Este interesante documento publicado por ART GIR SAS , ayuda para entender mejor el Modelado con PHAST Colombia. En seguridad de procesos, modelar consecuencias significa cuantificar qué pasa si ocurre una pérdida de contención: cuánto material se libera (descarga), cómo se dispersa en la atmósfera (dispersión) y qué efectos se generan (incendio, explosión, toxicidad). PHAST, desarrollado y comercializado por DNV, es una de las herramientas más usadas globalmente para este propósito, integrando en un mismo flujo de trabajo la descarga, la dispersión y los efectos inflamables y tóxicos.

En el equipo de ART Gestión Integral del Riesgo S.A.S. usamos PHAST como hoja de entrada para análisis de consecuencias en instalaciones en petróleo & gas, química, terminales y facilidades de proceso. Los modelos PHAST Colombia tambien son referentes para estudios QRA, análisis de riesgos operacional como HAZOP/HAZID/PHA/LOPA, respuesta a emergencias .

Al final de este artículo encontrarás un checklist y preguntas frecuentes.

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¿Qué es PHAST y quién lo desarrolla?

PHAST (Process Hazard Analysis Software Tool) es un software de análisis de consecuencias que permite modelar escenarios típicos de pérdidas de contención: pool fire, jet fire, fireball/BLEVE, explosiones, y efectos tóxicos asociados a descargas inflamables o tóxicas.

DNV publica incluso un listado de clientes de PHAST (organizaciones usuarias), lo que ayuda a dimensionar su adopción industrial.
Y en su FAQ, DNV reporta que PHAST es usado por más de 800 organizaciones a nivel global.

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¿Por qué DNV tiene prestigio en Seguridad de Procesos (Process Safety) y Análisis de Riesgos de Procesos (PHA)?

DNV se define como un proveedor independiente de aseguramiento y gestión del riesgo, con operación en más de 100 países y un propósito enfocado en salvaguardar vida, propiedad y ambiente.
Además de software, DNV presta servicios de Process Safety Management (PSM) y gestión de riesgos, que conectan directamente con la práctica de PHA (HAZOP/LOPA, etc.). En resumen: PHAST no es “un calculador aislado”, sino parte de un ecosistema técnico respaldado por una organización global de riesgo y aseguramiento.

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¿Qué escenarios puede modelar PHAST Colombia?

PHAST calcula en cadena:

1. Descarga (discharge): el flujo másico liberado y el estado (gas/líquido/2 fases).
2. Dispersión: nube inflamable/tóxica (outdoor; y con opciones para enfoques indoor según configuración/objetivo del estudio).
3. Efectos: incendios, explosiones y endpoints tóxicos.

En la práctica, PHAST se usa para modelar: pool spreading/evaporation, jet/pool/fireball, explosiones, BLEVE y toxicidad. PHAST Colombia.

A continuación explicamos cada familia de escenarios, con variables clave, dos ecuaciones típicas y cómo lo resuelve PHAST.

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1) Modelamiento de descargas: el “motor” de todo (y el origen del mayor error)

Antes de hablar de pool fire o explosiones, hay que hablar del flujo másico $\dot{m}$˙. En PHAST, si $\dot{m}$ queda mal, todo lo demás queda mal: tamaño de charco, tasa de evaporación, longitud de la nube, potencia del incendio, etc.

Variables clave en descarga

• Presión/temperatura aguas arriba $P_0, T_0$
• Diámetro/orificio $d$ (área $A$)
• Coeficiente de descarga $C_d$​
• Propiedades (γ, Z, MW, densidad, fracción vapor)
• Restricciones reales: tubería, válvulas, bombas, control, inventario efectivo

Ecuación típica 1 (gas, flujo crítico “choked”, forma práctica)

$$\dot{m}\approx C_d\,A\,P_0\sqrt{\frac{\gamma}{R\,T_0}}\left(\frac{2}{\gamma+1}\right)^{\frac{\gamma+1}{2(\gamma-1)}}$$m˙≈Cd​AP0​RT0​γ​​(γ+12​)2(γ−1)γ+1​

(aprox. ideal; en práctica se ajusta con compresibilidad y modelos de 2 fases cuando aplica).

Ecuación típica 2 (líquido, orificio – forma simplificada)

$$\dot{m}=\rho\,C_d\,A\sqrt{2\,\Delta P/\rho} \;=\; C_d\,A\sqrt{2\,\rho\,\Delta P}$$m˙=ρCd​A2ΔP/ρ​=Cd​A2ρΔP​

✅ Cómo lo resuelve PHAST: integra modelos de descarga para gases, líquidos y mezclas (incluyendo comportamiento de mezclas y opciones avanzadas), y alimenta con ese resultado los módulos de dispersión y efectos.

Regla de oro: en estudios serios, el flujo másico no se “asume”: se verifica en reportes.

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2) Dispersión inflamable y/o tóxica (outdoor / indoor según enfoque)

PHAST permite estimar consecuencias de dispersión para evaluar:

• distancias a LFL/1/2 LFL,
• concentraciones objetivo (ppm, mg/m³),
• zonas afectadas por toxicidad, y resultados dependientes de meteorología (viento, estabilidad, rugosidad, etc.).

Variables clave

• Velocidad del viento $U$U, estabilidad atmosférica, rugosidad
• Tasa de emisión $\dot{m}$m˙ y altura/condición de la fuente
• Densidad relativa (gas pesado vs neutro)
• Criterio endpoint: ppm, LFL, AEGL/ERPG (según política del estudio)

Ecuación típica 1 (pluma gaussiana – referencia conceptual)

$$C(x,y,z)=\frac{Q}{2\pi U\sigma_y\sigma_z}\exp\!\left(-\frac{y^2}{2\sigma_y^2}\right) \left[\exp\!\left(-\frac{(z-H)^2}{2\sigma_z^2}\right)+\exp\!\left(-\frac{(z+H)^2}{2\sigma_z^2}\right)\right]$$C(x,y,z)=2πUσy​σz​Q​exp(−2σy2​y2​)[exp(−2σz2​(z−H)2​)+exp(−2σz2​(z+H)2​)]

donde $Q$Q es tasa de emisión (masa/tiempo) y $\sigma_y,\sigma_z$σy​,σz​ dependen de estabilidad.

Ecuación típica 2 (dosis tóxica – forma general)

$$D=\int_0^t C(\tau)^n\,d\tau$$D=∫0t​C(τ)ndτ

(esta forma alimenta modelos de efectos como probit/umbrales según el criterio del estudio).

✅ Cómo lo resuelve PHAST: calcula primero la descarga, luego dispersión con modelos validados y genera isopletas (curvas de igual concentración / igual fracción de LFL), incorporando dirección del viento.

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3) Pool Fire (incendio de charco)

Un pool fire ocurre cuando un líquido inflamable forma un charco, evapora y arde. PHAST puede modelar pool spreading y evaporación, y luego estimar radiación térmica por distancias.

Variables clave

• Inventario liberado y tasa de derrame
• Contención (bund/dique), pendiente, rugosidad del suelo
• Propiedades: punto de ebullición, presión de vapor, calor de combustión $\Delta H_c$ΔHc​
• Fracción radiada $\chi_r$χr​, transmisividad atmosférica, geometría del fuego

Ecuación típica 1 (potencia térmica radiada – forma práctica)

$$\dot{Q}_r=\chi_r\,\dot{m}\,\Delta H_c$$Q˙​r​=χr​m˙ΔHc​

Ecuación típica 2 (flujo de radiación a distancia – forma simplificada tipo “point/solid flame”)

$$q»(R)\approx \frac{\dot{Q}_r}{4\pi R^2}\;F\;\tau$$q′′(R)≈4πR2Q˙​r​​Fτ

donde $F$F es factor geométrico (view factor) y $\tau$τ transmisividad.

✅ Cómo lo resuelve PHAST: define el charco (tamaño dinámico/estático según caso), calcula evaporación/combustión y produce curvas iso-radiación (p. ej., 4, 12.5, 37.5 kW/m²) para interpretación y toma de decisiones.

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4) Jet Fire (incendio de chorro)

Un jet fire ocurre cuando un gas o líquido presurizado se libera y se incendia como chorro. Es típico en fugas de líneas, bridas, válvulas o equipos presurizados.

Variables clave

• Flujo másico $\dot{m}$m˙ (otra vez, el rey)
• Presión, temperatura, fase, diámetro efectivo del orificio
• Longitud/forma de la llama (correlaciones)
• Fracción radiada, geometría, orientación

Ecuación típica 1 (radiación – forma práctica)

$$\dot{Q}_r=\chi_r\,\dot{m}\,\Delta H_c$$Q˙​r​=χr​m˙ΔHc​

Ecuación típica 2 (flujo radiativo a receptor)

$$q»(R)\approx SEP \cdot \frac{\dot{m}\,\Delta H_c}{4\pi R^2}\;F\;\tau$$q′′(R)≈SEP⋅4πR2m˙ΔHc​​Fτ

(“SEP” como aproximación de potencia efectiva radiada; en la práctica PHAST usa correlaciones y geometría de llama).

✅ Cómo lo resuelve PHAST: integra descarga + modelo de jet y entrega isocurvas de radiación y distancias de interés para protección pasiva/activa y criterios de escalamiento.

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5) Fireball y BLEVE (eventos de alta severidad)

Un fireball es una bola de fuego (p. ej., liberación e ignición súbita). Un BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) puede ocurrir cuando un recipiente con líquido presurizado falla (frecuentemente por fuego externo), generando ruptura catastrófica y, si es inflamable, fireball y proyección. PHAST incluye estos escenarios.

Variables clave

• Masa involucrada $m$m
• Tipo de sustancia, fracción que participa en fireball
• Distancia $R$R, transmisividad, fracción radiada

Ecuación típica 1 (correlaciones de diámetro y duración – forma común en literatura)

$$D \propto m^{0.325}\qquad;\qquad t \propto m^{0.26}$$D∝m0.325;t∝m0.26

(constantes dependen del modelo/correlación empleada).

Ecuación típica 2 (flujo radiativo simplificado)

$$q»(R)\approx \frac{\chi_r\,\dot{m}\,\Delta H_c}{4\pi R^2}\;F\;\tau$$q′′(R)≈4πR2χr​m˙ΔHc​​Fτ

✅ Cómo lo resuelve PHAST: aplica correlaciones validadas y produce isocurvas de radiación para evaluación de vulnerabilidad y distancias de afectación.

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6) Explosiones (sobrepresión)

En PHAST, “explosiones” suele referirse a escenarios donde una nube inflamable genera sobrepresión (p. ej., VCE) o a modelos equivalentes para estimación rápida, según alcance del estudio. PHAST contempla explosiones y DNV ofrece incluso capacidades avanzadas (add-ons) en su ecosistema.

Variables clave

• Masa en nube y fracción reactiva
• Congestión/confinamiento (si el caso lo exige; para eso a veces se complementa con CFD)
• Energía equivalente $W$W, distancia $R$R

Ecuación típica 1 (distancia escalada tipo TNT)

$$Z=\frac{R}{W^{1/3}}$$Z=W1/3R​

Ecuación típica 2 (sobrepresión como función de Z)

$$\Delta P = f(Z)$$ΔP=f(Z)

(donde $f$f proviene de curvas/correlaciones del método adoptado).

Nota técnica: en QRA y estándares europeos se citan metodologías como las del “Yellow Book” (TNO) para efectos físicos y el “Purple Book” para guías de QRA/vulnerabilidad, que han influido fuertemente en prácticas industriales.

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Curvas de isocomportamiento (isopletas): cómo leer los resultados gráficos de PHAST

En PHAST, las curvas de isocomportamiento (isopletas) son líneas que unen puntos con igual nivel de efecto. Son esenciales para comunicar resultados a ingeniería, HSE, operaciones y emergencias.

Ejemplos típicos:

• Iso-radiación (kW/m²): 4, 12.5, 37.5 kW/m² (criterios varían por estándar del proyecto).
• Iso-sobrepresión (bar o kPa): 0.02, 0.1, 0.3 bar, etc.
• Iso-concentración tóxica (ppm o mg/m³): endpoints ocupacionales/emergencia definidos por la política del estudio.
• Isocurvas LFL: 1.0 LFL, 0.5 LFL, etc.

¿Por qué “se deforman”?
En dispersión outdoor, el viento “estira” la nube a sotavento; por eso las isopletas no son círculos perfectos: muestran el transporte y la dilución atmosférica.

PHAST genera estas isopletas como salida natural del cálculo de descarga + dispersión + efectos.

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Errores frecuentes al modelar con PHAST segun el equipo ARTGIR PHAST Colombia (y cómo evitarlos)

Estos son errores que vemos repetirse en proyectos reales:

1. Inventario mal definido (usar “total de tanque” cuando el escenario real libera solo un tramo/segmento).
2. Meteorología inadecuada (viento demasiado bajo/alto, clase de estabilidad no representativa, rugosidad ignorada).
3. Fracción radiada χr\chi_rχr​ asumida sin criterio (impacta fuerte radiación en pool/jet/fireball).
4. Fase equivocada (tratar 2 fases como gas puro, o líquido puro) → distorsiona $\dot{m}$m˙ y dispersión.
5. Diámetro/orificio irreal (confundir diámetro nominal de tubería con “equivalente de fuga”).
6. No modelar restricciones reales (válvulas parcialmente cerradas, control, bombas, longitudes de línea).
7. No validar reportes: quedarse solo con el mapa/contornos “bonitos” sin revisar tablas de descarga y composición.

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El secreto del error #1 en fugas: NO validar el flujo másico $\dot{m}$, Equipo ARTGIR PHAST Colombia

Este es el patrón típico del modelador que está iniciando:

“Tengo un material a X psig de presión, fuga por orificio de Y mm de diámetro… corro PHAST… y listo.”

El problema: muchas veces nadie revisa cuánto flujo másico calculó PHAST en los reportes de descarga. En práctica de consultoría, hemos encontrado casos donde, por supuestos incorrectos (fase, condiciones aguas arriba, diámetro efectivo, restricciones de proceso), el $\dot{m}$m˙ queda sobreestimado por órdenes de magnitud; y si $\dot{m}$m˙ crece, crece casi todo: nube, charco, radiación, distancias.

Buenas prácticas mínimas recomendadas por el equipo ART GIR PHAST Colombia (rápidas y efectivas)

• Tras correr el caso, abre el reporte de descarga y registra:
  • $\dot{m}$ (kg/s)
  • fracción vapor / líquido (si aplica)
  • régimen (¿choked?)
• Haz un “sanity check” con una estimación de ingeniería (como las ecuaciones de orificio anteriores).
• Si el caso es tubería real, valida contra:
  • límite por capacidad hidráulica (ΔP real),
  • inventario efectivo y tiempo de vaciado,
  • escenarios pequeña/mediana/gran fuga consistentes con tu árbol de eventos.

DNV enfatiza que PHAST/Safeti calcula descarga + dispersión + efectos para una amplia gama de escenarios de pérdida de contención; precisamente por eso, la descarga es el punto crítico que hay que auditar.

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Checklist de calidad PHAST Colombia(antes de entregar un estudio)

• ¿El escenario representa el inventario liberable real (segmentación, aislamiento, ESD)?
• ¿La meteorología corresponde al objetivo (diseño vs emergencia; percentiles; día/noche)?
• ¿Se verificó $\dot{m}$ y régimen (choked / 2 fases)?
• ¿Se justificó $\chi_r$ y criterios de endpoints?
• ¿Las isopletas entregadas corresponden a criterios del cliente/estándar?
• ¿Se documentaron supuestos y limitaciones?

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Preguntas frecuentes PHAST Colombia(FAQ)

1) ¿PHAST sirve para HAZOP/LOPA y PHA?
Sí. DNV indica PHAST como herramienta para estimación de consecuencias y visualización en estudios como HAZOP/HAZID/PHA/LOPA y planificación de respuesta a emergencias.

2) ¿Qué eventos puedo modelar en PHAST?
Pool spreading/evaporation, incendios (jet/pool/fireball), explosiones, BLEVE y efectos tóxicos asociados a pérdidas de contención.

3) ¿Por qué mis distancias salen “gigantes” en dispersión?
En la mayoría de casos: flujo másico sobreestimado + meteorología conservadora (viento bajo/estabilidad alta) + fase mal definida.

4) ¿PHAST reemplaza CFD?
No siempre. PHAST ofrece modelos “free-field” muy potentes; para geometría compleja/congestión, normalmente se complementa con CFD (en el ecosistema de DNV existen soluciones CFD y add-ons).

5) ¿Cómo interpreto las curvas iso?
Son líneas de igual efecto (radiación, sobrepresión, concentración). En dispersión se deforman por viento; en incendios suelen ser más “radiales” (dependiendo del modelo).

6) ¿PHAST tiene adopción industrial real?
DNV reporta uso por 800+ organizaciones y publica listas de clientes en documentos asociados.

7) ¿Cuál es el error más común en pool fire?
Inventario liberable/derrame mal definido y no validar si el charco está contenido (bund), lo que cambia el área y radiación.

8) ¿Qué entregables recomienda el equipo ARTGIR PHAST Colombia en un buen estudio?
Memoria de supuestos, reportes de descarga y meteorología, isopletas con criterios, y sensibilidades (escenarios y clima).

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