuntaria de carbonilo de níquel altamente tóxico puede ocurrir en los procesos de craqueo que usan catalizadores de níquel con el potencial resultante para exposiciones peligrosas.

La regeneración de catalizadores implica extracción con vapor y decoquización, lo que da como resultado una posible exposición a flujos de residuos fluidos que pueden contener cantidades variables de agua agria, hidrocarburos, fenol, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, mercaptano y otros materiales, según las materias primas, los crudos y los procesos. Se necesitan prácticas de trabajo seguras y el uso de equipo de protección personal (EPP) apropiado cuando se manipula el catalizador gastado, se recarga el catalizador o si se producen fugas o escapes.

proceso de hidrocraqueo

El hidrocraqueo es un proceso de dos etapas que combina el craqueo catalítico y la hidrogenación, en el que las fracciones del destilado se craquean en presencia de hidrógeno y catalizadores especiales para producir productos más deseables. El hidrocraqueo tiene la ventaja sobre el craqueo catalítico en que las materias primas con alto contenido de azufre se pueden procesar sin desulfuración previa. En el proceso, la materia prima aromática pesada se convierte en productos más livianos bajo presiones muy altas y temperaturas bastante altas. Cuando la materia prima tiene un alto contenido de parafina, el hidrógeno evita la formación de PAH, reduce la formación de alquitrán y evita la acumulación de coque en el catalizador. El hidrocraqueo produce cantidades relativamente grandes de isobutano para las materias primas de alquilación y también provoca la isomerización para el control del punto de fluidez y el control del punto de humo, los cuales son importantes en el combustible para aviones de alta calidad.

En la primera etapa, la materia prima se mezcla con hidrógeno reciclado, se calienta y se envía al reactor primario, donde una gran cantidad de la materia prima se convierte en destilados medios. Los compuestos de azufre y nitrógeno se convierten mediante un catalizador en el reactor de etapa primaria en sulfuro de hidrógeno y amoníaco. El residual se calienta y se envía a un separador de alta presión, donde se eliminan y reciclan los gases ricos en hidrógeno. Los hidrocarburos restantes se separan o purifican para eliminar el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y los gases ligeros, que se recogen en un acumulador, donde se separa la gasolina del gas amargo.

Los hidrocarburos líquidos extraídos del reactor primario se mezclan con hidrógeno y se envían al reactor de segunda etapa, donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones y mezclas destiladas. Estos productos pasan por una serie de separadores de alta y baja presión para eliminar los gases, que son reciclados. Los hidrocarburos líquidos se estabilizan, dividen y separan, y los productos de nafta ligera del hidrocraqueador se utilizan para mezclar gasolina, mientras que las naftas más pesadas se reciclan o se envían a una unidad de reforma catalítica. (Ver figura 11.)

Figura 11. Proceso de hidrocraqueo

Consideraciones de salud y seguridad

La inspección y prueba de los dispositivos de alivio de seguridad son importantes debido a las presiones muy altas en este proceso. Se necesita un control de proceso adecuado para proteger contra el taponamiento de los lechos del reactor. Debido a las temperaturas de operación y la presencia de hidrógeno, el contenido de sulfuro de hidrógeno de la materia prima debe mantenerse estrictamente al mínimo para reducir la posibilidad de corrosión severa. También se debe considerar la corrosión por dióxido de carbono húmedo en áreas de condensación. Cuando se procesan materias primas con alto contenido de nitrógeno, el amoníaco y el sulfuro de hidrógeno forman hidrosulfuro de amonio, que provoca una corrosión grave a temperaturas por debajo del punto de rocío del agua. El hidrosulfuro de amonio también está presente en la extracción con agua agria. Debido a que el hidrocraqueador opera a presiones y temperaturas muy altas, el control tanto de las fugas de hidrocarburos como de las liberaciones de hidrógeno es importante para prevenir incendios.

Debido a que se trata de un proceso cerrado, las exposiciones son mínimas en condiciones normales de funcionamiento. Existe la posibilidad de exposición a nafta alifática que contiene benceno, PAH cancerígenos, emisiones de gases y vapores de hidrocarburos, gas rico en hidrógeno y gas de sulfuro de hidrógeno como resultado de fugas a alta presión. Se pueden liberar grandes cantidades de monóxido de carbono durante la regeneración y el cambio del catalizador. La extracción y regeneración con vapor de catalizador crea flujos de desechos que contienen agua agria y amoníaco. Se necesitan prácticas de trabajo seguras y equipo de protección personal adecuado al manipular el catalizador gastado. En algunos procesos, se necesita cuidado para asegurar que no se formen concentraciones explosivas de polvo catalítico durante la recarga. La descarga de catalizador coqueado requiere precauciones especiales para evitar incendios inducidos por sulfuro de hierro. El catalizador coquizado debe enfriarse por debajo de los 49 °C antes de verterlo o colocarse en recipientes inertizados con nitrógeno hasta que se enfríe.

Combinando procesos

Dos procesos de combinación, polimerización y alquilación, se utilizan para unir pequeñas moléculas deficientes en hidrógeno, llamadas olefinas, recuperados del craqueo térmico y catalítico, para crear existencias de mezcla de gasolina más deseables.

Polimerización

La polimerización es el proceso de combinar dos o más moléculas orgánicas insaturadas (olefinas) para formar una sola molécula más pesada con los mismos elementos en la misma proporción que la molécula original. Convierte olefinas gaseosas, como etileno, propileno y butileno transformadas por unidades de craqueo térmico y de fluidos, en moléculas más pesadas, más complejas y de mayor octanaje, incluidas nafta y materias primas petroquímicas. La materia prima de olefina se trata previamente para eliminar los compuestos de azufre y otros indeseables, y luego se pasa sobre un catalizador de fósforo, generalmente un catalizador sólido o ácido fosfórico líquido, donde se produce una reacción polimérica exotérmica. Esto requiere el uso de agua de refrigeración y la inyección de materia prima fría en el reactor para controlar las temperaturas a varias presiones. El ácido de los líquidos se elimina mediante lavado cáustico, los líquidos se fraccionan y el catalizador ácido se recicla. El vapor se fracciona para eliminar los butanos y se neutraliza para eliminar las trazas de ácido. (Ver figura 12.)

Figura 12. Proceso de polimerización

Si el agua entra en contacto con el ácido fosfórico, por ejemplo, durante el lavado con agua en las paradas, se producirá una corrosión severa que provocará la falla del equipo. La corrosión también puede ocurrir en colectores de tuberías, rehervidores, intercambiadores y otros lugares donde el ácido puede asentarse. Existe la posibilidad de exposición al lavado cáustico (hidróxido de sodio), al ácido fosfórico utilizado en el proceso o lavado durante las paradas y al polvo del catalizador. Existe la posibilidad de que se produzca una reacción exotérmica incontrolada en caso de que se produzca una pérdida de agua de refrigeración.

Alquilación

La alquilación combina las moléculas de olefinas producidas a partir del craqueo catalítico con las de las isoparafinas para aumentar el volumen y el octanaje de las mezclas de gasolina. Las olefinas reaccionarán con las isoparafinas en presencia de un catalizador altamente activo, generalmente ácido sulfúrico o ácido fluorhídrico (o cloruro de aluminio) para crear una molécula parafínica de cadena ramificada larga, llamada alcóxido (isooctano), con una excepcional calidad antidetonante. A continuación, el alquilato se separa y se fracciona. Las temperaturas de reacción relativamente bajas de 10°C a 16°C para el ácido sulfúrico, 27°C a 0°C para el ácido fluorhídrico (HF) y 0°C para el cloruro de aluminio, se controlan y mantienen mediante refrigeración. (Ver figura 13.)

Figura 13. Proceso de alquilación

Alquilación de ácido sulfúrico. En las unidades de alquilación de ácido sulfúrico de tipo cascada, las materias primas, que incluyen propileno, butileno, amileno e isobutano fresco, ingresan al reactor, donde entran en contacto con el catalizador de ácido sulfúrico. El reactor está dividido en zonas, con las olefinas alimentadas a través de distribuidores a cada zona, y el ácido sulfúrico y los isobutanos fluyen sobre deflectores de una zona a otra. El calor de reacción se elimina por evaporación de isobutano. El gas isobutano se retira de la parte superior del reactor, se enfría y se recicla, con una parte dirigida a la torre despropanizadora. El residuo del reactor se sedimenta y el ácido sulfúrico se retira del fondo del recipiente y se recircula. Los depuradores de agua y/o cáusticos se utilizan para eliminar pequeñas cantidades de ácido de la corriente del proceso, que luego va a una torre de deisobutanización. La cabeza de isobutano del desbutanizador se recicla y los hidrocarburos restantes se separan en una torre de repetición y/o se envían a mezcla.

Alquilación con ácido fluorhídrico. Hay dos tipos de procesos de alquilación con ácido fluorhídrico: Phillips y UOP. En el proceso Phillips, la materia prima de olefina e isobutano se seca y se alimenta a una unidad combinada de reactor/sedimentador. El hidrocarburo de la zona de sedimentación se carga al fraccionador principal. Los gastos generales del fraccionador principal van a un despropanizador. El propano, con trazas de ácido fluorhídrico (HF), pasa a un separador de HF y luego se desfluoriza catalíticamente, se trata y se envía a almacenamiento. El isobutano se extrae del fraccionador principal y se recicla al reactor/sedimentador, y el alquilato del fondo del fraccionador principal se envía a un separador.

El proceso UOP utiliza dos reactores con sedimentadores separados. La mitad de la materia prima seca se carga en el primer reactor, junto con el isobutano reciclado y de reposición, y luego en su decantador, donde se recicla el ácido y se carga el hidrocarburo en el segundo reactor. La otra mitad de la materia prima va al segundo reactor, donde se recicla el ácido del sedimentador y se cargan los hidrocarburos al fraccionador principal. El procesamiento posterior es similar al de Phillips en que la parte superior del fraccionador principal va a un despropanizador, el isobutano se recicla y el alquilato se envía a un separador.

Consideraciones de salud y seguridad

El ácido sulfúrico y el ácido fluorhídrico son sustancias químicas peligrosas, y es esencial tener cuidado durante la entrega y descarga del ácido. Existe la necesidad de mantener concentraciones de ácido sulfúrico de 85 a 95% para una buena operación y para minimizar la corrosión. Para evitar la corrosión del ácido fluorhídrico, las concentraciones de ácido dentro de la unidad de proceso deben mantenerse por encima del 65 % y la humedad por debajo del 4 %. Algo de corrosión y ensuciamiento en las unidades de ácido sulfúrico se produce por la descomposición de los ésteres de ácido sulfúrico, o cuando se agrega cáustico para la neutralización. Estos ésteres se pueden eliminar mediante tratamiento con ácido fresco y lavado con agua caliente.

Las molestias pueden ser causadas por la pérdida del agua refrigerante necesaria para mantener las temperaturas del proceso. La presión en el lado de agua de enfriamiento y vapor de los intercambiadores debe mantenerse por debajo de la presión mínima en el lado de servicio de ácido para evitar la contaminación del agua. Los venteos pueden enrutarse a depuradores de ceniza de soda para neutralizar el gas de fluoruro de hidrógeno o los vapores de ácido fluorhídrico antes de su liberación. Se pueden proporcionar bordillos, drenaje y aislamiento para la contención de la unidad de proceso, de modo que el efluente pueda neutralizarse antes de su liberación al sistema de alcantarillado.

Las unidades de ácido fluorhídrico deben drenarse a fondo y limpiarse químicamente antes de las paradas y la entrada, para eliminar todos los rastros de fluoruro de hierro y ácido fluorhídrico. Después del apagado, cuando se haya utilizado agua, la unidad debe secarse completamente antes de introducir el ácido fluorhídrico. Las fugas, derrames o liberaciones que involucran ácido fluorhídrico o hidrocarburos que contienen ácido fluorhídrico son extremadamente peligrosos. Es necesario tomar precauciones para asegurar que el equipo y los materiales que han estado en contacto con el ácido se manejen con cuidado y se limpien a fondo antes de que salgan del área de proceso o de la refinería. Las tinas de lavado por inmersión a menudo se proporcionan para la neutralización de equipos que han entrado en contacto con ácido fluorhídrico.

Existe la posibilidad de que se produzcan exposiciones peligrosas y tóxicas graves en caso de que se produzcan fugas, derrames o liberaciones. El contacto directo con ácido sulfúrico o fluorhídrico causará daños severos en la piel y los ojos, y la inhalación de neblinas ácidas o vapores de hidrocarburo que contengan ácido causará irritación severa y daño al sistema respiratorio. Se deben utilizar medidas especiales de preparación para casos de emergencia, y se debe proporcionar la protección adecuada para el peligro potencial y las áreas posiblemente afectadas. Se necesitan prácticas de trabajo seguras y equipo de protección personal adecuado para la piel y las vías respiratorias cuando existan exposiciones potenciales a los ácidos fluorhídrico y sulfúrico durante las operaciones normales, como la lectura de medidores, la inspección y el proceso de muestreo, así como durante la respuesta a emergencias, el mantenimiento y las actividades de reparación. Deben existir procedimientos para garantizar que el equipo y la ropa de protección que se usan en las actividades con ácido sulfúrico o fluorhídrico, incluidos los trajes de protección química, las cubiertas para la cabeza y los zapatos, los guantes, la protección para la cara y los ojos y el equipo de protección respiratoria, se limpien y descontaminen a fondo antes de volver a enviarlos.

Procesos de reorganización

reformado catalítico y isomerización Son procesos que reorganizan las moléculas de hidrocarburos para producir productos con diferentes características. Después del craqueo, algunas corrientes de gasolina, aunque del tamaño molecular correcto, requieren un procesamiento adicional para mejorar su desempeño, debido a que son deficientes en algunas cualidades, como el índice de octano o el contenido de azufre. El reformado con hidrógeno (vapor) produce hidrógeno adicional para su uso en el proceso de hidrogenación.

reformado catalítico

Los procesos de reformado catalítico convierten naftas pesadas de bajo octanaje en hidrocarburos aromáticos para materias primas petroquímicas y componentes de gasolina de alto octanaje, llamados reforma, por reordenamiento molecular o deshidrogenación. Según la materia prima y los catalizadores, los reformados se pueden producir con concentraciones muy altas de tolueno, benceno, xileno y otros aromáticos útiles en la mezcla de gasolina y el procesamiento petroquímico. El hidrógeno, un subproducto importante, se separa del reformado para reciclarlo y usarlo en otros procesos. El producto resultante depende de la temperatura y la presión del reactor, el catalizador utilizado y la tasa de reciclado de hidrógeno. Algunos reformadores catalíticos operan a baja presión y otros a alta presión. Algunos sistemas de reformado catalítico regeneran continuamente el catalizador, algunas instalaciones regeneran todos los reactores durante las paradas y otras retiran un reactor a la vez para la regeneración del catalizador.

En el reformado catalítico, la materia prima de nafta se trata previamente con hidrógeno para eliminar contaminantes como compuestos de cloro, azufre y nitrógeno, que podrían envenenar el catalizador. El producto se evapora y se fracciona en torres donde se eliminan los contaminantes y gases restantes. La materia prima de nafta desulfurada se envía al reformador catalítico, donde se calienta a vapor y pasa a través de un reactor con un lecho estacionario de catalizador bimetálico o metálico que contiene una pequeña cantidad de platino, molibdeno, renio u otros metales nobles. Las dos reacciones principales que se producen son la producción de compuestos aromáticos de alto octanaje mediante la eliminación de hidrógeno de las moléculas de materia prima y la conversión de parafinas normales en cadenas ramificadas o isoparafinas.

En la formación de plataformas, otro proceso de reformado catalítico, la materia prima que no ha sido hidrodesulfurada se combina con gas reciclado y primero se pasa por un catalizador menos costoso. Todas las impurezas restantes se convierten en sulfuro de hidrógeno y amoníaco, y se eliminan antes de que la corriente pase por el catalizador de platino. El vapor rico en hidrógeno se recircula para inhibir las reacciones que pueden envenenar el catalizador. La salida del reactor se separa en reformado líquido, que se envía a una torre de extracción, y gas, que se comprime y recicla. (Ver figura 14.)

Figura 14. Proceso de reformado catalítico

Se necesitan procedimientos operativos para controlar los puntos calientes durante el arranque. Se debe tener cuidado de no romper o aplastar el catalizador al cargar los lechos, ya que los finos pequeños obstruirán las pantallas del reformador. Es necesario tomar precauciones contra el polvo al regenerar o reemplazar el catalizador. Pueden producirse pequeñas emisiones de monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno durante la regeneración del catalizador.

Se debe considerar el lavado con agua cuando se haya producido un ensuciamiento del estabilizador en los reformadores debido a la formación de cloruro de amonio y sales de hierro. Se puede formar cloruro de amonio en los intercambiadores de pretratamiento y causar corrosión y ensuciamiento. El cloruro de hidrógeno, a partir de la hidrogenación de compuestos de cloro, puede formar ácidos o sal de cloruro de amonio. Existe la posibilidad de exposición a naftas alifáticas y aromáticas, gas de proceso rico en hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y benceno en caso de fuga o escape.

isomerización

La isomerización convierte n-butano, n-pentano y n-hexano en sus respectivas iso-parafinas. Algunos de los componentes normales de la parafina de cadena lineal de la nafta liviana de primera destilación son de bajo octanaje. Estos se pueden convertir en isómeros de cadena ramificada de alto octanaje al reorganizar los enlaces entre los átomos, sin cambiar el número o el tipo de átomos. La isomerización es similar al reformado catalítico en que las moléculas de hidrocarburo se reorganizan, pero a diferencia del reformado catalítico, la isomerización simplemente convierte las parafinas normales en isoparafinas. La isomerización utiliza un catalizador diferente al reformado catalítico.

Los dos procesos distintos de isomerización son butano (C₄) y pentano/hexano. (C₅/C₆).

butano (C₄) la isomerización produce materia prima para la alquilación. Un proceso de temperatura más baja utiliza cloruro de aluminio altamente activo o catalizador de cloruro de hidrógeno sin calentadores encendidos, para isomerizar n-butano. La materia prima tratada y precalentada se agrega a la corriente de reciclaje, se mezcla con HCl y se pasa a través del reactor (consulte la figura 15).

Figura 15. Isomerización de C4

La isomerización de pentano/hexano se utiliza para aumentar el índice de octano mediante la conversión n-pentano y n-hexano. En un proceso típico de isomerización de pentano/hexano, la materia prima seca y desulfurada se mezcla con una pequeña cantidad de cloruro orgánico e hidrógeno reciclado y se calienta a la temperatura del reactor. Luego se pasa sobre un catalizador de metal soportado en el primer reactor, donde se hidrogenan el benceno y las olefinas. La alimentación pasa luego al reactor de isomerización, donde las parafinas se isomerizan catalíticamente a isoparafinas, se enfrían y pasan a un separador. El gas del separador y el hidrógeno, con hidrógeno de reposición, se reciclan. El líquido se neutraliza con materiales alcalinos y se envía a una columna de separación, donde se recupera y recicla el cloruro de hidrógeno. (Ver figura 16.)

Figura 16. Proceso de isomerización

Si la materia prima no está completamente seca y desulfurada, existe la posibilidad de que se forme ácido, lo que provocará el envenenamiento del catalizador y la corrosión del metal. No se debe permitir que entre agua o vapor en áreas donde haya cloruro de hidrógeno. Se necesitan precauciones para evitar que el HCl ingrese a las alcantarillas y desagües. Existe la posibilidad de exposición a vapores y líquidos de isopentano y nafta alifática, así como a gas de proceso rico en hidrógeno, ácido clorhídrico y cloruro de hidrógeno, y al polvo cuando se utiliza un catalizador sólido.

Producción de hidrógeno (reformado con vapor)

Se necesita hidrógeno de alta pureza (95 a 99 %) para los procesos de hidrodesulfuración, hidrogenación, hidrocraqueo y petroquímicos. Si no se produce suficiente hidrógeno como subproducto de los procesos de refinería para satisfacer la demanda total de la refinería, se requiere la fabricación de hidrógeno adicional.

En el reformado con vapor de hidrógeno, los gases desulfurados se mezclan con vapor sobrecalentado y se reforman en tubos que contienen un catalizador a base de níquel. El gas reformado, que consiste en vapor, hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono, se enfría y pasa a través de convertidores donde el monóxido de carbono reacciona con el vapor para formar hidrógeno y dióxido de carbono. El dióxido de carbono se lava con soluciones de amina y se expulsa a la atmósfera cuando las soluciones se reactivan por calentamiento. Cualquier monóxido de carbono que quede en la corriente del producto se convierte en metano. (Ver figura 17.)

Figura 17. Proceso de reformado con vapor

Se deben realizar inspecciones y pruebas cuando exista la posibilidad de que la válvula falle debido a contaminantes en el hidrógeno. Debe controlarse el arrastre de los lavadores cáusticos para evitar la corrosión en los precalentadores y debe evitarse que los cloruros de la materia prima o del sistema de vapor entren en los tubos del reformador y contaminen el catalizador. Las exposiciones pueden resultar de la contaminación del condensado por materiales de proceso tales como compuestos cáusticos y de amina, y del exceso de hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Existe la posibilidad de quemaduras por gases calientes y vapor sobrecalentado en caso de que se produzca una fuga.

Varios procesos de refinería

Bases lubricantes y procesos de cera

Los aceites lubricantes y las ceras se refinan a partir de varias fracciones de destilación atmosférica y al vacío. Con la invención de la destilación al vacío, se descubrió que el residuo ceroso era un mejor lubricante que cualquiera de las grasas animales que se usaban en ese momento, lo que fue el comienzo de la tecnología moderna de refinación de lubricantes de hidrocarburos, cuyo objetivo principal es eliminar los productos indeseables. como asfaltos, aromáticos sulfonados y ceras parafínicas e isoparafínicas a partir de las fracciones residuales para producir lubricantes de alta calidad. Esto se realiza mediante una serie de procesos que incluyen desasfaltado, extracción por solventes y procesos de separación y tratamiento como desparafinado e hidroacabado. (Ver figura 18)

Figura 18. Proceso de fabricación de aceite lubricante y cera

En el proceso de extracción, el crudo reducido de la unidad de vacío se desasfalta con propano y se combina con materia prima de aceite lubricante de destilación directa, se precalienta y se extrae con solvente para producir una materia prima llamada refinado. En un proceso de extracción típico que utiliza fenol como disolvente, la materia prima se mezcla con fenol en la sección de tratamiento a temperaturas inferiores a 204 °C. Luego se separa el fenol del refinado y se recicla. Luego, el refinado puede someterse a otro proceso de extracción que utiliza furfural para separar los compuestos aromáticos de los hidrocarburos no aromáticos, produciendo un refinado de color más claro con un índice de viscosidad mejorado y estabilidad térmica y a la oxidación.

El refinado desparafinado también puede estar sujeto a un procesamiento adicional para mejorar las cualidades del material base. Los adsorbentes de arcilla se utilizan para eliminar las moléculas inestables de color oscuro de las existencias base de aceite lubricante. Un proceso alternativo, el hidroacabado de lubricantes, pasa el refinado desparafinado en caliente y el hidrógeno a través de un catalizador que cambia ligeramente la estructura molecular, lo que da como resultado un aceite de color más claro con características mejoradas. Los aceites base de aceite lubricante tratados luego se mezclan y/o combinan con aditivos para cumplir con las características físicas y químicas requeridas de los aceites de motor, lubricantes industriales y aceites para trabajar metales.

Los dos tipos distintos de cera derivada del petróleo crudo son la cera de parafina, producida a partir de existencias destiladas, y la cera microcristalina, fabricada a partir de existencias residuales. El refinado de la unidad de extracción contiene una cantidad considerable de cera, que puede eliminarse mediante extracción con disolvente y cristalización. El refinado se mezcla con un disolvente, como propano, metiletilcetona (MEK) y mezcla de tolueno o metilisobutilcetona (MIBK), y se preenfría en intercambiadores de calor. La temperatura de cristalización se alcanza por la evaporación del propano en los tanques de alimentación del enfriador y del filtro. La cera se elimina continuamente mediante filtros y se lava con disolvente frío para recuperar el aceite retenido. El disolvente se recupera del refinado desparafinado mediante evaporación instantánea y extracción con vapor, y se recicla.

La cera se calienta con solvente caliente, se enfría, se filtra y se le da un lavado final para eliminar todo rastro de aceite. Antes de usar la cera, se puede hidroterminar para mejorar su olor y eliminar todos los rastros de compuestos aromáticos para que la cera pueda usarse en el procesamiento de alimentos. El refinado desparafinado, que contiene pequeñas cantidades de parafinas, naftenos y algunos compuestos aromáticos, puede procesarse más para su uso como material base de aceite lubricante.

El control de la temperatura del tratador es importante para evitar la corrosión del fenol. La cera puede obstruir los sistemas de alcantarillado o drenaje de aceite e interferir con el tratamiento de aguas residuales. Existe la posibilidad de exposición a disolventes de proceso como fenol, propano, una mezcla de metiletilcetona y tolueno o metilisobutilcetona. La inhalación de gases y vapores de hidrocarburos, nafta aromática que contiene benceno, sulfuro de hidrógeno y gas de proceso rico en hidrógeno es un peligro.

Procesamiento de asfalto

Después de las operaciones de destilación primaria, el asfalto es una parte de la materia residual que requiere un procesamiento adicional para impartir las características requeridas por su uso final. El asfalto para materiales de techado se produce mediante soplado de aire. El residuo se calienta en una tubería todavía casi hasta su punto de inflamación y se carga en una torre de soplado donde se inyecta aire caliente durante un período de tiempo predeterminado. La deshidrogenación del asfalto forma sulfuro de hidrógeno y la oxidación crea dióxido de azufre. El vapor se usa para cubrir la parte superior de la torre para arrastrar los contaminantes y se pasa a través de un depurador para condensar los hidrocarburos.

La destilación al vacío se usa generalmente para producir asfalto de alquitrán para carreteras. El residuo se calienta y se carga en una columna donde se aplica vacío para evitar el agrietamiento.

El vapor condensado de los diversos procesos de asfalto contendrá trazas de hidrocarburos. Cualquier interrupción del vacío puede provocar la entrada de aire atmosférico y un incendio posterior. En la producción de asfalto, elevar la temperatura del fondo de la torre de vacío para mejorar la eficiencia puede generar metano por craqueo térmico. Esto crea vapores en los tanques de almacenamiento de asfalto que se encuentran en el rango inflamable, pero que no son detectables mediante pruebas de flash. El soplado de aire puede crear algunos aromáticos polinucleares (es decir, PAH). El vapor condensado del proceso de soplado de asfalto con aire también puede contener varios contaminantes.

Procesos de endulzamiento y tratamiento de hidrocarburos

Muchos productos, como las naftas térmicas del visbreaking, la coquización o el craqueo térmico, y las naftas con alto contenido de azufre y los destilados de la destilación del petróleo crudo, requieren tratamiento para poder usarse en mezclas de gasolina y fuel oil. Los productos de destilación, incluido el queroseno y otros destilados, pueden contener trazas de compuestos aromáticos, y los naftenos y los aceites base lubricantes pueden contener cera. Estos indeseables se eliminan en las etapas intermedias de refinación o justo antes de enviar los productos a la mezcla y el almacenamiento, mediante procesos de refinación como la extracción con solventes y el desparafinado con solventes. Es necesario secar y endulzar una variedad de productos intermedios y terminados, incluidos los destilados medios, la gasolina, el queroseno, el combustible para aviones y los gases ácidos.

El tratamiento se realiza en una etapa intermedia del proceso de refinación o justo antes de enviar los productos terminados a la mezcla y almacenamiento. El tratamiento elimina los contaminantes del aceite, como compuestos orgánicos que contienen azufre, nitrógeno y oxígeno, metales disueltos, sales inorgánicas y sales solubles disueltas en agua emulsionada. Los materiales de tratamiento incluyen ácidos, solventes, álcalis y agentes oxidantes y de adsorción. Los tratamientos con ácido se utilizan para mejorar el olor, el color y otras propiedades de las bases lubricantes, para evitar la corrosión y la contaminación del catalizador, y para mejorar la estabilidad del producto. El sulfuro de hidrógeno que se extrae del gas agrio “seco” mediante un agente absorbente (dietanolamina) se quema, se utiliza como combustible o se convierte en azufre. El tipo de tratamiento y agentes depende de la materia prima cruda, los procesos intermedios y las especificaciones del producto final.

Procesos de tratamiento de disolventes

Extraccion solvente separa compuestos aromáticos, naftenos e impurezas de las corrientes de productos mediante disolución o precipitación. La extracción con solventes previene la corrosión, protege el catalizador en los procesos posteriores y mejora los productos terminados al eliminar los hidrocarburos aromáticos insaturados de las bases de lubricantes y grasas.

La materia prima se seca y se somete a un tratamiento continuo con solvente en contracorriente. En un proceso, la materia prima se lava con un líquido en el que las sustancias a eliminar son más solubles que en el producto resultante deseado. En otro proceso, se agregan solventes seleccionados, lo que hace que las impurezas precipiten fuera del producto. El solvente se separa de la corriente del producto por calentamiento, evaporación o fraccionamiento, y las trazas residuales se eliminan posteriormente del refinado por arrastre con vapor o evaporación instantánea al vacío. La precipitación eléctrica se puede utilizar para la separación de compuestos inorgánicos. Luego, el solvente se regenera para ser utilizado nuevamente en el proceso.

Los químicos típicos usados ​​en el proceso de extracción incluyen una amplia variedad de ácidos, álcalis y solventes, incluyendo fenol y furfural, así como agentes oxidantes y agentes de adsorción. En el proceso de adsorción, los materiales sólidos altamente porosos acumulan moléculas líquidas en sus superficies. La selección de procesos y agentes químicos específicos depende de la naturaleza de la materia prima que se trata, los contaminantes presentes y los requisitos del producto terminado. (Ver figura 19.)

Figura 19. Proceso de extracción por solvente

Desparafinado con disolvente elimina la cera del destilado o de las existencias base residuales, y se puede aplicar en cualquier etapa del proceso de refinación. En el desparafinado con solvente, las materias primas cerosas se enfrían mediante intercambiador de calor y refrigeración, y se agrega solvente para ayudar a desarrollar cristales que se eliminan mediante filtración al vacío. El aceite desparafinado y el solvente se evaporan y eliminan, y la cera pasa a través de un sedimentador de agua, un fraccionador de solventes y una torre de evaporación. (Ver figura 20.)

Figura 20. Proceso de desparafinado con disolvente

Desasfaltado con disolvente separa fracciones de petróleo pesado para producir petróleo lubricante pesado, materia prima de craqueo catalítico y asfalto. La materia prima y el propano líquido (o hexano) se bombean a una torre de extracción con mezclas, temperaturas y presiones controladas con precisión. La separación se produce en un contactor de disco giratorio, en función de las diferencias de solubilidad. Luego, los productos se evaporan y se eliminan con vapor para recuperar propano para reciclar. El desasfaltado con disolventes también elimina compuestos de azufre y nitrógeno, metales, residuos de carbono y parafinas de la materia prima. (Ver figura 21.)

Figura 21. Proceso de desasfaltado con disolvente

Consideraciones de salud y seguridad.

En el desparafinado con solvente, la interrupción del vacío creará un peligro potencial de incendio al permitir que entre aire en la unidad. Existe la posibilidad de exposición a vapores de solventes de desparafinado, una mezcla de MEK y tolueno. Aunque la extracción por solventes es un proceso cerrado, existe una exposición potencial a PAH cancerígenos en los aceites de proceso y a solventes de extracción como fenol, furfural, glicol, MEK, aminas y otros químicos de proceso durante el manejo y las operaciones.

El desasfaltado requiere un control exacto de la temperatura y la presión para evitar molestias. Además, la humedad, el exceso de solvente o una caída en la temperatura de operación pueden causar espuma que afecta el control de la temperatura del producto y puede causar molestias. El contacto con corrientes de aceite caliente causará quemaduras en la piel. Existe la posibilidad de exposición a corrientes de aceite caliente que contienen compuestos aromáticos policíclicos cancerígenos, propano licuado y vapores de propano, sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre.

Procesos de hidrotratamiento

El hidrotratamiento se utiliza para eliminar aproximadamente el 90 % de los contaminantes, incluidos nitrógeno, azufre, metales e hidrocarburos insaturados (olefinas), de las fracciones de petróleo líquido, como la gasolina de primera destilación. El hidrotratamiento es similar al hidrocraqueo en el sentido de que tanto el hidrógeno como el catalizador se utilizan para enriquecer el contenido de hidrógeno de la materia prima de olefina. Sin embargo, el grado de saturación no es tan grande como el que se logra en el hidrocraqueo. Por lo general, el hidrotratamiento se realiza antes de procesos como el reformado catalítico, de modo que el catalizador no se contamine con la materia prima no tratada. El hidrotratamiento también se usa antes del craqueo catalítico para reducir el azufre y mejorar los rendimientos del producto, y para mejorar las fracciones de petróleo destilado medio en queroseno terminado, combustible diesel y combustibles para calefacción.

Los procesos de hidrotratamiento difieren según las materias primas y los catalizadores. La hidrodesulfuración elimina el azufre del queroseno, reduce las características aromáticas y formadoras de goma y satura las olefinas. El hidroformado es un proceso de deshidrogenación utilizado para recuperar el exceso de hidrógeno y producir gasolina de alto octanaje. Los productos hidrotratados se mezclan o se utilizan como materia prima de reformado catalítico.

In hidrodesulfuración catalítica, la materia prima se desairea, se mezcla con hidrógeno, se precalienta y se carga a alta presión a través de un reactor catalítico de lecho fijo. El hidrógeno se separa y recicla y el producto se estabiliza en una columna de separación donde se eliminan las fracciones ligeras.

Durante este proceso, los compuestos de azufre y nitrógeno presentes en la materia prima se convierten en sulfuro de hidrógeno (H₂S) y amoníaco (NH₃). El sulfuro de hidrógeno residual y el amoníaco se eliminan mediante arrastre con vapor, mediante un separador combinado de alta y baja presión o mediante un lavado con amina que recupera el sulfuro de hidrógeno en una corriente altamente concentrada adecuada para convertirla en azufre elemental. (Consulte la figura 22 y la figura 23).

Figura 22. Proceso de hidrodesulfuración

Figura 23. Esquema del proceso de hidrodesulfuración

En el hidrotratamiento, el contenido de sulfuro de hidrógeno de la materia prima debe controlarse estrictamente al mínimo para reducir la corrosión. El cloruro de hidrógeno puede formarse y condensarse como ácido clorhídrico en las partes de temperatura más baja de la unidad. El hidrosulfuro de amonio puede formarse en unidades de alta temperatura y alta presión. En caso de fuga, existe la posibilidad de exposición a vapores de nafta aromática que contienen benceno, sulfuro de hidrógeno o gas hidrógeno, o a amoníaco en caso de fuga o derrame de agua agria. El fenol también puede estar presente si se procesan materias primas de alto punto de ebullición.

El tiempo de contacto y/o la temperatura excesivos crearán coquización en la unidad. Se deben tomar precauciones al descargar el catalizador coquizado de la unidad para evitar incendios de sulfuro de hierro. El catalizador coquizado debe enfriarse por debajo de los 49 °C antes de retirarlo, o descargarse en recipientes inertizados con nitrógeno donde puede enfriarse antes de seguir manipulando. Se pueden usar aditivos antiespumantes especiales para evitar el envenenamiento del catalizador por el arrastre de silicona en la materia prima del coquizador.

Otros procesos de endulzamiento y tratamiento

Los procesos de tratamiento, secado y endulzamiento se utilizan para eliminar las impurezas de las mezclas. (Ver figura 24.)

Figura 24. Procesos de endulzamiento y tratamiento

Los procesos de endulzamiento utilizan aire u oxígeno. Si entra oxígeno en exceso en estos procesos, es posible que se produzca un incendio en el decantador por la generación de electricidad estática. Existe la posibilidad de exposición al sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, cáustico (hidróxido de sodio), cáustico usado, catalizador usado (Merox), polvo de catalizador y agentes edulcorantes (carbonato de sodio y bicarbonato de sodio).

Plantas de aminas (tratamiento de gases ácidos)

El gas amargo (gas combustible de procesos como el craqueo catalítico y el hidrotratamiento, que contiene sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono) debe tratarse antes de que pueda usarse como combustible de refinería. Las plantas de aminas eliminan los contaminantes ácidos de las corrientes de gas amargo e hidrocarburo. En las plantas de aminas, las corrientes de hidrocarburos líquidos y gaseosos que contienen dióxido de carbono y/o sulfuro de hidrógeno se cargan en una torre de absorción de gas o en un contactor líquido, donde los contaminantes ácidos son absorbidos por soluciones de amina en contracorriente: monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA) o metildietanolamina. (MDEA). El gas o líquido extraído se elimina por encima y la amina se envía a un regenerador. En el regenerador, los componentes ácidos se eliminan por acción del calor y la ebullición y se eliminan, mientras que la amina se recicla.

Para minimizar la corrosión, se deben establecer prácticas de operación adecuadas y se deben controlar las temperaturas del fondo del regenerador y del rehervidor. El oxígeno debe mantenerse fuera del sistema para evitar la oxidación de aminas. Existe la posibilidad de exposición a compuestos de amina (es decir, MEA, DEA, MDEA), sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.

Endulzamiento y secado

El edulcorante (eliminación de mercaptano) trata los compuestos de azufre (sulfuro de hidrógeno, tiofeno y mercaptano) para mejorar el color, el olor y la estabilidad a la oxidación, y reduce las concentraciones de dióxido de carbono en la gasolina. Algunos mercaptanos se eliminan al poner el producto en contacto con sustancias químicas solubles en agua (p. ej., ácido sulfúrico) que reaccionan con los mercaptanos. Se pueden usar líquidos cáusticos (hidróxido de sodio), compuestos de amina (dietanolamina) o edulcorantes de catalizador de lecho fijo para convertir los mercaptanos en disulfuros menos objetables.

El secado del producto (eliminación de agua) se logra mediante la absorción de agua, con o sin agentes de adsorción. Algunos procesos secan y endulzan simultáneamente por adsorción en tamices moleculares.

recuperación de azufre

La recuperación de azufre elimina el sulfuro de hidrógeno de los gases ácidos y las corrientes de hidrocarburos. El proceso Clause convierte el sulfuro de hidrógeno en azufre elemental mediante el uso de reacciones térmicas y catalíticas. Después de quemar el sulfuro de hidrógeno en condiciones controladas, los recipientes ciegos eliminan el agua y los hidrocarburos de las corrientes de gas de alimentación, que luego se exponen a un catalizador para recuperar el azufre adicional. El vapor de azufre procedente de la quema y la conversión se condensa y se recupera.

Tratamiento de gas de cola

Tanto la oxidación como la reducción se utilizan para tratar el gas de cola de las unidades de recuperación de azufre, según la composición del gas y la economía de la refinería. Los procesos de oxidación queman el gas de cola para convertir todos los compuestos de azufre en dióxido de azufre, y los procesos de reducción convierten los compuestos de azufre en sulfuro de hidrógeno.

Depuración de sulfuro de hidrógeno

El lavado con sulfuro de hidrógeno es un proceso de tratamiento de materias primas de hidrocarburos primarios que se utiliza para prevenir el envenenamiento del catalizador. Según la materia prima y la naturaleza de los contaminantes, los métodos de desulfuración variarán desde la absorción de carbón activado a temperatura ambiente hasta la hidrogenación catalítica a alta temperatura seguida de tratamiento con óxido de zinc.

Plantas de gas sat y no sat

Las materias primas de varias unidades de refinería se envían a plantas de tratamiento de gas, donde los butanos y butenos se eliminan para su uso como materia prima de alquilación, los componentes más pesados ​​se envían a la mezcla de gasolina, el propano se recupera para GLP y el propileno se elimina para su uso en productos petroquímicos.

Plantas de gas sáb componentes separados de gases de refinería, incluidos butanos para alquilación, pentanos para mezcla de gasolina, GLP para combustible y etano para productos petroquímicos. Hay dos procesos diferentes de gas saturado: absorción-fraccionamiento o fraccionamiento directo. En el fraccionamiento por absorción, los gases y líquidos de varias unidades se alimentan a un absorbedor/desetanizador donde C₂ y las fracciones más ligeras se separan por absorción de aceite pobre y se eliminan para su uso como gas combustible o alimentación petroquímica. Las fracciones más pesadas restantes se separan y se envían a un desbutanizador, y el aceite pobre se recicla nuevamente al absorbedor/des-etanizador. C₃/C₄ se separa de los pentanos en el desbutanizador, se lava para eliminar el sulfuro de hidrógeno y se alimenta a un separador para separar el propano y el butano. La etapa de absorción se elimina en las plantas de fraccionamiento. Los procesos de gas saturado dependen de la demanda de materias primas y productos.

La corrosión se produce por la presencia de sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y otros compuestos como resultado del tratamiento previo. Las corrientes que contienen amoníaco deben secarse antes del procesamiento. Los aditivos antiincrustantes se utilizan en el aceite de absorción para proteger los intercambiadores de calor. Los inhibidores de corrosión se utilizan para controlar la corrosión en sistemas elevados. Existe la posibilidad de que la exposición al sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono, hidróxido de sodio, MEA, DEA y MDEA se traslade del tratamiento anterior.

plantas de gas insatisfechas recuperar hidrocarburos ligeros de corrientes de gas húmedo de craqueadores catalíticos y acumuladores de cabeza de coquización retardada o receptores de fraccionamiento. En un proceso típico, los gases húmedos se comprimen y se tratan con amina para eliminar el sulfuro de hidrógeno antes o después de ingresar a un absorbedor de fraccionamiento, donde se mezclan en un flujo simultáneo de gasolina desbutanizada. Las fracciones ligeras se separan por calor en un rehervidor, el gas de escape se envía a un absorbedor de esponja y los fondos se envían a un desbutanizador. Una parte del hidrocarburo desbutanizado se recicla y el resto va a un separador para su separación. Los gases de cabeza van a un despropanizador para su uso como materia prima de la unidad de alquilación. (Ver figura 25.)

Figura 25. Proceso de planta de gas insatisfecho

La corrosión puede ocurrir por sulfuro de hidrógeno húmedo y cianuros en plantas de gas no saturadas que manejan materias primas de FCC. La corrosión por sulfuro de hidrógeno y depósitos en las secciones de alta presión de los compresores de gas por compuestos de amonio es posible cuando las materias primas provienen del coquizador retardado o del TCC. Existe la posibilidad de exposición al sulfuro de hidrógeno ya compuestos de amina como MEA, DEA y MDEA.

Procesos de mezcla de gasolina, combustible destilado y base lubricante

La mezcla es la mezcla física de varias fracciones de hidrocarburos líquidos diferentes para producir productos terminados con características específicas deseadas. Los productos se pueden mezclar en línea a través de un sistema múltiple o se pueden mezclar por lotes en tanques y recipientes. La mezcla en línea de gasolina, destilados, combustible para aviones y bases lubricantes se logra inyectando cantidades proporcionales de cada componente en la corriente principal donde la turbulencia promueve una mezcla completa.

• Las gasolinas son mezclas de reformados, alquilatos, gasolina de primera destilación, gasolinas de craqueo térmico y catalítico, gasolina de coquizador, butano y aditivos apropiados.
• El fuel oil y el diesel son mezclas de destilados y aceites de ciclo, y el jet fuel puede ser un destilado directo o una mezcla con nafta.
• Los aceites lubricantes son mezclas de aceites base refinados
• El asfalto se mezcla a partir de varias existencias residuales según el uso previsto.

 

Los aditivos a menudo se mezclan con la gasolina y los combustibles para motores durante o después de la mezcla para proporcionar propiedades específicas que no son inherentes a los hidrocarburos de petróleo. Estos aditivos incluyen potenciadores de octanaje, agentes antidetonantes, antioxidantes, inhibidores de goma, inhibidores de espuma, inhibidores de herrumbre, limpiadores de carburador (carbón), detergentes para limpieza de inyectores, odorizantes de diésel, colorantes, antiestáticos destilados, oxidantes de gasolina como metanol, etanol y metil terbutil éter, desactivadores de metales y otros.

Las operaciones de mezcla por lotes y en línea requieren controles estrictos para mantener la calidad deseada del producto. Los derrames deben limpiarse y las fugas deben repararse para evitar resbalones y caídas. Los aditivos en tambores y bolsas deben manejarse adecuadamente para evitar la tensión y la exposición. Existe la posibilidad de entrar en contacto con aditivos peligrosos, productos químicos, benceno y otros materiales durante la mezcla, y se necesitan controles de ingeniería apropiados, equipo de protección personal e higiene adecuada para minimizar las exposiciones.

Operaciones de Refinería Auxiliar

Las operaciones auxiliares que respaldan los procesos de refinería incluyen aquellas que proporcionan calor y enfriamiento para el proceso; proporcionar alivio de presión; controlar las emisiones al aire; recoger y tratar las aguas residuales; proporcionar servicios públicos como energía, vapor, aire y gases de planta; y bombear, almacenar, tratar y enfriar el agua de proceso.

Tratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales de refinería incluyen vapor condensado, agua de extracción, soluciones cáusticas usadas, purga de torres de enfriamiento y calderas, agua de lavado, agua de neutralización de desechos alcalinos y ácidos y otras aguas asociadas al proceso. Las aguas residuales suelen contener hidrocarburos, materiales disueltos, sólidos en suspensión, fenoles, amoníaco, sulfuros y otros compuestos. El tratamiento de aguas residuales se utiliza para aguas de proceso, aguas de escorrentía y aguas residuales antes de su descarga. Estos tratamientos pueden requerir permisos, o debe haber reciclaje.

Existe la posibilidad de que se produzca un incendio si los vapores de las aguas residuales que contienen hidrocarburos alcanzan una fuente de ignición durante el proceso de tratamiento. Existe la posibilidad de exposición a los diversos productos químicos y productos de desecho durante el proceso de muestreo, inspección, mantenimiento y paradas.

El pretratamiento

El pretratamiento es la separación inicial de hidrocarburos y sólidos de las aguas residuales. Los separadores API, las placas interceptoras y los estanques de sedimentación se utilizan para eliminar hidrocarburos en suspensión, lodos aceitosos y sólidos mediante separación por gravedad, desnatado y filtración. Las aguas residuales ácidas se neutralizan con amoniaco, cal o carbonato de sodio. Las aguas residuales alcalinas se tratan con ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, gas de combustión rico en dióxido de carbono o azufre. Algunas emulsiones de aceite en agua primero se calientan para ayudar a separar el aceite y el agua. La separación por gravedad depende de las diferentes gravedades específicas del agua y de los glóbulos de aceite inmiscibles, lo que permite eliminar el aceite libre de la superficie de las aguas residuales.

Decapado con agua agria

El agua que contiene sulfuros, denominada agua ácida, se produce en los procesos de craqueo catalítico e hidrotratamiento, y siempre que se condensa vapor en presencia de gases que contienen sulfuro de hidrógeno.

La extracción se utiliza en aguas residuales que contienen sulfuros y/o amoníaco, y la extracción con disolventes se utiliza para eliminar los fenoles de las aguas residuales. El agua residual que se va a reciclar puede requerir enfriamiento para eliminar el calor y/o la oxidación mediante rociado o extracción con aire para eliminar los fenoles, nitratos y amoníaco restantes.

Tratamiento secundario

Después del pretratamiento, los sólidos en suspensión se eliminan por sedimentación o flotación por aire. Las aguas residuales con bajos niveles de sólidos se tamizan o filtran y se pueden agregar agentes de floculación para ayudar a la separación. Los materiales con características de alta adsorción se utilizan en filtros de lecho fijo o se agregan a las aguas residuales para formar una suspensión que se elimina por sedimentación o filtración. Los procesos de tratamiento secundario degradan biológicamente y oxidan la materia orgánica soluble mediante el uso de lodos activados, lagunas aireadas o no aireadas, métodos de filtrado percolador o tratamientos anaerobios. Se utilizan métodos de tratamiento adicionales para eliminar aceites y productos químicos de las aguas residuales.

Tratamiento terciario

Los tratamientos terciarios eliminan contaminantes específicos para cumplir con los requisitos reglamentarios de descarga. Estos tratamientos incluyen cloración, ozonización, intercambio iónico, ósmosis inversa, adsorción con carbón activado y otros. El oxígeno comprimido se puede difundir en las corrientes de aguas residuales para oxidar ciertos productos químicos o para satisfacer los requisitos reglamentarios de contenido de oxígeno.

Torres de enfriamiento

Las torres de enfriamiento eliminan el calor del agua de proceso por evaporación y transferencia de calor latente entre el agua caliente y el aire. Los dos tipos de torres son de contraflujo y de flujo cruzado.

• En el enfriamiento a contracorriente, el agua de proceso caliente se bombea a la cámara impelente superior y se deja caer a través de la torre. Numerosos listones, o boquillas rociadoras, están ubicadas a lo largo de la torre para dispersar el flujo de agua y ayudar a enfriar. Simultáneamente, el aire ingresa por la parte inferior de la torre, creando un flujo de aire simultáneo contra el agua. Las torres de tiro inducido tienen los ventiladores en la salida de aire. Las torres de tiro forzado tienen ventiladores o sopladores en la entrada de aire.
• Las torres de flujo cruzado introducen el flujo de aire en ángulo recto con el flujo de agua en toda la estructura.

 

El agua de refrigeración recirculada debe tratarse para eliminar las impurezas y los hidrocarburos disueltos. Las impurezas en el agua de enfriamiento pueden corroer y ensuciar las tuberías y los intercambiadores de calor, las incrustaciones de sales disueltas pueden depositarse en las tuberías y las torres de enfriamiento de madera pueden dañarse con microorganismos.

El agua de la torre de enfriamiento puede estar contaminada por materiales de proceso y subproductos, incluidos dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono, con las exposiciones resultantes. Existe la posibilidad de exposición a productos químicos para el tratamiento del agua o al sulfuro de hidrógeno cuando las aguas residuales se tratan junto con las torres de refrigeración. Debido a que el agua está saturada con oxígeno al ser enfriada con aire, se intensifican las posibilidades de corrosión. Un medio de prevención de la corrosión es la adición de un material al agua de refrigeración que forma una película protectora sobre las tuberías y otras superficies metálicas.

Cuando el agua de refrigeración está contaminada con hidrocarburos, los vapores inflamables pueden evaporarse en el aire de descarga. Si hay una fuente de ignición o un rayo, pueden iniciarse incendios. Los riesgos de incendio existen cuando hay áreas relativamente secas en torres de enfriamiento de tiro inducido de construcción combustible. La pérdida de energía en los ventiladores de la torre de enfriamiento o en las bombas de agua puede tener consecuencias graves en las operaciones del proceso.

Generación de vapor

El vapor se produce a través de operaciones de calentadores y calderas en plantas centrales de generación de vapor y en varias unidades de proceso, utilizando el calor de los gases de combustión u otras fuentes. Los sistemas de generación de vapor incluyen:

• calentadores (hornos), con sus quemadores y un sistema de aire de combustión
• sistemas de tiro o presión para eliminar los gases de combustión del horno, sopladores de hollín y sistemas de aire comprimido que sellan las aberturas para evitar que escapen los gases de combustión
• calderas, que consisten en una serie de tubos que transportan la mezcla de agua y vapor a través del horno, lo que proporciona la máxima transferencia de calor (estos tubos se extienden entre los tambores de distribución de vapor en la parte superior de la caldera y los tambores de recolección de agua en la parte inferior de la caldera)
• Tambores de vapor para recolectar vapor y dirigirlo al sobrecalentador antes de que ingrese al sistema de distribución de vapor.

 

La operación potencialmente más peligrosa en la generación de vapor es la puesta en marcha del calentador. Se puede acumular una mezcla inflamable de gas y aire como resultado de la pérdida de llama en uno o más quemadores durante el encendido. Se requieren procedimientos de puesta en marcha específicos para cada tipo diferente de unidad, incluida la purga antes del encendido y los procedimientos de emergencia en caso de fallo de encendido o pérdida de la llama del quemador. Si el agua de alimentación se agota y las calderas están secas, los tubos se sobrecalentarán y fallarán. El exceso de agua se trasladará al sistema de distribución de vapor, causando daños a las turbinas. Las calderas deben tener sistemas de purga continuos o intermitentes para eliminar el agua de los tambores de vapor y limitar la acumulación de incrustaciones en los álabes de la turbina y los tubos del sobrecalentador. Se debe tener cuidado de no sobrecalentar el sobrecalentador durante el arranque y el apagado. Deben proporcionarse fuentes alternativas de combustible en caso de pérdida de gas combustible debido al cierre de la unidad de refinería o una emergencia.

Combustible del calentador

Cualquiera o cualquier combinación de combustibles, incluidos el gas de refinería, el gas natural, el fuel oil y el carbón en polvo, se pueden usar en calentadores. El gas de escape de la refinería se recolecta de las unidades de proceso y se combina con gas natural y GLP en un tambor de balance de gas combustible. El tambor de equilibrio proporciona una presión constante del sistema, un combustible con un contenido de BTU (energía) bastante estable y una separación automática de los líquidos en suspensión en los vapores de gas, y evita el arrastre de grandes cantidades de condensado al sistema de distribución.

El fuel oil es típicamente una mezcla de petróleo crudo de refinería y residuos de destilación directa y craqueados, mezclados con otros productos. El sistema de fuel oil entrega combustible a los calentadores de la unidad de proceso y generadores de vapor a las temperaturas y presiones requeridas. El fueloil se calienta a la temperatura de bombeo, se succiona a través de un filtro de succión grueso, se bombea a un calentador de control de temperatura y luego a través de un filtro de malla fina antes de quemarse. Los recipientes ciegos, provistos en las unidades de proceso, se utilizan para eliminar los líquidos del gas combustible antes de quemarlo.

En un ejemplo de generación de calor de la unidad de proceso, las calderas de monóxido de carbono (CO) recuperan el calor en las unidades de craqueo catalítico a medida que se quema el monóxido de carbono en los gases de combustión para completar la combustión. En otros procesos, las unidades de recuperación de calor residual utilizan el calor de los gases de combustión para producir vapor.

Distribución de vapor

El vapor generalmente se genera mediante calentadores y calderas combinados en una sola unidad. El vapor sale de las calderas a la mayor presión requerida por las unidades de proceso o el generador eléctrico. Luego, la presión del vapor se reduce en las turbinas que impulsan las bombas y los compresores del proceso. Cuando el vapor de refinería también se utiliza para impulsar generadores de turbinas de vapor para producir electricidad, el vapor debe producirse a una presión mucho más alta que la requerida para el proceso de vapor. El sistema de distribución de vapor consta de válvulas, accesorios, tuberías y conexiones adecuadas a la presión del vapor transportado. La mayor parte del vapor utilizado en la refinería se condensa en agua en intercambiadores de calor y se reutiliza como agua de alimentación de calderas o se descarga al tratamiento de aguas residuales.

Agua de alimentación de vapor

El suministro de agua de alimentación es una parte importante de la generación de vapor. Siempre debe haber tantos kilos de agua entrando al sistema de generación de vapor como kilos de vapor saliendo. El agua utilizada en la generación de vapor debe estar libre de contaminantes, incluidos minerales e impurezas disueltas, que puedan dañar el sistema o afectar la operación. Los materiales en suspensión, como limo, aguas residuales y aceite, que forman incrustaciones y lodos, se coagulan o filtran fuera del agua. Los gases disueltos, en particular el dióxido de carbono y el oxígeno que provocan la corrosión de la caldera, se eliminan mediante desaireación y tratamiento. Los minerales disueltos, como las sales metálicas, el calcio y los carbonatos, que provocan incrustaciones, corrosión y depósitos en los álabes de las turbinas, se tratan con cal o carbonato de sodio para precipitarlos fuera del agua. Dependiendo de sus características, el agua cruda de alimentación de calderas puede ser tratada por clarificación, sedimentación, filtración, intercambio iónico, desaireación y tratamiento interno. El agua de refrigeración recirculada también debe tratarse para eliminar los hidrocarburos y otros contaminantes.

Calentadores de proceso, intercambiadores de calor y enfriadores

Los calentadores de proceso y los intercambiadores de calor precalientan las materias primas en torres de destilación y en procesos de refinería a temperaturas de reacción. La mayor parte del calor proporcionado a las unidades de proceso proviene de los calentadores encendidos que se encuentran en las unidades de precalentamiento del crudo y del reformador, los calentadores de coquización y los rehervidores de columna grande, que funcionan con gas natural o de refinería, aceites destilados y residuales. Los calentadores generalmente están diseñados para operaciones de proceso específicas, y la mayoría son diseños cilíndricos verticales o tipo caja. Los intercambiadores de calor usan vapor o hidrocarburo caliente, transferidos desde alguna otra sección del proceso, para la entrada de calor.

El calor también se elimina de algunos procesos mediante intercambiadores de aire y agua, ventiladores de aletas, enfriadores de gas y líquido y condensadores elevados, o transfiriendo el calor a otros sistemas. El sistema básico de refrigeración mecánica por compresión de vapor está diseñado para servir a una o más unidades de proceso e incluye un evaporador, un compresor, un condensador, controles y tuberías. Los refrigerantes comunes son agua, mezcla de alcohol/agua o varias soluciones de glicol.

Se requiere un medio para proporcionar un tiro adecuado o una purga de vapor para reducir la posibilidad de explosiones cuando se encienden fuegos en hornos calentadores. Se requieren procedimientos específicos de arranque y emergencia para cada tipo de unidad. Si el fuego incide en los ventiladores de aleta, podría ocurrir una falla debido al sobrecalentamiento. Si un producto inflamable se escapa de un intercambiador de calor o enfriador debido a una fuga, podría producirse un incendio.

Se debe tener cuidado para asegurar que se elimine toda la presión de los tubos del calentador antes de quitar cualquier cabezal o tapón de conexión. Se debe considerar la provisión de alivio de presión en los sistemas de tuberías del intercambiador de calor en caso de que se bloqueen mientras están llenos de líquido. Si fallan los controles, podrían ocurrir variaciones de temperatura y presión en cualquier lado del intercambiador de calor. Si los tubos del intercambiador de calor fallan y la presión del proceso es mayor que la presión del calentador, el producto podría ingresar al calentador con consecuencias aguas abajo. Si la presión es menor, la corriente del calentador podría entrar en la corriente de fluido del proceso. Si se produce una pérdida de circulación en los enfriadores de líquido o gas, el aumento de la temperatura del producto podría afectar las operaciones posteriores y requerir alivio de presión.

Según el combustible, la operación del proceso y el diseño de la unidad, existe la posibilidad de exposición a sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos, lodos de agua de alimentación de calderas de vapor y productos químicos para el tratamiento del agua. Debe evitarse el contacto de la piel con la purga de la caldera que puede contener compuestos fenólicos. Es posible la exposición al calor radiante, vapor sobrecalentado e hidrocarburos calientes.

Sistemas de alivio de presión y antorchas

Los controles de ingeniería que se incorporan a los procesos incluyen la reducción de las concentraciones de vapores inflamables mediante ventilación, dilución e inertización. La presurización se utiliza para mantener las salas de control por encima de la presión atmosférica para reducir la posibilidad de que entren vapores. Los sistemas de alivio de presión se proporcionan para controlar los vapores y líquidos que se liberan mediante purgas y dispositivos de alivio de presión. El alivio de presión es una liberación automática y planificada cuando la presión de operación alcanza un nivel predeterminado. La purga por lo general se refiere a la liberación intencional de material, como purgas de arranques de unidades de proceso, purgas de hornos, paradas y emergencias. La despresurización de vapor es la eliminación rápida de vapores de recipientes a presión en caso de emergencia. Esto se puede lograr mediante el uso de un disco de ruptura, generalmente ajustado a una presión más alta que la válvula de alivio.

Válvulas de seguridad

Las válvulas de alivio de seguridad, utilizadas para controlar las presiones de aire, vapor, gas y vapor de hidrocarburo y líquido, se abren en proporción al aumento de presión sobre la presión normal de funcionamiento. Las válvulas de seguridad, diseñadas principalmente para liberar grandes volúmenes de vapor, generalmente se abren a plena capacidad. La sobrepresión necesaria para abrir las válvulas de alivio de líquido, donde no se requiere una descarga de gran volumen, aumenta a medida que la válvula se eleva debido a la mayor resistencia del resorte. Las válvulas de liberación de seguridad operadas por piloto, con hasta seis veces la capacidad de las válvulas de alivio normales, se utilizan cuando se requiere un sellado más hermético y descargas de mayor volumen. Los líquidos no volátiles generalmente se bombean a sistemas de recuperación y separación de agua/petróleo, y los líquidos volátiles se envían a unidades que funcionan a una presión más baja.

Bengalas

Un sistema cerrado típico de liberación de presión y antorcha incluye válvulas de alivio y líneas de las unidades de proceso para recolectar descargas, tambores ciegos para separar vapores y líquidos, sellos y/o gas de purga para protección contra retroceso de llama y un sistema de ignición y antorcha, que quema los vapores si No se permite la descarga directa a la atmósfera. Se puede inyectar vapor en la punta de la antorcha para reducir el humo visible.

No se debe permitir que los líquidos se descarguen en un sistema de eliminación de vapores. Los tambores ciegos y las antorchas deben ser lo suficientemente grandes para manejar las purgas de emergencia, y los tambores requieren alivio en caso de sobrepresión. Proporcione válvulas de alivio de presión donde exista la posibilidad de sobrepresión en los procesos de refinería, por ejemplo, debido a las siguientes causas:

• pérdida de agua de enfriamiento, lo que posiblemente resulte en una caída de presión mucho mayor en los condensadores, lo que a su vez aumenta la presión en la unidad de proceso
• vaporización rápida y aumento de la presión por la inyección de un líquido con un punto de ebullición más bajo, incluida el agua, en un recipiente de proceso que funciona a temperaturas más altas
• Expansión de vapor y sobrepresión resultante debido a vapor de proceso sobrecalentado, calentadores que funcionan mal o fuego.
• falla de controles automáticos, salidas cerradas, falla del intercambiador de calor, etc.
• explosión interna, reacción química, expansión térmica, acumulación de gases, etc.
• pérdida de reflujo, provocando un aumento de presión en las torres de destilación.

Debido a que la cantidad de reflujo afecta el volumen de vapores que salen de la torre de destilación, la pérdida de volumen provoca una caída de presión en los condensadores y un aumento de presión en las torres de destilación.

El mantenimiento es importante porque se requiere que las válvulas funcionen correctamente. Los problemas comunes de funcionamiento de las válvulas incluyen:

• falta de apertura a la presión establecida debido al taponamiento de la entrada o salida de la válvula o por corrosión, lo que impide el funcionamiento adecuado del soporte del disco y las guías
• falla al volver a asentar después de abrirse debido a incrustaciones, corrosión o depósitos en el asiento o en las piezas móviles, o por sólidos en la corriente de gas que cortan el disco de la válvula
• traqueteo y apertura prematura, debido a que la presión de operación está demasiado cerca del punto de ajuste de la válvula.

 

Departamento de Servicios Públicos

Agua. Según la ubicación y los recursos de la comunidad, las refinerías pueden recurrir a los suministros públicos de agua para beber y procesar el agua o pueden tener que bombear y tratar su propia agua potable. El tratamiento puede incluir una amplia gama de requisitos, desde la desalinización hasta la filtración, la cloración y las pruebas.

Aguas negras. Además, según la disponibilidad de plantas de tratamiento externas comunitarias o privadas, es posible que las refinerías deban proporcionar permisos, recolección, tratamiento y descarga de sus desechos sanitarios.

energía eléctrica. Las refinerías reciben electricidad de fuentes externas o producen la suya propia, utilizando generadores eléctricos accionados por turbinas de vapor o motores de gas. Las áreas se clasifican con respecto al tipo de protección eléctrica requerida para evitar que una chispa encienda los vapores o contenga una explosión dentro del equipo eléctrico. Las subestaciones eléctricas, que normalmente están ubicadas en áreas no clasificadas, lejos de fuentes de vapor de hidrocarburo inflamable o agua pulverizada de torres de enfriamiento, contienen transformadores, disyuntores e interruptores de circuitos de alimentación. Las subestaciones suministran energía a las estaciones de distribución dentro de las áreas de la unidad de proceso. Las estaciones de distribución se pueden ubicar en áreas clasificadas, siempre que se cumplan los requisitos de clasificación eléctrica. Las estaciones de distribución suelen utilizar un transformador lleno de líquido provisto de un dispositivo de desconexión de ruptura de aire o lleno de aceite.

Deben implementarse las precauciones normales de seguridad eléctrica, incluida la pisada seca, las señales de advertencia de "alto voltaje" y las protecciones para proteger contra la electrocución. Los empleados deben estar familiarizados con los procedimientos de trabajo de seguridad eléctrica de la refinería. Deben implementarse bloqueo/etiquetado y otras prácticas de trabajo seguras apropiadas para evitar la energización mientras se realiza el trabajo en equipos eléctricos de alto voltaje. Pueden ocurrir exposiciones peligrosas cuando se trabaja cerca de transformadores e interruptores que contienen un fluido dieléctrico que requiere precauciones especiales de manipulación. Estos temas se discuten con más detalle en otra parte de este Enciclopedia.

Operaciones de turbinas, compresores de gas y aire

Compresores de aire y gas

Los sistemas de ventilación de extracción y suministro de aire de las refinerías están diseñados para capturar o diluir gases, humos, polvos y vapores que pueden contaminar los espacios de trabajo o la atmósfera exterior. Los contaminantes capturados se recuperan si es factible, o se envían a los sistemas de eliminación después de limpiarlos o quemarlos. Los sistemas de suministro de aire incluyen compresores, enfriadores, depósitos de aire, secadores de aire, controles y tuberías de distribución. Los sopladores también se utilizan para proporcionar aire a ciertos procesos. El aire de la planta se proporciona para el funcionamiento de herramientas accionadas por aire, regeneración de catalizadores, calentadores de proceso, descarbonización de vapor y aire, oxidación de agua agria, endulzamiento de gasolina, soplado de asfalto y otros usos. El aire de instrumentación se proporciona para su uso en instrumentos y controles neumáticos, motores neumáticos y conexiones de purga. El gas de planta, como el nitrógeno, se proporciona para inertizar recipientes y otros usos. Tanto los compresores alternativos como los centrífugos se utilizan para gas y aire comprimido.

Los compresores de aire deben ubicarse de modo que la succión no absorba vapores inflamables o gases corrosivos. Existe la posibilidad de que se produzca un incendio en caso de que se produzca una fuga en los compresores de gas. Se necesitan tambores ciegos para evitar que entren oleadas de líquido en los compresores de gas. Si los gases están contaminados con materiales sólidos, se necesitan filtros. La falla de los controles automáticos del compresor afectará los procesos. Si la presión máxima pudiera ser potencialmente mayor que la presión de diseño del compresor o del equipo de proceso, se debe proporcionar un alivio de presión. Se necesita protección para las partes móviles expuestas de los compresores. Los edificios de compresores deben estar correctamente clasificados eléctricamente y deben tomarse medidas para una ventilación adecuada.

Cuando se utilice aire de planta como respaldo del aire de instrumentación, las interconexiones deben estar aguas arriba del sistema de secado de aire de instrumentación para evitar la contaminación de los instrumentos con humedad. Es posible que se necesiten fuentes alternativas de suministro de aire para instrumentos, como el uso de nitrógeno, en caso de cortes de energía o fallas del compresor. Aplique las medidas de seguridad adecuadas para que el gas, el aire de la planta y el aire de los instrumentos no se utilicen como fuente para respirar o para presurizar los sistemas de agua potable.

Turbinas

Las turbinas generalmente funcionan con gas o vapor y se utilizan para impulsar bombas, compresores, sopladores y otros equipos de proceso de refinería. El vapor ingresa a las turbinas a altas temperaturas y presiones, expandiéndose a través de las paletas giratorias y moviéndolas mientras las paletas fijas lo dirigen.

Las turbinas de vapor utilizadas para el escape que funcionan al vacío necesitan una válvula de alivio de seguridad en el lado de descarga para protección y para mantener el vapor en caso de falla del vacío. Donde la presión operativa máxima podría ser mayor que la presión de diseño, las turbinas de vapor necesitan dispositivos de alivio. Se debe considerar la posibilidad de proporcionar gobernadores y dispositivos de control de sobrevelocidad en las turbinas.

Bombas, Tuberías y Válvulas

Las bombas centrífugas y de desplazamiento positivo (alternativas) se utilizan para mover hidrocarburos, agua de proceso, agua contra incendios y aguas residuales en toda la refinería. Las bombas son accionadas por motores eléctricos, turbinas de vapor o motores de combustión interna.

Los sistemas de tuberías de servicios y procesos distribuyen hidrocarburos, vapor, agua y otros productos en toda la instalación. Se dimensionan y construyen con materiales que dependen del tipo de servicio, presión, temperatura y naturaleza de los productos. Hay conexiones de ventilación, drenaje y muestreo en las tuberías, así como provisiones para obturación. Se utilizan diferentes tipos de válvulas, incluidas válvulas de compuerta, válvulas de derivación, válvulas de globo y de bola, válvulas de tapón, válvulas de bloqueo y purga y válvulas de retención, dependiendo de su propósito operativo. Estas válvulas pueden ser operadas manual o automáticamente.

Las válvulas y la instrumentación que requieran servicio u otro trabajo deben ser accesibles a nivel del suelo o desde una plataforma operativa. Se pueden usar válvulas de control remoto, válvulas contra incendios y válvulas de aislamiento para limitar la pérdida de producto en las líneas de succión de la bomba en caso de fuga o incendio. Las conexiones de ventilación y drenaje en funcionamiento se pueden proporcionar con válvulas de bloqueo doble, o una válvula de bloqueo y un tapón o brida ciega para protección contra escapes. Según el producto y el servicio, es posible que se necesite una prevención de reflujo de la línea de descarga. Se pueden tomar medidas para la expansión de la tubería, el movimiento y los cambios de temperatura para evitar la ruptura. Las bombas que funcionan con flujo reducido o nulo pueden sobrecalentarse y romperse. La falla de los controles automáticos de la bomba podría causar una desviación en la presión y temperatura del proceso. Debe proporcionarse un alivio de presión en la tubería de descarga donde las bombas puedan sufrir un exceso de presión.

Tanque de almacenamiento

Los tanques de almacenamiento atmosférico y los tanques de almacenamiento a presión se utilizan en toda la refinería para el almacenamiento de crudos, hidrocarburos intermedios (los utilizados para el procesamiento) y productos terminados, tanto líquidos como gaseosos. También se proporcionan tanques para agua contra incendios, agua de proceso y tratamiento, ácidos, aire e hidrógeno, aditivos y otros productos químicos. El tipo, construcción, capacidad y ubicación de los tanques depende de su uso y de la naturaleza, presión de vapor, puntos de inflamación y puntos de fluidez de los materiales almacenados. En las refinerías se utilizan muchos tipos de tanques, siendo los más simples los tanques sobre el suelo con techo cónico para el almacenamiento de líquidos combustibles (no volátiles) como combustibles diesel, aceites combustibles y aceites lubricantes. Los tanques de techo flotante descubiertos y cubiertos (internos), que almacenan líquidos inflamables (volátiles) como gasolina y petróleo crudo, restringen la cantidad de espacio entre la parte superior del producto y el techo del tanque para mantener un ambiente rico en vapor. atmósfera para evitar la ignición.

Existe la posibilidad de que se produzca un incendio si los tanques de almacenamiento de hidrocarburos se sobrellenan o desarrollan fugas que permiten que el líquido y los vapores se escapen y lleguen a las fuentes de ignición. Las refinerías deben establecer procedimientos manuales de medición y recepción de productos para controlar los sobrellenados o proporcionar sistemas automáticos de señalización y control de desbordamiento en los tanques. Los tanques pueden estar equipados con sistemas fijos o semifijos de protección contra incendios de agua y espuma. Se pueden instalar válvulas de control remoto, válvulas de aislamiento y válvulas contra incendios en los tanques para vaciarlos o cerrarlos en caso de incendio dentro del tanque o en el dique del tanque o en el área de almacenamiento. Los programas de ventilación de tanques, limpieza y entrada a espacios confinados se usan para controlar el trabajo dentro de los tanques, y los sistemas de permiso de trabajo en caliente se usan para controlar las fuentes de ignición dentro y alrededor de los tanques de almacenamiento.

Manipulación, envío y transporte

La operación final de la refinería es cargar gases e hidrocarburos líquidos en oleoductos, carros cisterna, camiones cisterna y embarcaciones marinas y barcazas para su transporte a terminales y consumidores. Las características del producto, las necesidades de distribución, los requisitos de envío, la prevención de incendios y la protección ambiental y los criterios operativos son importantes al diseñar muelles marinos, bastidores de carga y colectores de tuberías. Los procedimientos operativos deben ser establecidos y acordados por el remitente y el destinatario, y las comunicaciones deben mantenerse durante la transferencia del producto. Los camiones cisterna y los vagones cisterna pueden tener carga superior o inferior. La carga y descarga de gas licuado de petróleo (GLP) requiere consideraciones especiales además de las de los hidrocarburos líquidos. Cuando sea necesario, se deben proporcionar sistemas de recuperación de vapor en los estantes de carga y los muelles marítimos.

Es posible que se necesiten prácticas de trabajo seguras y equipo de protección personal apropiado al cargar o descargar, limpiar derrames o fugas, o al medir, inspeccionar, tomar muestras o realizar actividades de mantenimiento en instalaciones de carga o sistemas de recuperación de vapor. La entrega debe detenerse o desviarse en caso de una emergencia, como un desbordamiento del compartimiento de un camión cisterna o un vagón cisterna.

En las refinerías se utilizan diversos productos químicos tóxicos y peligrosos, que van desde pequeñas cantidades de reactivos de prueba utilizados en laboratorios hasta grandes cantidades de ácido sulfúrico y ácidos fluorhídricos utilizados en el procesamiento alcalino. Estos productos químicos deben recibirse, almacenarse y manipularse adecuadamente. Los fabricantes de productos químicos brindan información sobre la seguridad de los materiales que las refinerías pueden utilizar para desarrollar procedimientos de seguridad, controles de ingeniería, requisitos de protección personal y procedimientos de respuesta ante emergencias para el manejo de productos químicos.

La naturaleza del peligro en las instalaciones de carga y descarga depende de los productos que se cargan y de los productos transportados previamente en el vagón cisterna, camión cisterna o embarcación marina. La unión iguala la carga eléctrica entre el estante de carga y el camión cisterna o vagón cisterna. La conexión a tierra evita el flujo de corrientes parásitas en las instalaciones de carga de camiones y trenes. Las bridas aislantes se utilizan en conexiones de tuberías de muelles marinos para evitar la acumulación y descargas de electricidad estática. Los parallamas se instalan en el estante de carga y en las líneas de recuperación de vapor marino para evitar el retroceso de la llama. Cuando se permita la carga de interruptores, se deben establecer y seguir procedimientos seguros.

Se deben proporcionar sistemas de cierre automático o manual en los cabezales de suministro en los estantes de carga superior e inferior y en los muelles marítimos en caso de fugas o sobrellenados. Es posible que se necesite protección contra caídas, como pasamanos, para muelles y estantes de carga superior. Se pueden proporcionar sistemas de drenaje y recuperación en los estantes de carga para el drenaje pluvial, en los muelles y para manejar derrames y fugas. Es necesario tomar precauciones en las instalaciones de carga de GLP para no sobrecargar ni sobrepresurizar los carros y camiones cisterna.

Actividades e instalaciones de apoyo a la refinería

Se necesitan varias instalaciones, actividades y programas diferentes, cada uno de los cuales tiene sus propios requisitos específicos de seguridad y salud, para respaldar los procesos de la refinería, según la ubicación de la refinería y los recursos disponibles.

Actividades administrativas

Se requiere una amplia variedad de actividades de apoyo administrativo, dependiendo de la filosofía de la compañía de refinación y la disponibilidad de servicios comunitarios, para asegurar la operación continua de una refinería. La función que controla los movimientos de aceite hacia adentro, dentro y fuera de la refinería es exclusiva de las refinerías. Las funciones administrativas se pueden desglosar de la siguiente manera. La operación diaria de las unidades de proceso es la función de operaciones. Otra función es responsable de asegurar que se hayan hecho arreglos para un suministro continuo de petróleo crudo. Otras actividades funcionales incluyen servicios médicos (tanto de emergencia como de atención médica continua), servicio de alimentos, servicios de ingeniería, servicios de conserjería y funciones administrativas y de gestión de rutina comunes a la mayoría de las industrias, como contabilidad, compras, relaciones humanas, etc. La función de capacitación de la refinería es responsable de la capacitación en habilidades y oficios de supervisores y empleados, incluida la capacitación inicial, de actualización y de recuperación, y de la orientación y capacitación de empleados y contratistas en respuesta a emergencias y prácticas y procedimientos de trabajo seguro.

Construcción y mantenimiento

La operación segura continua de las refinerías depende del establecimiento e implementación de programas y procedimientos para el mantenimiento regular y preventivo, y asegurar el reemplazo cuando sea necesario. Turnarounds, en el que toda la refinería o todas las unidades de proceso se cerrarán para el equipo total en general y el reemplazo al mismo tiempo, es un tipo de programa de mantenimiento preventivo exclusivo de la industria de procesos. Las actividades de integridad mecánica, como inspección, reparación, prueba y certificación de válvulas y dispositivos de alivio, que forman parte del programa de gestión de seguridad de procesos, son importantes para la operación segura y continua de una refinería, al igual que las órdenes de trabajo de mantenimiento para la efectividad continua de el programa de “gestión del cambio” de la refinería. Los programas de permisos de trabajo controlan el trabajo en caliente y el trabajo seguro, como el aislamiento y el bloqueo, y la entrada a espacios confinados. Los talleres de mantenimiento e instrumentación tienen propósitos que incluyen:

• trabajo delicado y preciso para probar, mantener y calibrar controles, instrumentos y computadoras de procesos de refinería
• soldadura
• reparación y overhaul de equipos
• mantenimiento del coche
• carpintería y así sucesivamente.

 

La seguridad y la salud en la construcción y el mantenimiento se basan en algunos de los siguientes programas.

Aislamiento

El mantenimiento, la reparación y el reemplazo seguros de los equipos dentro de las unidades de proceso a menudo requieren el aislamiento de tanques, recipientes y líneas para evitar la posibilidad de que líquidos o vapores inflamables entren en un área donde se realiza el trabajo en caliente. El aislamiento normalmente se logra desconectando y cerrando todas las tuberías que van hacia o desde un recipiente; cegar o tapar la tubería en una conexión cerca del tanque o recipiente; o cerrando un juego doble de válvulas de bloqueo en la tubería, si se proporciona, y abriendo una válvula de purga entre las dos válvulas cerradas.

Bloqueo y etiquetado

Los programas de bloqueo y etiquetado evitan la activación involuntaria de equipos eléctricos, mecánicos, hidráulicos o neumáticos durante la reparación o el mantenimiento. Todos los equipos alimentados eléctricamente deben tener su disyuntor o interruptor principal bloqueado o etiquetado y probado para garantizar que no funcione, antes de comenzar a trabajar. Los equipos mecánicos, hidráulicos y neumáticos deben desconectarse y bloquearse o etiquetarse su fuente de alimentación antes de comenzar a trabajar. Las líneas de cierre de válvulas en las que se está trabajando, o que están aisladas, también deben bloquearse o etiquetarse para evitar una apertura no autorizada.

Metalurgia

La metalurgia se utiliza para asegurar la resistencia e integridad continuas de líneas, recipientes, tanques y reactores que están sujetos a la corrosión de los ácidos, corrosivos, agua agria y gases y otros productos químicos creados y utilizados en el procesamiento del petróleo crudo. Se emplean métodos de prueba no destructivos en toda la refinería para detectar la corrosión y el desgaste excesivos antes de que ocurra la falla. Se requieren precauciones de seguridad adecuadas para evitar exposiciones excesivas a los trabajadores que manipulan o están expuestos a equipos de prueba radiactivos, tintes y productos químicos.

Almacenes.

Los almacenes almacenan no solo las piezas, los materiales y los equipos necesarios para las operaciones continuas de la refinería, sino también los productos químicos y aditivos envasados ​​que se utilizan en el mantenimiento, el procesamiento y la mezcla. Los almacenes también pueden mantener suministros de ropa y equipo de protección personal requeridos, incluidos cascos, guantes, delantales, protección para los ojos y la cara, protección respiratoria, calzado impermeable y de seguridad, ropa resistente a las llamas y ropa protectora contra ácidos. El almacenamiento y la separación adecuados de líquidos inflamables y combustibles y de productos químicos peligrosos son necesarios para evitar derrames, incendios y mezclas de productos incompatibles.

Laboratorios

Los laboratorios son responsables de determinar los valores y la consistencia de los crudos antes de su procesamiento, así como de realizar las pruebas necesarias para el control de calidad del producto terminado. El personal de laboratorio debe estar capacitado para reconocer los peligros inherentes a la manipulación y mezcla de productos químicos tóxicos y líquidos inflamables, y proporcionar protección para ellos mismos y para los demás.

Seguridad e higiene ambiental y ocupacional

Otras actividades importantes de apoyo a la refinería son la seguridad, la prevención y protección contra incendios, la protección del medio ambiente y la higiene industrial. Estos pueden proporcionarse como funciones separadas o integrarse en las operaciones de la refinería. Las actividades de seguridad, preparación y respuesta ante emergencias y prevención y protección contra incendios suelen ser responsabilidad de la misma función dentro de una refinería.

La función de seguridad participa en los programas de gestión de seguridad de procesos como parte de los equipos de revisión de diseño, revisión previa a la construcción y construcción y revisión previa a la puesta en marcha. La seguridad a menudo ayuda en el proceso de calificación del contratista, revisa las actividades del contratista e investiga incidentes que involucran a empleados y contratistas. El personal de seguridad puede ser responsable de supervisar las actividades que requieren un permiso, como la entrada a espacios confinados y el trabajo en caliente, y de verificar la disponibilidad y preparación de los extintores de incendios portátiles, las instalaciones de descontaminación, las duchas de seguridad, las estaciones de lavado de ojos, los dispositivos fijos de detección y las alarmas, y los dispositivos de emergencia. aparatos de respiración autónomos colocados en lugares estratégicos en caso de una liberación de gases tóxicos.

Programas de seguridad. La función de seguridad de la refinería generalmente tiene la responsabilidad del desarrollo y la administración de varios programas de seguridad y prevención de incidentes, incluidos, entre otros, los siguientes:

• diseño, construcción y revisiones de seguridad previas a la puesta en marcha
• investigación e informes de accidentes, incidentes y cuasi accidentes
• planes de preparación para emergencias y programas de respuesta
• programa de seguridad para contratistas
• prácticas y procedimientos de trabajo seguros
• bloqueo y etiquetado
• entrada en espacios confinados e inertes
• andamio
• programa de seguridad eléctrica, puesta a tierra de equipos y protección contra fallas
• Protección de Maquinaria
• señales y avisos de seguridad
• sistemas de trabajo en caliente, trabajo seguro y permisos de entrada.

 

cuerpos de bomberos. Las brigadas de bomberos de refinería y los servicios de emergencia pueden ser miembros de brigada de tiempo completo; empleados de refinería designados, como operadores y personal de mantenimiento que están capacitados y asignados para responder además de sus deberes regulares; O una combinación de ambos. Además de los incendios, las brigadas tradicionalmente responden a otros incidentes de refinería, como derrames de ácido o gas, rescate de embarcaciones o tanques, derrames, etc. La función de protección contra incendios puede ser responsable de la inspección y prueba de detectores y señales de incendios, y sistemas y equipos de protección contra incendios fijos y portátiles, incluidos camiones de bomberos, bombas contra incendios, líneas de agua contra incendios, hidrantes, mangueras y boquillas.

La extinción de incendios en refinerías difiere de la extinción de incendios normal porque, en lugar de la extinción, a menudo es preferible permitir que ciertos incendios continúen ardiendo. Además, cada tipo de líquido, gas y vapor de hidrocarburo tiene características químicas de fuego únicas que deben comprenderse a fondo para controlar mejor sus incendios. Por ejemplo, la extinción de un incendio de vapor de hidrocarburo sin detener primero la liberación de vapor, solo crearía una nube de gas de vapor continua con la probabilidad de reencendido y explosión. Los incendios en tanques que contienen petróleo crudo y residuos pesados ​​deben manejarse con técnicas específicas de extinción de incendios para evitar la posibilidad de explosión o desbordamiento del tanque.

Los incendios de hidrocarburos a menudo se extinguen deteniendo el flujo del producto y permitiendo que el fuego se apague mientras se aplica agua de enfriamiento para proteger los equipos, tanques y recipientes adyacentes de la exposición al calor. Muchos sistemas fijos de protección contra incendios están diseñados con este propósito específico. La lucha contra incendios en unidades de proceso bajo presión requiere una consideración y una formación especiales, especialmente cuando se trata de catalizadores como el ácido fluorhídrico. Se pueden usar productos químicos especiales para combatir incendios, como polvo seco y soluciones de espuma y agua, para extinguir incendios de hidrocarburos y controlar las emisiones de vapor.

Preparación para emergencias. Las refinerías deben desarrollar e implementar planes de respuesta de emergencia para una serie de situaciones potenciales diferentes, incluidas explosiones, incendios, escapes y rescates. Los planes de emergencia deben incluir el uso de asistencia externa, incluidos contratistas, ayuda gubernamental y mutua, así como la disponibilidad de suministros y equipos especiales, como espuma contra incendios y materiales de adsorción y contención de derrames.

Pruebas de gas y vapor

El monitoreo, el muestreo y las pruebas de gases, partículas y vapores en las refinerías se llevan a cabo para garantizar que el trabajo se pueda realizar de manera segura y que los procesos se puedan operar sin exposiciones tóxicas o peligrosas, explosiones o incendios. Las pruebas atmosféricas se realizan utilizando una variedad de instrumentos y técnicas para medir el contenido de oxígeno, vapores y gases de hidrocarburos, y para determinar los niveles de exposición peligrosos y tóxicos. Los instrumentos deben ser calibrados y ajustados correctamente antes de su uso, por personas calificadas, para asegurar mediciones confiables y precisas. Dependiendo de la ubicación del trabajo, los peligros potenciales y el tipo de trabajo que se realiza, las pruebas, el muestreo y el monitoreo pueden realizarse antes del inicio del trabajo, o en intervalos específicos durante el trabajo, o continuamente durante el curso del trabajo.

Al establecer procedimientos de refinería para tomar muestras y analizar atmósferas inflamables, inertes y tóxicas, se debe considerar el uso de equipo de protección personal, incluida la protección respiratoria adecuada. Cabe señalar que los respiradores tipo bote no son adecuados para atmósferas con deficiencia de oxígeno. Los requisitos de prueba deberían depender del grado de peligro que estaría presente en caso de falla del instrumento.

Las pruebas de las siguientes sustancias se pueden realizar utilizando equipo portátil o instrumentación fija:

Oxígeno. Los medidores de gas combustible funcionan quemando una muestra diminuta de la atmósfera que se está probando. Para obtener una lectura precisa de gas combustible, debe haber un mínimo de 10% y un máximo de 25% de oxígeno en la atmósfera. La cantidad de oxígeno presente en la atmósfera se determina usando un medidor de oxígeno antes o simultáneamente con el uso del medidor de gas combustible. La prueba de oxígeno es esencial cuando se trabaja en espacios confinados o cerrados, ya que la entrada sin protección respiratoria (siempre que no haya exposiciones tóxicas) requiere concentraciones normales de oxígeno en el aire respirable de aproximadamente el 21 %. Los medidores de oxígeno también se utilizan para medir la cantidad de oxígeno presente en espacios inertes, para asegurar que no haya suficiente para soportar la combustión durante el trabajo en caliente u otras operaciones.

Vapores y gases de hidrocarburos. El “trabajo en caliente” es un trabajo que crea una fuente de ignición, como soldadura, corte, esmerilado, limpieza con chorro, operación de un motor de combustión interna, etc., en un área donde existe la posibilidad de exposición a vapores y gases inflamables. Para realizar trabajos en caliente de manera segura, se utilizan instrumentos conocidos como medidores de gas combustible para probar la atmósfera en busca de vapores de hidrocarburos. Los vapores o gases de hidrocarburos se quemarán solo cuando se mezclen con aire (oxígeno) en ciertas proporciones y se enciendan. Si no hay suficiente vapor en el aire, se dice que la mezcla es "demasiado pobre para quemar", y si hay demasiado vapor (muy poco oxígeno), la mezcla es "demasiado rica para quemar". Las proporciones límite se denominan "límites inflamables superior e inferior" y se expresan como un porcentaje del volumen de vapor en el aire. Cada molécula o mezcla de hidrocarburo tiene diferentes límites de inflamabilidad, que normalmente oscilan entre el 1 y el 10 % de vapor en el aire. El vapor de gasolina, por ejemplo, tiene un límite inflamable inferior del 1.4 % y un límite inflamable superior del 7.6 %.

Atmósferas tóxicas. Se utilizan instrumentos especiales para medir los niveles de gases, vapores y partículas tóxicos y peligrosos que pueden estar presentes en la atmósfera donde trabajan las personas. Estas medidas se utilizan para determinar el nivel y tipo de protección necesaria, que puede variar desde la ventilación completa y el reemplazo de la atmósfera hasta el uso de equipo respiratorio y de protección personal por parte de las personas que trabajan en el área. Los ejemplos de exposiciones peligrosas y tóxicas que se pueden encontrar en las refinerías incluyen asbesto, benceno, sulfuro de hidrógeno, cloro, dióxido de carbono, ácidos sulfúrico y fluorhídrico, aminas, fenol y otros.

Programas de salud y seguridad

La base para la higiene industrial de las refinerías es un programa de controles administrativos y de ingeniería que cubre las exposiciones de las instalaciones a sustancias químicas tóxicas y peligrosas, la seguridad e higiene del laboratorio, la ergonomía y la vigilancia médica.

Las agencias reguladoras y las empresas establecen límites de exposición para varios productos químicos tóxicos y peligrosos. La función de higiene ocupacional lleva a cabo el monitoreo y muestreo para medir la exposición de los empleados a sustancias y químicos tóxicos y peligrosos. Los higienistas industriales pueden desarrollar o recomendar controles de ingeniería, prácticas laborales preventivas, sustitución de productos, ropa y equipo de protección personal o medidas alternativas de protección o reducción de la exposición.

Programas médicos. Las refinerías generalmente requieren exámenes médicos periódicos y previos a la colocación para determinar la capacidad del empleado para realizar el trabajo inicial y posteriormente, y garantizar que los requisitos de trabajo continuo y las exposiciones no pondrán en peligro la salud o la seguridad del empleado.

Protección personal. Los programas de protección personal deben cubrir las exposiciones típicas de las refinerías, como el ruido, el asbesto, el aislamiento, los desechos peligrosos, el sulfuro de hidrógeno, el benceno y los productos químicos de proceso, incluidos los cáusticos, el fluoruro de hidrógeno, el ácido sulfúrico, etc. La higiene industrial puede designar el equipo de protección personal apropiado que se utilizará para diversas exposiciones, incluidos los respiradores de presión negativa y con suministro de aire y protección para los oídos, los ojos y la piel.

Seguridad del producto. La conciencia sobre la seguridad de los productos abarca el conocimiento de los peligros de los productos químicos y los materiales a los que existe el potencial de exposición en el lugar de trabajo, y qué medidas tomar en caso de que se produzca una exposición por ingestión, inhalación o contacto con la piel. Se realizan estudios toxicológicos de petróleo crudo, corrientes de refinería, procesos químicos, productos terminados y nuevos productos propuestos para determinar los efectos potenciales de la exposición tanto en los empleados como en los consumidores. Los datos se utilizan para desarrollar información de salud relacionada con los límites permisibles de exposición o las cantidades aceptables de materiales peligrosos en los productos. Esta información generalmente se distribuye mediante hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS) o documentos similares, y los empleados están capacitados o educados sobre los peligros de los materiales en el lugar de trabajo.

Protección del medio ambiente

La protección ambiental es una consideración importante en las operaciones de refinería debido a los requisitos de cumplimiento normativo y la necesidad de conservación a medida que aumentan los precios y costos del petróleo. Las refinerías de petróleo producen una amplia gama de emisiones al aire y al agua que pueden ser peligrosas para el medio ambiente. Algunos de estos son contaminantes en el crudo original, mientras que otros son el resultado de procesos y operaciones de refinería. Las emisiones al aire incluyen sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono (ver tabla 2). Las aguas residuales suelen contener hidrocarburos, materiales disueltos, sólidos en suspensión, fenoles, amoníaco, sulfuros, ácidos, álcalis y otros contaminantes. También existe el riesgo de derrames y fugas accidentales de una amplia gama de productos químicos inflamables y/o tóxicos.

Los controles establecidos para contener las emisiones de líquidos y vapores y reducir los costos operativos incluyen los siguientes:

• Conservación de energía. Los controles incluyen control de fugas de vapor y programas de recuperación de condensado para conservar energía y aumentar la eficiencia.
• Contaminación del agua. Los controles incluyen el tratamiento de aguas residuales en separadores API y las instalaciones de tratamiento posteriores, recolección, retención y tratamiento de aguas pluviales y programas de contención y control de prevención de derrames.
• La contaminación ambiental. Dado que las refinerías operan continuamente, es importante la detección de fugas, particularmente en válvulas y conexiones de tuberías. Los controles incluyen la reducción de las emisiones de vapor de hidrocarburo y las liberaciones a la atmósfera, los programas de hermeticidad de válvulas y accesorios de refinería, los sellos de tanques de techo flotante y los programas de contención de vapor, y la recuperación de vapor para las instalaciones de carga y descarga y para la ventilación de tanques y recipientes.
• Contaminación del suelo. La prevención de que los derrames de petróleo contaminen el suelo y las aguas subterráneas se logra mediante el uso de diques y la provisión de drenaje a áreas de contención protegidas específicas. La contaminación por derrames dentro de las áreas de los diques puede evitarse mediante el uso de medidas de contención secundaria, como revestimientos de diques de arcilla o plástico impermeable.
• Respuesta a derrames. Las refinerías deben desarrollar e implementar programas para responder a los derrames de petróleo crudo, productos químicos y productos terminados, tanto en tierra como en agua. Estos programas pueden depender de empleados capacitados o de agencias y contratistas externos para responder a la emergencia. El tipo, la cantidad necesaria y la disponibilidad de suministros y equipos de limpieza y restauración de derrames, ya sea en el sitio o de guardia, deben incluirse en el plan de preparación.

 

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Definiciones

Estos términos se utilizan con frecuencia en la industria farmacéutica:

Biológicos son vacunas bacterianas y virales, antígenos, antitoxinas y productos análogos, sueros, plasmas y otros derivados de la sangre para proteger o tratar terapéuticamente a humanos y animales.

Graneles son sustancias farmacológicas activas que se utilizan para fabricar productos en forma de dosificación, procesar alimentos medicados para animales o medicamentos recetados compuestos.

Agentes de diagnóstico ayudar al diagnóstico de enfermedades y trastornos en humanos y animales. Los agentes de diagnóstico pueden ser productos químicos inorgánicos para examinar el tracto gastrointestinal, productos químicos orgánicos para visualizar el sistema circulatorio y el hígado y compuestos radiactivos para medir la función del sistema de órganos.

Drogas son sustancias con propiedades farmacológicas activas en humanos y animales. Los medicamentos se combinan con otros materiales, como las necesidades farmacéuticas, para producir un producto medicinal.

Productos farmacéuticos éticos son agentes biológicos y químicos para prevenir, diagnosticar o tratar enfermedades y trastornos en humanos o animales. Estos productos se dispensan por prescripción o aprobación de un profesional médico, farmacéutico o veterinario.

excipientes son ingredientes inertes que se combinan con sustancias farmacológicas para crear un producto en forma de dosificación. Los excipientes pueden afectar la tasa de absorción, disolución, metabolismo y distribución en humanos o animales.

Productos farmacéuticos de venta libre son productos farmacéuticos vendidos en una tienda minorista o farmacia que no requieren receta médica o la aprobación de un profesional médico, farmacéutico o veterinario.

Farmacia es el arte y la ciencia de preparar y dispensar medicamentos para prevenir, diagnosticar o tratar enfermedades o trastornos en humanos y animales.

farmacocinética es el estudio de los procesos metabólicos relacionados con la absorción, distribución, biotransformación y eliminación de un fármaco en humanos o animales.

Farmacodinamia es el estudio de la acción de las drogas en relación con su estructura química, sitio de acción y las consecuencias bioquímicas y fisiológicas en humanos y animales.

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La industria farmacéutica es un componente importante de los sistemas de atención de la salud en todo el mundo; está compuesto por muchas organizaciones públicas y privadas que descubren, desarrollan, fabrican y comercializan medicamentos para la salud humana y animal (Gennaro 1990). La industria farmacéutica se basa principalmente en la investigación y el desarrollo (I+D) científicos de medicamentos que previenen o tratan enfermedades y trastornos. Los fármacos exhiben una amplia gama de actividad farmacológica y propiedades toxicológicas (Hardman, Gilman y Limbird 1996; Reynolds 1989). Los modernos avances científicos y tecnológicos están acelerando el descubrimiento y desarrollo de productos farmacéuticos innovadores con actividad terapéutica mejorada y efectos secundarios reducidos. Los biólogos moleculares, los químicos médicos y los farmacéuticos están mejorando los beneficios de los medicamentos a través de una mayor potencia y especificidad. Estos avances crean nuevas preocupaciones para proteger la salud y la seguridad de los trabajadores dentro de la industria farmacéutica (Agius 1989; Naumann et al. 1996; Sargent y Kirk 1988; Teichman, Fallon y Brandt-Rauf 1988).

Muchos factores científicos, sociales y económicos dinámicos afectan a la industria farmacéutica. Algunas compañías farmacéuticas operan tanto en mercados nacionales como multinacionales. Por lo tanto, sus actividades están sujetas a la legislación, la regulación y las políticas relacionadas con el desarrollo y la aprobación de medicamentos, la fabricación y el control de calidad, la comercialización y las ventas (Spilker 1994). Los científicos académicos, gubernamentales y de la industria, los médicos y farmacéuticos en ejercicio, así como el público, influyen en la industria farmacéutica. Los proveedores de atención médica (p. ej., médicos, dentistas, enfermeros, farmacéuticos y veterinarios) en hospitales, clínicas, farmacias y consultorios privados pueden recetar medicamentos o recomendar cómo deben administrarse. Las regulaciones gubernamentales y las políticas de atención médica sobre productos farmacéuticos están influenciadas por el público, los grupos de defensa y los intereses privados. Estos factores complejos interactúan para influir en el descubrimiento y desarrollo, fabricación, comercialización y venta de medicamentos.

La industria farmacéutica está impulsada en gran medida por el descubrimiento y el desarrollo científicos, junto con la experiencia toxicológica y clínica (ver figura 1). Existen grandes diferencias entre las grandes organizaciones que se dedican a una amplia gama de descubrimiento y desarrollo de fármacos, fabricación y control de calidad, marketing y ventas y las organizaciones más pequeñas que se centran en un aspecto específico. La mayoría de las compañías farmacéuticas multinacionales están involucradas en todas estas actividades; sin embargo, pueden especializarse en un aspecto según los factores del mercado local. Organizaciones académicas, públicas y privadas realizan investigaciones científicas para descubrir y desarrollar nuevos fármacos. La industria de la biotecnología se está convirtiendo en un importante contribuyente a la investigación farmacéutica innovadora (Swarbick y Boylan 1996). A menudo, se forman acuerdos de colaboración entre organizaciones de investigación y grandes compañías farmacéuticas para explorar el potencial de nuevas sustancias farmacéuticas.

Figura 1. Desarrollo de fármacos en la industria farmacéutica

Muchos países cuentan con protecciones legales específicas para medicamentos patentados y procesos de fabricación, conocidos como derechos de propiedad intelectual. En los casos en que las protecciones legales son limitadas o no existen, algunas empresas se especializan en la fabricación y comercialización de medicamentos genéricos (Medical Economics Co. 1995). La industria farmacéutica requiere grandes inversiones de capital debido a los altos gastos asociados con I+D, aprobación reglamentaria, fabricación, garantía y control de calidad, marketing y ventas (Spilker 1994). Muchos países tienen regulaciones gubernamentales extensas que afectan el desarrollo y la aprobación de medicamentos para la venta comercial. Estos países tienen requisitos estrictos de buenas prácticas de fabricación para garantizar la integridad de las operaciones de fabricación de medicamentos y la calidad, seguridad y eficacia de los productos farmacéuticos (Gennaro 1990).

El comercio internacional y nacional, así como las políticas y prácticas fiscales y financieras, afectan la forma en que opera la industria farmacéutica dentro de un país (Swarbick y Boylan 1996). Existen diferencias significativas entre países desarrollados y en vías de desarrollo, en cuanto a sus necesidades de sustancias farmacéuticas. En los países en desarrollo, donde prevalecen la desnutrición y las enfermedades infecciosas, los suplementos nutricionales, las vitaminas y los medicamentos antiinfecciosos son los que más se necesitan. En los países desarrollados, donde las enfermedades asociadas al envejecimiento y dolencias específicas son preocupaciones primarias de salud, los medicamentos cardiovasculares, del sistema nervioso central, gastrointestinales, antiinfecciosos, diabéticos y quimioterapéuticos son los de mayor demanda.

Los medicamentos para la salud humana y animal comparten actividades de I+D y procesos de fabricación similares; sin embargo, tienen beneficios terapéuticos únicos y mecanismos para su aprobación, distribución, comercialización y venta (Swarbick y Boylan 1996). Los veterinarios administran medicamentos para controlar enfermedades infecciosas y organismos parasitarios en animales agrícolas y de compañía. Las vacunas y los medicamentos antiinfecciosos y antiparasitarios se utilizan comúnmente para este propósito. La agricultura moderna emplea ampliamente suplementos nutricionales, antibióticos y hormonas para promover el crecimiento y la salud de los animales de granja. La I+D de productos farmacéuticos para la salud humana y animal a menudo está relacionada, debido a las necesidades concurrentes de controlar los agentes infecciosos y las enfermedades.

Sustancias químicas industriales peligrosas y sustancias relacionadas con las drogas

Muchos agentes biológicos y químicos diferentes se descubren, desarrollan y utilizan en la industria farmacéutica (Hardman, Gilman y Limbird 1996; Reynolds 1989). Algunos procesos de fabricación en las industrias farmacéutica, bioquímica y química orgánica sintética son similares; sin embargo, la mayor diversidad, menor escala y aplicaciones específicas en la industria farmacéutica son únicas. Dado que el propósito principal es producir sustancias medicinales con actividad farmacológica, muchos agentes en la I+D farmacéutica y la fabricación son peligrosos para los trabajadores. Deben implementarse medidas de control adecuadas para proteger a los trabajadores de los productos químicos industriales y las drogas durante muchas operaciones de I+D, fabricación y control de calidad (OIT 1983; Naumann et al. 1996; Teichman, Fallon y Brandt-Rauf 1988).

La industria farmacéutica utiliza agentes biológicos (p. ej., bacterias y virus) en muchas aplicaciones especiales, como la producción de vacunas, los procesos de fermentación, la obtención de productos derivados de la sangre y la biotecnología. Este perfil no aborda los agentes biológicos debido a sus aplicaciones farmacéuticas únicas, pero hay otras referencias fácilmente disponibles (Swarbick y Boylan 1996). Los agentes químicos pueden clasificarse como productos químicos industriales y sustancias relacionadas con las drogas (Gennaro 1990). Estos pueden ser materias primas, productos intermedios o productos terminados. Surgen situaciones especiales cuando se emplean productos químicos industriales o fármacos en I+D de laboratorio, ensayos de control y garantía de calidad, ingeniería y mantenimiento, o cuando se crean como subproductos o desechos.

Productos químicos industriales

Los productos químicos industriales se utilizan en la investigación y el desarrollo de sustancias farmacéuticas activas y en la fabricación de sustancias a granel y productos farmacéuticos terminados. Los productos químicos orgánicos e inorgánicos son materias primas que sirven como reactivos, catalizadores y disolventes. El uso de productos químicos industriales está determinado por el proceso y las operaciones de fabricación específicos. Muchos de estos materiales pueden ser peligrosos para los trabajadores. Dado que la exposición de los trabajadores a los productos químicos industriales puede ser peligrosa, organizaciones gubernamentales, técnicas y profesionales han establecido límites de exposición ocupacional, tales como valores límite de umbral (TLV, por sus siglas en inglés) (ACGIH 1995).

Sustancias relacionadas con las drogas

Las sustancias farmacológicamente activas pueden clasificarse en productos naturales y drogas sintéticas. Los productos naturales se derivan de fuentes vegetales y animales, mientras que las drogas sintéticas se producen mediante tecnologías microbiológicas y químicas. Los antibióticos, las hormonas esteroides y peptídicas, las vitaminas, las enzimas, las prostaglandinas y las feromonas son productos naturales importantes. La investigación científica se está centrando cada vez más en las drogas sintéticas debido a los recientes avances científicos en biología molecular, bioquímica, farmacología y tecnología informática. La Tabla 1 enumera los principales agentes farmacéuticos.

Tabla 1. Principales categorías de agentes farmacéuticos

 

Las sustancias farmacológicas activas y los materiales inertes se combinan durante la fabricación farmacéutica para producir formas de dosificación de productos medicinales (p. ej., tabletas, cápsulas, líquidos, polvos, cremas y ungüentos) (Gennaro 1990). Los medicamentos pueden clasificarse según su proceso de fabricación y sus beneficios terapéuticos (EPA 1995). Los medicamentos se administran con fines medicinales por medios estrictamente prescritos (p. ej., oral, inyección, piel) y dosis, mientras que los trabajadores pueden estar expuestos a las sustancias medicamentosas al respirar polvo o vapores en el aire sin darse cuenta o al tragar alimentos o bebidas contaminados por accidente. Los límites de exposición ocupacional (OEL, por sus siglas en inglés) son desarrollados por toxicólogos e higienistas ocupacionales para brindar orientación sobre cómo limitar la exposición de los trabajadores a sustancias farmacológicas (Naumann et al. 1996; Sargent y Kirk 1988).

Necesidades farmacéuticas (p. ej., aglutinantes, rellenos, aromatizantes y agentes de carga, conservantes y antioxidantes) se mezclan con principios activos, proporcionando las propiedades físicas y farmacológicas deseadas en los productos de forma de dosificación (Gennaro 1990). Muchas necesidades farmacéuticas tienen un valor terapéutico limitado o nulo y son relativamente poco peligrosas para los trabajadores durante las operaciones de desarrollo y fabricación de medicamentos. Estos materiales son antioxidantes y conservantes, colorantes, aromatizantes y agentes diluyentes, emulsionantes y agentes de suspensión, bases para ungüentos, disolventes farmacéuticos y excipientes.

Operaciones farmacéuticas, riesgos relacionados y medidas de control en el lugar de trabajo

Las operaciones de fabricación de productos farmacéuticos pueden clasificarse como producción básica de sustancias farmacéuticas a granel y fabricación farmacéutica de productos en forma de dosificación. La figura 2 ilustra el proceso de fabricación.

Figura 2. Proceso de fabricación en la industria farmacéutica

La producción básica de sustancias farmacéuticas a granel puede emplear tres tipos principales de procesos: fermentación, síntesis química orgánica y procesos biológicos y químicos. extracción natural (Theodore y McGuinn 1992). Estas operaciones de fabricación pueden ser discontinuas, continuas o una combinación de estos procesos. Los antibióticos, esteroides y vitaminas se producen por fermentación, mientras que muchas sustancias farmacológicas nuevas se producen por síntesis orgánica. Históricamente, la mayoría de las sustancias farmacológicas se derivaban de fuentes naturales como plantas, animales, hongos y otros organismos. Las medicinas naturales son farmacológicamente diversas y difíciles de producir comercialmente debido a su química compleja y potencia limitada.

Fermentación

La fermentación es un proceso bioquímico que emplea microorganismos seleccionados y tecnologías microbiológicas para producir un producto químico. Los procesos de fermentación por lotes implican tres pasos básicos: inóculo y preparación de semillas, fermentacióny recuperación de producto or solo (Theodore y McGuinn 1992). En la figura 3 se muestra un diagrama esquemático de un proceso de fermentación. La preparación del inóculo comienza con una muestra de esporas de una cepa microbiana. La cepa se cultiva, purifica y cultiva selectivamente utilizando una batería de técnicas microbiológicas para producir el producto deseado. Las esporas de la cepa microbiana se activan con agua y nutrientes en condiciones cálidas. Las células del cultivo se cultivan en una serie de placas de agar, tubos de ensayo y matraces en condiciones ambientales controladas para crear una suspensión densa.

Figura 3. Diagrama de un proceso de fermentación

Las células se transfieren a un tanque de semillas para un mayor crecimiento. El tanque de semillas es un pequeño recipiente de fermentación diseñado para optimizar el crecimiento del inóculo. Las células del tanque de semillas se cargan a una producción esterilizada por vapor. fermentador. Los nutrientes esterilizados y el agua purificada se agregan al recipiente para comenzar la fermentación. Durante la fermentación aeróbica, el contenido del fermentador se calienta, agita y airea mediante un tubo perforado o rociador, manteniendo un caudal de aire y una temperatura óptimos. Una vez completadas las reacciones bioquímicas, el caldo de fermentación se filtra para eliminar los microorganismos, o micelios. El producto farmacológico, que puede estar presente en el filtrado o dentro del micelio, se recupera mediante varios pasos, como extracción con solvente, precipitación, intercambio iónico y absorción.

Los solventes utilizados para extraer el producto (tabla 2) generalmente se pueden recuperar; sin embargo, quedan pequeñas porciones en las aguas residuales del proceso, según su solubilidad y el diseño del equipo del proceso. La precipitación es un método para separar el producto farmacéutico del caldo acuoso. El producto farmacéutico se filtra del caldo y se extrae de los residuos sólidos. El cobre y el zinc son agentes precipitantes comunes en este proceso. El intercambio iónico o adsorción elimina el producto del caldo por reacción química con materiales sólidos, como resinas o carbón activado. El producto farmacológico se recupera de la fase sólida mediante un disolvente que puede recuperarse por evaporación.

Tabla 2. Disolventes utilizados en la industria farmacéutica

Fuente: EPA 1995.

Salud y seguridad de los trabajadores

Los peligros para la seguridad de los trabajadores pueden presentarse al mover las piezas y el equipo de la máquina; vapor a alta presión, agua caliente, superficies calentadas y ambientes de trabajo calurosos; productos químicos corrosivos e irritantes; manipulación manual pesada de materiales y equipos; y altos niveles de ruido. La exposición de los trabajadores a los vapores de solventes puede ocurrir cuando se recuperan o aíslan productos. La exposición de los trabajadores a los solventes puede deberse a equipos de filtración no contenidos y emisiones fugitivas de bombas, válvulas y estaciones de colectores con fugas durante los pasos de extracción y purificación. Dado que el aislamiento y el crecimiento de microorganismos son esenciales para la fermentación, los peligros biológicos se reducen mediante el empleo de microbios no patógenos, el mantenimiento de equipos de proceso cerrados y el tratamiento del caldo gastado antes de su descarga.

En general, los problemas de seguridad del proceso son menos importantes durante la fermentación que durante las operaciones de síntesis orgánica, ya que la fermentación se basa principalmente en la química acuosa y requiere la contención del proceso durante la preparación de semillas y la fermentación. Pueden surgir peligros de incendio y explosión durante las extracciones con solventes; sin embargo, la inflamabilidad de los solventes se reduce por dilución con agua en los pasos de filtración y recuperación. Los grandes volúmenes de vapor presurizado y agua caliente asociados con las operaciones de fermentación plantean riesgos de seguridad (es decir, quemaduras térmicas y escaldaduras).

Síntesis química

Los procesos de síntesis química utilizan productos químicos orgánicos e inorgánicos en operaciones por lotes para producir fármacos con propiedades físicas y farmacológicas únicas. Por lo general, se realizan una serie de reacciones químicas en reactores multipropósito y los productos se aíslan mediante extracción, cristalización y filtración (Kroschwitz 1992). Los productos terminados generalmente se secan, se muelen y se mezclan. Las plantas de síntesis orgánica, los equipos de proceso y los servicios públicos son comparables en las industrias farmacéutica y química fina. En la figura 4 se muestra un diagrama esquemático de un proceso de síntesis orgánica.

Figura 4. Diagrama de un proceso de síntesis orgánica

La química farmacéutica se está volviendo cada vez más compleja con el procesamiento de múltiples pasos, donde el producto de un paso se convierte en material de partida para el siguiente paso, hasta que se sintetiza el producto farmacéutico terminado. Los productos químicos a granel que son intermediarios del producto terminado pueden transferirse entre plantas de síntesis orgánica por diversas consideraciones técnicas, financieras y legales. La mayoría de los productos intermedios y productos se producen en una serie de reacciones por lotes en un campaña base. Los procesos de fabricación operan durante períodos de tiempo discretos, antes de que se cambien los materiales, el equipo y los servicios públicos para prepararlos para un nuevo proceso. Muchas plantas de síntesis orgánica en la industria farmacéutica están diseñadas para maximizar su flexibilidad operativa, debido a la diversidad y complejidad de la química médica moderna. Esto se logra mediante la construcción de instalaciones y la instalación de equipos de proceso que pueden modificarse para nuevos procesos de fabricación, además de sus requisitos de utilidad.

Reactores polivalentes son el equipo de procesamiento primario en las operaciones de síntesis química (ver figura 5). Son recipientes a presión reforzados con revestimientos de acero inoxidable, vidrio o aleaciones metálicas. La naturaleza de las reacciones químicas y las propiedades físicas de los materiales (p. ej., reactivos, corrosivos, inflamables) determinan el diseño, las características y la construcción de los reactores. Los reactores multipropósito tienen corazas externas y serpentines internos que se llenan con agua de refrigeración, vapor o productos químicos con propiedades especiales de transferencia de calor. La carcasa del reactor se calienta o se enfría, según los requisitos de las reacciones químicas. Los reactores multipropósito tienen agitadores, deflectores y muchas entradas y salidas que los conectan con otros recipientes de proceso, equipos y suministros de productos químicos a granel. Se instalan instrumentos sensores de temperatura, presión y peso para medir y controlar el proceso químico en el reactor. Los reactores pueden funcionar a altas presiones o bajo vacío, según su diseño y características de ingeniería y los requisitos de la química del proceso.

Figura 5. Diagrama de un reactor químico en síntesis orgánica

Intercambiadores de calor están conectados a reactores para calentar o enfriar la reacción y condensar los vapores de solventes cuando se calientan por encima de su punto de ebullición, creando un reflujo o reciclaje de los vapores condensados. Los dispositivos de control de la contaminación del aire (p. ej., depuradores e impactadores) se pueden conectar a las ventilaciones de escape en los recipientes de proceso, lo que reduce las emisiones de gas, vapor y polvo (EPA 1993). Los disolventes volátiles y los productos químicos tóxicos pueden liberarse en el lugar de trabajo o en la atmósfera, a menos que se controlen durante la reacción mediante intercambiadores de calor o dispositivos de control de aire. Algunos solventes (ver tabla 2) y reactivos son difíciles de condensar, absorber o adsorber en dispositivos de control de aire (p. ej., cloruro de metileno y cloroformo) debido a sus propiedades químicas y físicas.

 

Los productos químicos a granel se recuperan o aíslan mediante operaciones de separación, purificación y filtración. Por lo general, estos productos están contenidos en licores madre, como sólidos disueltos o suspendidos en una mezcla de disolventes. Las aguas madres pueden transferirse entre recipientes o equipos de proceso en tuberías o mangueras temporales o permanentes, mediante bombas, gases inertes presurizados, vacío o gravedad. La transferencia de materiales es una preocupación debido a las velocidades de reacción, las temperaturas o presiones críticas, las características del equipo de procesamiento y la posibilidad de fugas y derrames. Se requieren precauciones especiales para minimizar la electricidad estática cuando los procesos usan o generan gases y líquidos inflamables. Carga de líquidos inflamables a través de sumergidos tubos de inmersión y toma de tierra y unión materiales conductores y mantenimiento atmósferas inertes dentro del equipo de proceso reduce el riesgo de incendio o explosión (Crowl y Louvar 1990).

Salud y seguridad de los trabajadores

Las operaciones de síntesis plantean muchos riesgos para la salud y la seguridad de los trabajadores. Incluyen riesgos de seguridad por partes móviles de máquinas, equipos presurizados y tuberías; manipulación manual pesada de materiales y equipos; vapor, líquidos calientes, superficies calentadas y ambientes de trabajo calurosos; espacios confinados y fuentes de energía peligrosas (p. ej., electricidad); y altos niveles de ruido.

Los riesgos de salud agudos y crónicos pueden resultar de la exposición de los trabajadores a químicos peligrosos durante las operaciones de síntesis. Los productos químicos con efectos agudos en la salud pueden dañar los ojos y la piel, ser corrosivos o irritantes para los tejidos corporales, causar sensibilización o reacciones alérgicas o ser asfixiantes, causando asfixia o deficiencia de oxígeno. Los productos químicos con efectos crónicos en la salud pueden causar cáncer o dañar el hígado, los riñones o los pulmones o afectar los sistemas nervioso, endocrino, reproductivo u otros órganos. Los peligros para la salud y la seguridad pueden controlarse mediante la implementación de medidas de control apropiadas (p. ej., modificaciones de procesos, controles de ingeniería, prácticas administrativas, equipo de protección personal y respiratorio).

Las reacciones de síntesis orgánica pueden crear importantes riesgos para la seguridad del proceso debido a materiales altamente peligrosos, incendios, explosiones o reacciones químicas no controladas que afectan a la comunidad que rodea la planta. La seguridad del proceso puede ser muy compleja en la síntesis orgánica. Se aborda de varias maneras: mediante el examen de la dinámica de las reacciones químicas, las propiedades de los materiales altamente peligrosos, el diseño, la operación y el mantenimiento de equipos y servicios públicos, la capacitación del personal operativo y de ingeniería, y la preparación y respuesta ante emergencias de la instalación y la comunidad local. Hay orientación técnica disponible sobre el análisis de peligros del proceso y las actividades de gestión para reducir los riesgos de las operaciones de síntesis química (Crowl y Louvar 1990; Kroschwitz 1992).

Extracción biológica y natural

Se pueden procesar grandes volúmenes de materiales naturales, como materia vegetal y animal, para extraer sustancias que son farmacológicamente activas (Gennaro 1990; Swarbick y Boylan 1996). En cada paso del proceso, los volúmenes de materiales se reducen mediante una serie de procesos por lotes, hasta obtener el producto farmacéutico final. Normalmente, los procesos se realizan en campañas de unas pocas semanas, hasta obtener la cantidad deseada de producto terminado. Los solventes se utilizan para eliminar grasas y aceites insolubles, extrayendo así la sustancia farmacológica final. El pH (acidez) de la solución de extracción y los productos de desecho se pueden ajustar neutralizándolos con ácidos y bases fuertes. Los compuestos metálicos sirven frecuentemente como agentes precipitantes y los compuestos fenólicos como desinfectantes.

Salud y seguridad de los trabajadores

Algunos trabajadores pueden desarrollar alergias y/o irritación de la piel al manipular ciertas plantas. La materia animal puede estar contaminada con organismos infecciosos a menos que se tomen las precauciones adecuadas. Los trabajadores pueden estar expuestos a solventes y químicos corrosivos durante las operaciones de extracción biológica y natural. Los riesgos de incendio y explosión se presentan al almacenar, manipular, procesar y recuperar líquidos inflamables. Partes mecánicas móviles; vapor caliente, agua, superficies y lugares de trabajo; y los altos niveles de ruido son riesgos para la seguridad de los trabajadores.

Los problemas de seguridad del proceso a menudo se reducen por los grandes volúmenes de materiales vegetales o animales y la menor escala de las actividades de extracción por solventes. Los peligros de incendio y explosión, y la exposición de los trabajadores a solventes o químicos corrosivos o irritantes pueden ocurrir durante las operaciones de extracción y recuperación, dependiendo de la química específica y la contención del equipo de proceso.

Fabricación farmacéutica de formas de dosificación.

Las sustancias farmacológicas se convierten en productos en forma de dosificación antes de distribuirse o administrarse a seres humanos o animales. Las sustancias farmacéuticas activas se mezclan con las necesidades farmacéuticas, como aglutinantes, rellenos, aromatizantes y agentes de carga, conservantes y antioxidantes. Estos ingredientes se pueden secar, moler, mezclar, comprimir y granular para lograr las propiedades deseadas antes de que se fabriquen como formulación final. Las tabletas y cápsulas son formas de dosificación oral muy comunes; otra forma común son los líquidos estériles para inyección o aplicación oftálmica. La figura 6 ilustra operaciones unitarias típicas para la fabricación de productos de forma de dosificación farmacéutica.

Figura 6. Fabricación farmacéutica de productos en forma de dosificación

Las mezclas farmacéuticas pueden comprimirse mediante granulación húmeda, compresión directa o slugging para obtener las propiedades físicas deseadas, antes de su formulación como producto farmacéutico terminado. En granulación húmeda, los ingredientes activos y los excipientes se humedecen con soluciones acuosas o solventes para producir gránulos gruesos con tamaños de partículas agrandados. Los gránulos se secan, se mezclan con lubricantes (p. ej., estearato de magnesio), desintegrantes o aglutinantes, luego comprimidos en tabletas. Durante compresión directa, un troquel de metal contiene una cantidad medida de la mezcla de fármacos mientras un punzón comprime la tableta. Los fármacos que no son suficientemente estables para la granulación húmeda o que no pueden comprimirse directamente se embotellan. Slugging or granulación seca mezcla y comprime tabletas relativamente grandes que se muelen y tamizan al tamaño de malla deseado, luego se vuelven a comprimir en la tableta final. Los materiales combinados y granulados también se pueden producir en forma de cápsula. Las cápsulas de gelatina dura se secan, recortan, llenan y unen en máquinas de llenado de cápsulas.

Los líquidos pueden producirse como soluciones estériles para inyección en el cuerpo o administración en los ojos; líquidos, suspensiones y jarabes para ingestión oral; y tinturas para aplicación sobre la piel (Gennaro 1990). Se requieren condiciones ambientales altamente controladas, equipos de proceso contenidos y materias primas purificadas para fabricar líquidos estériles para evitar la contaminación microbiológica y de partículas (Cole 1990; Swarbick y Boylan 1996). Los servicios públicos de las instalaciones (p. ej., ventilación, vapor y agua), el equipo de proceso y las superficies del lugar de trabajo deben limpiarse y mantenerse para prevenir y minimizar la contaminación. El agua a altas temperaturas y presiones se usa para destruir y filtrar bacterias y otros contaminantes del suministro de agua estéril cuando se preparan soluciones para inyección. parenteral los líquidos se inyectan por administración intradérmica, intramuscular o intravenosa en el cuerpo. Estos líquidos son esterilizados por calor seco o húmedo a alta presión con filtros retenedores de bacterias. Aunque las soluciones líquidas para uso oral o tópico no requieren esterilización, las soluciones para administrar en los ojos (oftálmicas) deben esterilizarse. Los líquidos orales se preparan mezclando los principios activos del fármaco con un disolvente o conservante para inhibir el crecimiento de moho y bacterias. Las suspensiones y emulsiones líquidas se producen mediante molinos coloidales y homogeneizadores, respectivamente. Las cremas y los ungüentos se preparan mezclando o mezclando los ingredientes activos con vaselina, grasas espesas o emolientes antes de envasarlos en tubos de metal o plástico.

Salud y seguridad de los trabajadores

Los riesgos para la salud y la seguridad de los trabajadores durante la fabricación de productos farmacéuticos son creados por piezas móviles de la máquina (p. ej., engranajes expuestos, correas y ejes) y fuentes de energía peligrosas (p. ej., eléctrica, neumática, térmica, etc.); manipulación manual de materiales y equipos; vapor a alta presión, agua caliente y superficies calentadas; líquidos inflamables y corrosivos; y altos niveles de ruido. La exposición de los trabajadores a polvos en el aire puede ocurrir durante las operaciones de distribución, secado, molienda y mezcla. La exposición a productos farmacéuticos es una preocupación particular cuando se manipulan o procesan mezclas que contienen altas proporciones de principios activos. Las operaciones de granulación húmeda, composición y recubrimiento pueden crear una alta exposición de los trabajadores a los vapores de solventes.

Los problemas de seguridad del proceso se relacionan principalmente con los riesgos de incendio o explosión durante la fabricación farmacéutica de formas de dosificación. Muchas de estas operaciones (p. ej., granulación, mezcla, combinación y secado) utilizan líquidos inflamables, que pueden crear atmósferas inflamables o explosivas. Dado que algunos polvos farmacéuticos son altamente explosivos, deben examinarse sus propiedades físicas antes de procesarlos. El secado en lecho fluido, la molienda y el slugging son una preocupación particular cuando involucran materiales potencialmente explosivos. Las medidas de ingeniería y las prácticas laborales seguras reducen los riesgos de polvos explosivos y líquidos inflamables (p. ej., equipos y servicios eléctricos a prueba de vapor y polvo, puesta a tierra y unión de equipos, contenedores sellados con alivio de presión y atmósferas inertes).

Medidas de control

prevención y protección contra incendios y explosiones; proceso de contención de sustancias peligrosas, peligros de máquinas y altos niveles de ruido; dilución y ventilación de escape local (LEV); uso de respiradores (p. ej., máscaras para polvo y vapores orgánicos y, en algunos casos, respiradores purificadores de aire motorizados o máscaras y trajes con suministro de aire) y equipo de protección personal (PPE); y la capacitación de los trabajadores sobre los peligros del lugar de trabajo y las prácticas laborales seguras son medidas de control del lugar de trabajo aplicables durante todas las diversas operaciones de fabricación de productos farmacéuticos que se describen a continuación. Los problemas específicos involucran la sustitución de materiales menos peligrosos siempre que sea posible durante el desarrollo y la fabricación de medicamentos. Además, al minimizar las transferencias de materiales, el procesamiento abierto o sin sellar y las actividades de muestreo, se reduce el potencial de exposición de los trabajadores.

El diseño de ingeniería y las características de las instalaciones, los servicios públicos y los equipos de proceso pueden prevenir la contaminación ambiental y reducir la exposición de los trabajadores a sustancias peligrosas. Las modernas instalaciones de fabricación de productos farmacéuticos y los equipos de proceso reducen los riesgos para el medio ambiente, la salud y la seguridad al prevenir la contaminación y mejorar la contención de los peligros. Los objetivos de control de calidad y salud y seguridad de los trabajadores se logran mejorando el aislamiento, la contención y la limpieza de las instalaciones farmacéuticas y los equipos de proceso. La prevención de la exposición de los trabajadores a sustancias peligrosas y productos farmacéuticos es altamente compatible con la necesidad simultánea de evitar que los trabajadores contaminen accidentalmente las materias primas y los productos terminados. Los procedimientos seguros de trabajo y las buenas prácticas de fabricación son actividades complementarias.

Diseño de instalaciones y problemas de ingeniería de procesos

El diseño de ingeniería y las características de las instalaciones farmacéuticas y los equipos de proceso influyen en la salud y la seguridad de los trabajadores. Los materiales de construcción, el equipo de proceso y las prácticas de limpieza afectan en gran medida la limpieza del lugar de trabajo. Los sistemas de dilución y LEV controlan los vapores fugitivos y las emisiones de polvo durante las operaciones de fabricación. Las medidas de prevención y protección contra incendios y explosiones (p. ej., equipos y servicios eléctricos a prueba de vapor y polvo, sistemas de extinción, detectores de incendios y humo y alarmas de emergencia) son necesarias cuando hay líquidos y vapores inflamables presentes. Los sistemas de almacenamiento y manipulación (p. ej., recipientes de almacenamiento, contenedores portátiles, bombas y tuberías) se instalan para mover líquidos dentro de las instalaciones de fabricación de productos farmacéuticos. Los sólidos peligrosos se pueden manipular y procesar en equipos y recipientes cerrados, contenedores a granel individuales (IBC) y tambores y bolsas sellados. El aislamiento o contención de instalaciones, equipos de proceso y materiales peligrosos promueve la salud y seguridad de los trabajadores. Los peligros mecánicos se controlan mediante la instalación de protecciones de barrera en las piezas móviles de la máquina.

El equipo de proceso y las utilidades pueden controlarse por medios manuales o automáticos. En plantas manuales, operadores químicos leer instrumentos y controlar equipos de proceso y utilidades cerca del equipo de proceso. En las plantas automatizadas, los equipos de proceso, los servicios públicos y los dispositivos de control están controlados por sistemas distribuidos, lo que les permite operar desde una ubicación remota, como una sala de control. Las operaciones manuales a menudo se emplean cuando los materiales se cargan o transfieren, los productos se descargan y empaquetan y cuando se realiza el mantenimiento o surgen condiciones no rutinarias. Se deben preparar instrucciones escritas para describir Estándar de Procedimientos Operativos así como los riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores y las medidas de control.

Verificación de los controles del lugar de trabajo

Las medidas de control del lugar de trabajo se evalúan periódicamente para proteger a los trabajadores de los riesgos para la salud y la seguridad y minimizar la contaminación ambiental. Muchos procesos de fabricación y equipos se validan en la industria farmacéutica para garantizar la calidad de los productos (Cole 1990; Gennaro 1990; Swarbick y Boylan 1996). Se pueden implementar prácticas de validación similares para las medidas de control en el lugar de trabajo para garantizar que sean efectivas y confiables. Periódicamente, se revisan las instrucciones de proceso y las prácticas seguras de trabajo. Las actividades de mantenimiento preventivo identifican cuándo pueden fallar los equipos de proceso e ingeniería, evitando así problemas. La capacitación y la supervisión informan y educan a los trabajadores sobre los peligros ambientales, de salud y seguridad, reforzando las prácticas laborales seguras y el uso de respiradores y equipo de protección personal. Los programas de inspección examinan si se mantienen condiciones y prácticas laborales seguras. Esto incluye inspeccionar los respiradores y asegurarse de que los trabajadores los seleccionen, usen y mantengan correctamente. Los programas de auditoría revisan los sistemas de gestión para identificar, evaluar y controlar los peligros ambientales, de salud y de seguridad.

operaciones de la unidad farmacéutica

Pesaje y dosificación

El pesaje y dosificación de sólidos y líquidos es una actividad muy común en toda la industria farmacéutica (Gennaro 1990). Por lo general, los trabajadores dispensan materiales recogiendo sólidos a mano y vertiendo o bombeando líquidos. El pesaje y la dispensación suelen realizarse en un almacén durante la producción de productos químicos a granel o en una farmacia durante la fabricación de formas farmacéuticas. Debido a la probabilidad de derrames, fugas y emisiones fugitivas durante el pesaje y la dispensación, son necesarias medidas de control adecuadas en el lugar de trabajo para proteger a los trabajadores. El pesaje y la dispensación deben realizarse en un área de trabajo dividida con una buena ventilación de dilución. Las superficies de trabajo en las áreas de pesaje y despacho de materiales deben ser lisas y selladas, que permitan su correcta limpieza. LEV con campanas de tiro lateral o de retroceso evita la liberación de contaminantes del aire cuando se pesan y dosifican sólidos polvorientos o líquidos volátiles (Cole 1990). Pesar y dispensar materiales altamente tóxicos puede requerir medidas de control adicionales, como campanas de ventilación laminar o dispositivos de aislamiento (p. ej., cajas con guantes o bolsas con guantes) (Naumann et al. 1996).

Carga y descarga de sólidos y líquidos.

Los sólidos y líquidos se cargan y descargan con frecuencia desde contenedores y equipos de proceso en las operaciones de fabricación de productos farmacéuticos (Gennaro 1990). Los trabajadores suelen realizar manualmente la carga y descarga de materiales; sin embargo, se emplean otros métodos (p. ej., sistemas de transferencia por gravedad, mecánicos o neumáticos). El equipo de proceso contenido, los sistemas de transferencia y los controles de ingeniería evitan la exposición de los trabajadores durante la carga y descarga de materiales altamente peligrosos. La carga por gravedad desde contenedores cerrados y los sistemas de vacío, presión y bombeo eliminan las emisiones fugitivas durante las operaciones de carga y descarga. LEV con entradas bridadas captura polvos y vapores fugitivos que se liberan en los puntos de transferencia abiertos.

Separaciones de líquidos

Los líquidos se separan en función de sus propiedades físicas (p. ej., densidad, solubilidad y miscibilidad) (Kroschwitz 1992). Las separaciones de líquidos se realizan comúnmente durante la producción de productos químicos a granel y las operaciones de fabricación farmacéutica. Los líquidos peligrosos deben transferirse, procesarse y separarse en recipientes cerrados y sistemas de tuberías para reducir la exposición de los trabajadores a derrames de líquidos y vapores en el aire. Los lavaojos y las duchas de seguridad deben ubicarse cerca de las operaciones donde se transfieren, procesan o separan líquidos peligrosos. Se necesitan medidas de control de derrames y prevención y protección contra incendios y explosiones cuando se usan líquidos inflamables.

Transferencia de líquidos

Los líquidos a menudo se transfieren entre recipientes de almacenamiento, contenedores y equipos de proceso durante las operaciones de fabricación farmacéutica. Idealmente, las instalaciones y los procesos de fabricación están diseñados para minimizar la necesidad de transferir materiales peligrosos, disminuyendo así la posibilidad de derrames y exposición de los trabajadores. Los líquidos pueden transferirse entre recipientes de proceso y equipos a través de múltiples estaciones, áreas donde muchas bridas de tubería están ubicadas juntas (Kroschwitz 1992). Esto permite realizar conexiones temporales entre los sistemas de tuberías. Pueden ocurrir derrames, fugas y emisiones de vapor en las estaciones múltiples; por lo tanto, se necesitan juntas y sellos herméticos adecuados en mangueras y tuberías para evitar la contaminación ambiental y las emisiones en el lugar de trabajo. Los sistemas de drenaje con tanques o sumideros sellados capturan los líquidos derramados para que puedan ser reclamados y recuperados. Los recipientes y contenedores sellados y los sistemas de tuberías son muy deseables cuando se transfieren grandes volúmenes de líquidos. Se deben tomar precauciones especiales al usar gases inertes para presurizar las líneas de transferencia o el equipo de proceso, ya que esto puede aumentar la liberación de compuestos orgánicos volátiles (COV) y contaminantes peligrosos del aire. La recirculación o condensación de gases y vapores de escape reduce la contaminación del aire.

Filtración

Los sólidos y los líquidos se separan durante las operaciones de filtración. Los filtros tienen diferentes diseños y características con diferentes niveles de contención y control de líquidos y vapores (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Cuando se utilizan filtros abiertos para materiales peligrosos, los trabajadores pueden estar expuestos a líquidos, sólidos húmedos, vapores y aerosoles durante las operaciones de carga y descarga. El equipo de proceso cerrado se puede usar para filtrar materiales altamente peligrosos, reduciendo las emisiones de vapor y evitando la exposición de los trabajadores (consulte la figura 7). La filtración debe realizarse en áreas con control de derrames y buena dilución y LEV. Los vapores de solventes volátiles se pueden expulsar a través de ventilaciones en equipos de proceso sellados y controlados por dispositivos de emisión de aire (p. ej., condensadores, depuradores y adsorbentes).

Figura 7. Un filtro de bengala

Para agravar

Los sólidos y los líquidos se mezclan en operaciones de preparación de compuestos para producir soluciones, suspensiones, jarabes, ungüentos y pastas. Se recomienda el equipo de proceso contenido y los sistemas de transferencia cuando se combinan materiales altamente peligrosos (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Los agentes amortiguadores, detergentes y germicidas que son agentes neutralizantes, de limpieza y biocidas pueden ser peligrosos para los trabajadores. Los lavaojos y las duchas de seguridad reducen las lesiones si los trabajadores entran en contacto accidentalmente con sustancias corrosivas o irritantes. Debido a las superficies mojadas en las áreas de preparación de compuestos, los trabajadores deben protegerse de los peligros eléctricos de los equipos y servicios públicos. El vapor y el agua caliente presentan peligros térmicos durante las actividades de preparación y limpieza. Las lesiones de los trabajadores por quemaduras y caídas se evitan instalando aislamiento en las superficies calientes y manteniendo secos los pisos antideslizantes.

Figura 8. Un granulador de alto vapor

Figura FALTA

Granulación

Los sólidos secos y húmedos se granulan para cambiar sus propiedades físicas. Los granuladores tienen diferentes diseños y características con diferentes niveles de contención y control de peligros mecánicos y polvos y vapores en el aire (Perry 1984; Swarbick y Boylan 1996). Los granuladores cerrados se pueden ventilar a dispositivos de control de aire, lo que reduce las emisiones de vapores o polvos de solventes en el lugar de trabajo y la atmósfera (consulte la figura 8). Las preocupaciones sobre el manejo de materiales surgen cuando se cargan y descargan granuladores. El equipo mecánico (p. ej., plataformas elevadas, mesas elevadoras y transpaletas) ayuda a los trabajadores a realizar tareas manuales pesadas. Se necesitan lavaojos y duchas de seguridad si los trabajadores accidentalmente entran en contacto con solventes o polvos irritantes.

Figura 9. Un secador de vacío rotatorio

Figura FALTA

por Aspersión

Los sólidos mojados con agua o solventes se secan durante muchas operaciones de fabricación farmacéutica. Los secadores tienen diferentes diseños y características con diferentes niveles de contención y control de vapores y polvos (consulte la figura 9). Los vapores de solventes inflamables y los polvos explosivos en el aire pueden crear atmósferas inflamables o explosivas; La ventilación de alivio de explosión es particularmente importante en los secadores contenidos. La dilución y el LEV reducen el riesgo de incendio o explosión, además de controlar la exposición de los trabajadores a los vapores de solventes al manipular tortas húmedas o al polvo en el aire al descargar productos secos. El manejo de materiales pesados ​​puede estar involucrado al cargar o descargar bandejas, recipientes o contenedores de la secadora (consulte la figura 10). El equipo mecánico (p. ej., gatos de tambor, elevadores y plataformas de trabajo) ayuda en estas tareas manuales. Los lavaojos y las duchas de seguridad deben ubicarse cerca, en caso de que los trabajadores entren accidentalmente en contacto con solventes y polvos.

Figura 10. Una secadora de estantes al vacío

Figura FALTA

Molienda

Los sólidos secos se muelen para cambiar las características de sus partículas y producir polvos de flujo libre. Los molinos tienen diferentes diseños y características con contención y control variados de peligros mecánicos y polvos en el aire (Kroschwitz 1992; Perry 1984). Antes de moler los materiales, se deben revisar o probar sus propiedades físicas y peligros. Las medidas de prevención y protección contra explosiones implican la instalación de equipos y servicios eléctricos a prueba de polvo, equipos y accesorios de puesta a tierra y unión para eliminar las chispas electrostáticas, la instalación de válvulas de alivio de seguridad en molinos cerrados y la construcción de paneles de alivio de explosión en las paredes. Estas medidas pueden ser necesarias debido a la explosividad de algunos fármacos y excipientes, altos niveles de polvo y energías asociadas con las operaciones de molienda.

Aplicar base

Los sólidos secos se mezclan para producir mezclas homogéneas. Los mezcladores tienen diferentes diseños y características con diferentes niveles de contención y control de peligros mecánicos y polvos en el aire (Kroschwitz 1992; Perry 1984). La exposición de los trabajadores a sustancias farmacéuticas, excipientes y mezclas puede ocurrir al cargar y descargar equipos de mezcla. LEV con entradas bridadas reduce las emisiones fugitivas de polvo durante la mezcla. Es posible que se requiera el manejo de materiales pesados ​​al cargar y descargar sólidos de las mezcladoras. El equipo mecánico (p. ej., plataformas de trabajo, montacargas y gatos de tambor y tarimas) reduce las demandas físicas del manejo de materiales pesados.

Compresión

Los sólidos secos se comprimen o golpean para compactarlos, cambiando sus propiedades de partículas. Los equipos de compresión tienen diferentes diseños y características con contención y control variados de peligros mecánicos y polvos en el aire (Gennaro 1990; Swarbick y Boylan 1996). El equipo de compresión puede presentar serios peligros mecánicos si no se protege adecuadamente. Las operaciones de compresión y golpeteo también pueden producir altos niveles de ruido. Encerrar las fuentes de impacto, aislar los equipos que vibran, rotar a los trabajadores y usar dispositivos de protección auditiva (p. ej., orejeras y tapones para los oídos) reducen el impacto de la exposición al ruido.

Figura 11. Prensa de tabletas con tolva de carga y recogedores de polvo en espiral para recuperación de producto

Figura FALTA

Fabricación de formas farmacéuticas sólidas

Las tabletas y cápsulas son las formas de dosificación oral más comunes. Las tabletas comprimidas o moldeadas contienen mezclas de sustancias farmacológicas y excipientes. Estas tabletas pueden estar sin recubrir o recubiertas con mezclas de solventes o soluciones acuosas. Las cápsulas son cubiertas de gelatina blanda o dura. Las prensas de tabletas (ver la figura 11), los equipos de recubrimiento de tabletas y las máquinas de llenado de cápsulas tienen diferentes diseños y características con contención y control variables de riesgos mecánicos y polvos en el aire (Cole 1990). Los trabajadores pueden estar expuestos a vapores de solventes cuando rocían tabletas. El equipo moderno de recubrimiento de tabletas está muy contenido; sin embargo, LEV se puede instalar en recipientes de recubrimiento abiertos más antiguos para controlar los vapores fugitivos de solventes. El equipo de recubrimiento de tabletas se puede ventilar a dispositivos de emisión de aire para controlar los COV del proceso (consulte la figura 12). Siempre que sea posible, los solventes recuperados deben ser reutilizados por el proceso o las mezclas acuosas deben sustituirse por mezclas de solventes para el recubrimiento de tabletas. Las prensas de tabletas y las máquinas de llenado de cápsulas modernas están encerradas en paneles entrelazados, lo que reduce los peligros de las piezas que se mueven rápidamente, los altos niveles de ruido y las emisiones de polvo durante su funcionamiento. Los dispositivos de protección auditiva pueden reducir la exposición al ruido de los trabajadores durante las operaciones de tabletas y cápsulas.

Figura 12. Una máquina de recubrimiento de tabletas

Figura FALTA

fabricación estéril

Los productos estériles se fabrican en plantas de fabricación de productos farmacéuticos con diseño modular (ver figura 13), superficies limpias del lugar de trabajo y del equipo, y sistemas de ventilación con filtro de partículas de aire de alta eficiencia (HEPA, por sus siglas en inglés) (Cole 1990; Gennaro 1990). Los principios y prácticas de control de la contaminación en la fabricación de líquidos estériles son similares a los de la industria microelectrónica. Los trabajadores usan ropa protectora para evitar que contaminen los productos durante las operaciones de fabricación estériles. Las tecnologías farmacéuticas estériles para controlar la contaminación implican la liofilización de productos, el uso de germicidas líquidos y gases esterilizantes, la instalación de ventilación de flujo laminar, módulos de aislamiento con presiones de aire diferenciales y la contención de equipos de fabricación y llenado.

Figura 13. Diagrama de una planta de fabricación de líquidos estériles

Los peligros químicos los presentan los germicidas tóxicos (p. ej., formaldehído y glutaraldehído) y los gases esterilizantes (p. ej., óxido de etileno). Siempre que sea posible, se deben seleccionar agentes menos peligrosos (p. ej., alcoholes, compuestos de amonio). La esterilización de materias primas y equipos se puede realizar con vapor a alta presión o gases tóxicos (es decir, mezclas de gas de óxido de etileno diluido) (Swarbick y Boylan 1996). Los recipientes de esterilización se pueden ubicar en áreas separadas con instrumentos remotos y sistemas de control, aire no recirculado y LEV para extraer las emisiones de gases tóxicos. Los trabajadores deben recibir capacitación sobre las instrucciones operativas estándar, las prácticas de trabajo seguras y la respuesta de emergencia adecuada. Las cámaras de esterilización por gas deben evacuarse por completo al vacío y purgarse con aire para minimizar las emisiones fugitivas en el lugar de trabajo antes de retirar los productos esterilizados. Las emisiones de gases de las cámaras de esterilización se pueden ventilar a dispositivos de control de aire (p. ej., adsorción de carbón o convertidores catalíticos) para reducir las emisiones atmosféricas. El monitoreo de la higiene ocupacional mide la exposición de los trabajadores a germicidas químicos y gases esterilizantes, lo que ayuda a evaluar la idoneidad de las medidas de control. Los peligros para la seguridad implican vapor a alta presión y agua caliente, piezas móviles de máquinas en equipos de lavado, llenado, tapado y envasado, altos niveles de ruido y tareas manuales repetitivas.

Actividades de limpieza y mantenimiento

Las tareas no rutinarias pueden ocurrir al limpiar, reparar y mantener equipos, servicios públicos y lugares de trabajo. Aunque pueden surgir peligros únicos durante las tareas no rutinarias, se encuentran problemas recurrentes de salud y seguridad. Las superficies del lugar de trabajo y del equipo pueden estar contaminadas con materiales peligrosos y sustancias farmacológicas, lo que requiere que se limpien antes de que los trabajadores sin protección realicen trabajos de servicio o mantenimiento. La limpieza se realiza lavando o frotando líquidos y barriendo o aspirando el polvo. No se recomienda el barrido en seco ni el soplado de sólidos con aire comprimido, ya que crean una alta exposición de los trabajadores a los polvos transportados por el aire. El trapeado húmedo y la aspiración reducen la exposición de los trabajadores al polvo durante las actividades de limpieza. Es posible que se necesiten aspiradoras con filtros HEPA para limpiar sustancias peligrosas y medicamentos de alta potencia. Es posible que se requieran equipos a prueba de explosiones y materiales conductores en los sistemas de vacío para polvos explosivos. Los lavaojos y las duchas de seguridad y los EPP reducen el efecto del contacto accidental de los trabajadores con detergentes y líquidos de limpieza corrosivos e irritantes.

Es posible que sea necesario liberar o controlar la energía mecánica, eléctrica, neumática o térmica peligrosa antes de reparar, reparar o mantener los equipos y los servicios públicos. Los trabajadores subcontratados pueden realizar tareas especiales de producción o ingeniería en plantas farmacéuticas sin la capacitación adecuada sobre precauciones de seguridad. La supervisión cuidadosa de los trabajadores subcontratados es importante para que no violen las normas de seguridad ni realicen trabajos que generen un incendio, una explosión u otros peligros graves para la salud y la seguridad. Se requieren programas especiales de seguridad para contratistas cuando se trabaja con materiales altamente peligrosos (p. ej., tóxicos, reactivos, inflamables o explosivos) y procesos (p. ej., exotérmicos o de alta presión) en instalaciones de fabricación de formas de dosificación y productos farmacéuticos a granel.

Empaque

Las operaciones de envasado farmacéutico se realizan con una serie de máquinas integradas y tareas manuales repetitivas (Gennaro 1990; Swarbick y Boylan 1996). Los productos terminados en forma de dosificación se pueden envasar en muchos tipos diferentes de recipientes (p. ej., botellas de plástico o vidrio, blísteres de aluminio, bolsas o bolsitas, tubos y viales estériles). El equipo mecánico llena, tapa, etiqueta, empaqueta y empaca los productos terminados en contenedores de envío. La proximidad de los trabajadores al equipo de empaque requiere protección de barreras en las partes móviles de la máquina, interruptores de control accesibles y cables de parada de emergencia y capacitación de los empleados sobre los peligros de la máquina y las prácticas de trabajo seguras. El cerramiento y aislamiento del equipo reduce los niveles de sonido y vibración en las áreas de empaque. El uso de dispositivos de protección auditiva (p. ej., orejeras y tapones para los oídos) reduce la exposición de los trabajadores al ruido. Un buen diseño industrial promueve la productividad, la comodidad y la seguridad de los empleados, al abordar los riesgos ergonómicos derivados de las malas posturas corporales, el manejo de materiales y las tareas altamente repetitivas.

Operaciones de laboratorio

Las operaciones de laboratorio en la industria farmacéutica son diversas. Pueden presentar peligros biológicos, químicos y físicos, dependiendo de los agentes específicos, operaciones, equipos y prácticas de trabajo empleadas. Existen distinciones importantes entre los laboratorios que realizan investigaciones científicas y el desarrollo de productos y procesos y los que evalúan las actividades de control y garantía de calidad (Swarbick y Boylan 1996). Los trabajadores de laboratorio pueden realizar investigaciones científicas para descubrir sustancias farmacológicas, desarrollar procesos de fabricación para productos químicos a granel y en forma de dosificación o analizar materias primas, productos intermedios y productos terminados. Las actividades de laboratorio deben evaluarse individualmente, aunque las buenas prácticas de laboratorio se aplican a muchas situaciones (Consejo Nacional de Investigación 1981). Las responsabilidades claramente definidas, la formación y la información, las prácticas de trabajo seguras y las medidas de control y los planes de respuesta ante emergencias son medios importantes para gestionar eficazmente los peligros para el medio ambiente, la salud y la seguridad.

Los riesgos para la salud y la seguridad de los materiales inflamables y tóxicos se reducen minimizando sus inventarios en los laboratorios y almacenándolos en gabinetes separados. Los ensayos de laboratorio y las operaciones que pueden liberar contaminantes del aire se pueden realizar en campanas extractoras de humos ventiladas para proteger a los trabajadores. Las campanas de seguridad biológica proporcionan un flujo laminar hacia abajo y hacia adentro, evitando la liberación de microorganismos (Gennaro 1990; Swarbick y Boylan 1996). La capacitación e información de los trabajadores describe los peligros del trabajo de laboratorio, las prácticas laborales seguras y la respuesta de emergencia adecuada a incendios y derrames. No se deben consumir alimentos ni bebidas en las áreas de laboratorio. La seguridad del laboratorio se mejora al requerir que los supervisores aprueben y gestionen operaciones altamente peligrosas. Las buenas prácticas de laboratorio separan, tratan y disponen los desechos biológicos y químicos. Los peligros físicos (p. ej., las fuentes de energía electromagnética y de radiación) a menudo se certifican y operan de acuerdo con regulaciones específicas.

Peligros generales para la salud y la seguridad

Ergonomía y manipulación de materiales.

Los materiales enviados, almacenados, manipulados, procesados ​​y envasados ​​en la industria farmacéutica van desde grandes cantidades de materias primas hasta pequeños envases que contienen productos farmacéuticos. Las materias primas para la producción de productos químicos a granel se envían en contenedores a granel (p. ej., camiones cisterna, vagones de tren), tambores de metal y fibra, papel reforzado y bolsas de plástico. La producción farmacéutica utiliza cantidades más pequeñas de materias primas debido a la escala reducida de las operaciones. Los dispositivos de manipulación de materiales (p. ej., carretillas elevadoras, elevadores de palés, elevadores de vacío y gatos de tambor) ayudan a la manipulación de materiales durante las operaciones de almacenamiento y producción. El trabajo manual pesado puede crear riesgos ergonómicos al mover materiales y equipos si no se dispone de dispositivos mecánicos. Las buenas prácticas de ingeniería industrial y administración de instalaciones reducen las lesiones por manejo de materiales al mejorar el diseño y las características del equipo y el lugar de trabajo y al disminuir el tamaño y el peso de los contenedores (Cole 1990). Las medidas de control de ingeniería (p. ej., diseño ergonómico de herramientas, materiales y equipos) y las prácticas administrativas (p. ej., rotación de trabajadores, capacitación de trabajadores) reducen los riesgos de lesiones traumáticas acumulativas durante operaciones de producción y empaque altamente repetitivas.

Protección de máquinas y control de energía peligrosa

Las piezas de máquinas móviles sin protección en los equipos de fabricación y envasado de productos farmacéuticos crean riesgos mecánicos. Los “puntos de aplastamiento y pellizco” expuestos en equipos abiertos pueden lesionar gravemente a los trabajadores. Los peligros mecánicos se ven exacerbados por la gran cantidad y los diferentes diseños de los equipos, las condiciones de hacinamiento en el lugar de trabajo y las frecuentes interacciones entre los trabajadores y los equipos. Las protecciones interbloqueadas, los interruptores de control, los dispositivos de parada de emergencia y la capacitación del operador son medios importantes para reducir los riesgos mecánicos. El cabello suelto, la ropa de manga larga, las joyas u otros objetos pueden quedar atrapados en el equipo. Las actividades de inspección y reparación de rutina identifican y controlan los peligros mecánicos durante las operaciones de producción y empaque. La energía eléctrica, neumática y térmica peligrosa debe liberarse o controlarse antes de trabajar en equipos y servicios activos. Los trabajadores están protegidos de las fuentes de energía peligrosa mediante la implementación de procedimientos de bloqueo/etiquetado.

Exposiciones de ruido

Los equipos y servicios de fabricación pueden generar altos niveles de sonido (p. ej., aire comprimido, fuentes de vacío y sistemas de ventilación). Debido al diseño cerrado de los módulos del lugar de trabajo farmacéutico, los trabajadores suelen estar ubicados cerca de las máquinas durante las operaciones de fabricación y envasado. Los trabajadores observan e interactúan con los equipos de producción y envasado, lo que aumenta su exposición al ruido. Los métodos de ingeniería reducen los niveles de sonido modificando, encerrando y amortiguando las fuentes de ruido. La rotación de empleados y el uso de dispositivos de protección auditiva (p. ej., orejeras y tapones para los oídos) reducen la exposición de los trabajadores a altos niveles de ruido. Los programas integrales de conservación de la audición identifican las fuentes de ruido, reducen los niveles de sonido en el lugar de trabajo y capacitan a los trabajadores sobre los peligros de la exposición al ruido y el uso adecuado de los dispositivos de protección auditiva. El monitoreo del ruido y la vigilancia médica (es decir, audiometría) evalúan la exposición de los trabajadores al ruido y la pérdida auditiva resultante. Esto ayuda a identificar problemas de ruido y evaluar la idoneidad de las medidas correctivas.

Exposición a vapores de solventes y compuestos potentes

Pueden surgir preocupaciones especiales cuando los trabajadores están expuestos a vapores de solventes tóxicos y drogas potentes como polvos en el aire. La exposición de los trabajadores a vapores de solventes y compuestos potentes puede ocurrir durante varias operaciones de fabricación, que deben identificarse, evaluarse y controlarse para garantizar que los trabajadores estén protegidos. Los controles de ingeniería son los medios preferidos para controlar estas exposiciones, debido a su efectividad y confiabilidad inherentes (Cole 1990; Naumann et al. 1996). Los equipos de proceso cerrados y los sistemas de manejo de materiales evitan la exposición de los trabajadores, mientras que LEV y PPE complementan estas medidas. Se necesita una mayor contención de instalaciones y procesos para controlar solventes altamente tóxicos (p. ej., benceno, hidrocarburos clorados, cetonas) y compuestos potentes. Se necesitan respiradores de presión positiva (p. ej., purificación de aire forzado y suministro de aire) y PPE cuando se manipulan y procesan solventes altamente tóxicos y compuestos potentes. Las operaciones en las que se generan altos niveles de vapores de solventes (p. ej., compuestos, granulado y recubrimiento de tabletas) y polvos (p. ej., secado, molienda y mezcla) plantean preocupaciones especiales. Los vestuarios y las duchas, las prácticas de descontaminación y las buenas prácticas sanitarias (p. ej., lavarse y ducharse) son necesarias para prevenir o minimizar los efectos de la exposición de los trabajadores dentro y fuera del lugar de trabajo.

Gestión de la seguridad de procesos

Los programas de seguridad de procesos se implementan en la industria farmacéutica debido a la química compleja, los materiales peligrosos y las operaciones en la fabricación de productos químicos a granel (Crowl y Louvar 1990). Los materiales y procesos altamente peligrosos pueden emplearse en reacciones de síntesis orgánica de varios pasos para producir el fármaco deseado. Se debe evaluar la termodinámica y cinética de estas reacciones químicas, ya que pueden involucrar materiales altamente tóxicos y reactivos, lacrimógenos y compuestos inflamables o explosivos.

La gestión de seguridad de procesos implica realizar pruebas de peligro físico de materiales y reacciones, realizar estudios de análisis de peligros para revisar la química del proceso y las prácticas de ingeniería, examinar el mantenimiento preventivo y la integridad mecánica de los equipos y servicios del proceso, implementar la capacitación de los trabajadores y desarrollar instrucciones de operación y procedimientos de respuesta a emergencias. . Las características especiales de ingeniería para la seguridad del proceso incluyen la selección de recipientes con clasificación de presión adecuada, la instalación de sistemas de aislamiento y supresión y la provisión de ventilación de alivio de presión con tanques de captura. Las prácticas de gestión de seguridad de procesos son similares en las industrias farmacéutica y química cuando se fabrican productos farmacéuticos a granel como productos químicos orgánicos especiales (Crowl y Louvar 1990; Kroschwitz 1992).

Cuestiones ambientales

Cada uno de los diferentes procesos de fabricación de productos farmacéuticos tiene sus propios problemas ambientales, como se analiza a continuación.

Fermentación

La fermentación genera grandes volúmenes de residuos sólidos que contienen micelios y tortas de filtración usadas (EPA 1995; Theodore y McGuinn 1992). Las tortas de filtrado contienen micelios, medios filtrantes y pequeñas cantidades de nutrientes, productos intermedios y residuales. Estos desechos sólidos generalmente no son peligrosos, pero pueden contener solventes y pequeñas cantidades de químicos residuales dependiendo de la química específica del proceso de fermentación. Pueden desarrollarse problemas ambientales si los lotes de fermentación se infectan con un fago viral que ataca a los microorganismos en el proceso de fermentación. Aunque las infecciones por fagos son raras, crean un problema ambiental importante al generar grandes cantidades de caldo de desecho.

El caldo de fermentación usado contiene azúcares, almidones, proteínas, nitrógeno, fosfatos y otros nutrientes con alta demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y sólidos suspendidos totales (TSS) con valores de pH que van de 4 a 8. Los caldos de fermentación pueden ser tratados por sistemas microbiológicos de aguas residuales, después de que el efluente se iguale para promover la operación estable del sistema de tratamiento. El vapor y pequeñas cantidades de productos químicos industriales (p. ej., fenoles, detergentes y desinfectantes) mantienen la esterilidad del equipo y los productos durante la fermentación. Los fermentadores expulsan grandes volúmenes de aire húmedo que contienen dióxido de carbono y olores que pueden tratarse antes de que se emitan a la atmósfera.

Síntesis orgánica

Los desechos de la síntesis química son complejos debido a la variedad de materiales peligrosos, reacciones y operaciones unitarias (Kroschwitz 1992; Theodore y McGuinn 1992). Los procesos de síntesis orgánica pueden generar ácidos, bases, licores acuosos o solventes, cianuros y desechos metálicos en forma líquida o en suspensión. Los desechos sólidos pueden incluir tortas de filtración que contienen sales inorgánicas, subproductos orgánicos y complejos metálicos. Los solventes de desecho en la síntesis orgánica generalmente se recuperan por destilación y extracción. Esto permite que los solventes sean reutilizados por otros procesos y reduce el volumen de desechos peligrosos líquidos a eliminar. Residuos de la destilación (todavía fondos) deben tratarse antes de desecharse. Los sistemas de tratamiento típicos incluyen extracción con vapor para eliminar los solventes, seguido de un tratamiento microbiológico de otras sustancias orgánicas. Las emisiones de sustancias orgánicas volátiles y peligrosas durante las operaciones de síntesis orgánica deben controlarse mediante dispositivos de control de la contaminación del aire (p. ej., condensadores, depuradores, impactores venturi).

El agua residual de las operaciones de síntesis puede contener licores acuosos, agua de lavado, descargas de bombas, lavadores y sistemas de enfriamiento, y fugas y derrames fugitivos (EPA 1995). Estas aguas residuales pueden contener muchas sustancias orgánicas e inorgánicas con diferentes composiciones químicas, toxicidades y biodegradabilidades. Trazas de materias primas, solventes y subproductos pueden estar presentes en licores madre acuosos de cristalizaciones y capas de lavado de extracciones y limpieza de equipos. Estas aguas residuales tienen un alto contenido de DBO, DQO y TSS, con acidez o alcalinidad variable y valores de pH que van de 1 a 11.

Extracción biológica y natural

Las materias primas y los solventes usados, el agua de lavado y los derrames son las principales fuentes de desechos sólidos y líquidos (Theodore y McGuinn 1992). Los productos químicos orgánicos e inorgánicos pueden estar presentes como residuos en estos flujos de desechos. Por lo general, las aguas residuales tienen DBO, DQO y TSS bajos, con valores de pH relativamente neutros que oscilan entre 6 y 8.

Fabricación farmacéutica de formas de dosificación.

La fabricación farmacéutica de productos en forma de dosificación genera desechos sólidos y líquidos durante la limpieza y esterilización, y por fugas y derrames y productos rechazados (Theodore y McGuinn 1992). Las operaciones de secado, molienda y mezcla generan emisiones atmosféricas y de polvo fugitivo. Estas emisiones se pueden controlar y reciclar para la fabricación de productos en forma de dosificación; sin embargo, las prácticas de control de calidad pueden evitar esto si hay otros residuos presentes. Cuando se utilizan solventes durante la granulación húmeda, la composición y el recubrimiento de tabletas, los COV y los contaminantes peligrosos del aire pueden liberarse a la atmósfera o en el lugar de trabajo como proceso o como emisiones fugitivas. Las aguas residuales pueden contener sales inorgánicas, azúcares, jarabes y trazas de sustancias medicamentosas. Estas aguas residuales suelen tener DBO, DQO y SST bajos, con valores de pH neutros. Algunos medicamentos antiparasitarios o antiinfecciosos para humanos y animales pueden ser tóxicos para los organismos acuáticos, lo que requiere un tratamiento especial de los desechos líquidos.

Prevención de la contaminación ambiental

Minimización de residuos y prevención de la contaminación

Las buenas prácticas administrativas y de ingeniería minimizan el impacto ambiental de la producción de productos químicos a granel y las operaciones de fabricación de productos farmacéuticos. La prevención de la contaminación emplea la modificación de procesos y equipos, el reciclaje y la recuperación de materiales y el mantenimiento de buenas prácticas operativas y de limpieza (Theodore y McGuinn 1992). Estas actividades mejoran la gestión de los temas ambientales, así como la salud y seguridad de los trabajadores.

Modificaciones de proceso

Los procesos pueden modificarse para reformular productos utilizando materiales menos peligrosos o persistentes o cambiando las operaciones de fabricación para reducir las emisiones al aire, los efluentes líquidos y los desechos sólidos. Es aconsejable reducir la cantidad y la toxicidad de los desechos, ya que mejora la eficiencia de los procesos de fabricación y reduce los costos y los impactos de la eliminación de desechos. Las regulaciones gubernamentales de aprobación de medicamentos pueden limitar la capacidad de los fabricantes de productos farmacéuticos para cambiar los materiales peligrosos, los procesos de fabricación, los equipos y las instalaciones (Spilker 1994). Los fabricantes de medicamentos deben anticipar los impactos ambientales, de salud y seguridad de seleccionar materiales peligrosos y diseñar el proceso de fabricación en una etapa temprana. Se vuelve cada vez más difícil realizar cambios durante las etapas posteriores del desarrollo de fármacos y la aprobación regulatoria, sin una pérdida considerable de tiempo y dinero.

Es muy deseable desarrollar procesos de fabricación con disolventes menos peligrosos. El acetato de etilo, los alcoholes y la acetona son preferibles a los solventes altamente tóxicos como el benceno, el cloroformo y el tricloroetileno. Siempre que sea posible, se deben evitar algunos materiales debido a sus propiedades físicas, ecotoxicidad o persistencia en el medio ambiente (p. ej., metales pesados, cloruro de metileno) (Crowl y Louvar 1990). La sustitución de disolventes por lavados acuosos durante las filtraciones en la producción de productos químicos a granel reduce los desechos líquidos y las emisiones de vapor. Además, la sustitución de soluciones acuosas por soluciones a base de solventes durante el recubrimiento de tabletas reduce las preocupaciones ambientales, de salud y de seguridad. La prevención de la contaminación se promueve mediante la mejora y automatización de los equipos de proceso, así como mediante la realización de calibraciones, servicios y mantenimientos preventivos de rutina. La optimización de las reacciones de síntesis orgánica aumenta el rendimiento de los productos y, a menudo, reduce la generación de desechos. Los sistemas de control de temperatura, presión y materiales incorrectos o ineficientes provocan reacciones químicas ineficientes, creando desechos gaseosos, líquidos y sólidos adicionales.

Los siguientes son ejemplos de modificaciones de procesos en la producción farmacéutica a granel (Theodore y McGuinn 1992):

• Minimizar las cantidades de materiales peligrosos utilizados y seleccionar materiales cuyos residuos puedan ser controlados, recuperados y reciclados, siempre que sea posible.
• Desarrollar e instalar sistemas para reciclar materias primas (p. ej., solventes), productos intermedios, desechos y materiales de utilidad (p. ej., agua de refrigeración, líquidos de transferencia de calor, lubricantes, condensado de vapor).
• Examinar reactivos, solventes y catalizadores para optimizar la eficiencia de las reacciones químicas.
• Modificar el diseño y las características de los equipos de procesamiento para minimizar la contaminación y los desechos.
• Mejore los procesos para maximizar los rendimientos del producto y las propiedades deseadas, eliminando el procesamiento adicional (p. ej., recristalización, secado y molienda).
• Considere el uso de equipos multipropósito (p. ej., reactores, filtros y secadores) para reducir la contaminación y los desechos durante las transferencias, la limpieza y los pasos adicionales del proceso.
• Utilizar instrumentos apropiados, sistemas de control automatizados y programas informáticos para maximizar la eficiencia de los procesos y reducir la contaminación y los desechos.

 

Recuperación y reciclaje de recursos

La recuperación de recursos utiliza productos de desecho y recupera materiales durante el procesamiento al separar las impurezas de desecho de los materiales deseados. Los desechos sólidos de la fermentación (p. ej., micelio) se pueden agregar a los alimentos para animales como suplemento nutricional o como fertilizantes y acondicionadores del suelo. Las sales inorgánicas pueden recuperarse de los licores químicos producidos durante las operaciones de síntesis orgánica. Los solventes usados ​​a menudo se reciclan por separación y destilación. Los dispositivos de control de emisiones al aire (p. ej., condensadores, equipos de compresión y refrigeración) reducen en gran medida las emisiones de compuestos orgánicos volátiles a la atmósfera (EPA 1993). Estos dispositivos capturan los vapores de solventes por condensación, lo que permite la reutilización de solventes como materia prima o para la limpieza de recipientes y equipos. Los depuradores neutralizan o absorben gases y vapores ácidos, cáusticos y solubles, descargando sus efluentes a los sistemas de tratamiento de residuos.

Los disolventes reciclados pueden reutilizarse como medios para realizar reacciones y extracciones, y operaciones de limpieza. No se deben mezclar diferentes tipos de disolventes, ya que esto reduce su capacidad de reciclaje. Algunos solventes deben separarse durante el procesamiento (por ejemplo, solventes clorados y no clorados, alifáticos y aromáticos, acuosos e inflamables). Los sólidos disueltos y suspendidos se extraen o separan de los solventes antes de recuperar los solventes. Los análisis de laboratorio identifican la composición y las propiedades de los disolventes residuales y las materias primas recicladas. Se están desarrollando muchas tecnologías nuevas de prevención y control de desechos para desechos sólidos, líquidos y gaseosos.

Prácticas generales de mantenimiento y funcionamiento

Los procedimientos operativos escritos, las instrucciones de manejo de materiales y las prácticas de manejo de desechos reducen la generación y mejoran el tratamiento de desechos (Theodore y McGuinn 1992). Las buenas prácticas operativas y de limpieza identifican responsabilidades específicas para generar, manejar y tratar los desechos. La capacitación y supervisión del personal operativo aumenta su capacidad para mejorar y mantener operaciones eficientes de fabricación y gestión de desechos. Los trabajadores deben recibir capacitación sobre los peligros de las prácticas de manejo de desechos y los medios adecuados para responder a derrames, fugas y emisiones fugitivas de emergencia. La capacitación de los trabajadores debe abordar el manejo de materiales, la limpieza o neutralización de desechos y el uso de respiradores y EPP. Los dispositivos de detección de derrames y fugas previenen la contaminación al monitorear rutinariamente los equipos de producción y los servicios públicos, identificando y controlando las emisiones fugitivas y las fugas. Estas actividades pueden integrarse con éxito con prácticas de mantenimiento preventivo para limpiar, calibrar, reemplazar y reparar equipos que generan contaminación.

Las instrucciones escritas que describen los procedimientos operativos normales, así como los procedimientos de arranque, parada y emergencia, previenen la contaminación y reducen los riesgos para la salud y la seguridad de los trabajadores. El manejo cuidadoso de los inventarios de materiales disminuye la compra excesiva de materias primas y la generación de desechos. Los sistemas informáticos pueden ayudar a la gestión eficaz de las operaciones de la planta, las prácticas de mantenimiento y los inventarios de materiales. Se pueden instalar sistemas automáticos de pesaje, monitoreo y alarma para mejorar la gestión de materiales y equipos (p. ej., tanques de almacenamiento, equipos de proceso y sistemas de tratamiento de desechos). Los sistemas de control e instrumentos modernos a menudo aumentan la productividad de las operaciones, reduciendo la contaminación y los riesgos para la salud y la seguridad. Los programas integrales de prevención de la contaminación examinan todos los desechos generados en una instalación y examinan las opciones para eliminarlos, reducirlos o tratarlos. Las auditorías ambientales examinan las fortalezas y debilidades de los programas de prevención de la contaminación y gestión de residuos, buscando optimizar su desempeño.

 

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