Sesión técnica, sala ATASTA, Modelo probabilístico de nueva generación para el análisis de...
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" Desarrollo de un modelo probabilístico de nueva generación para el análisis de riesgo en ductos " EXPOSITOR Roberto Ramírez Solis 2° Congreso y Exposición Internacional de Logística, Transporte y Distribución de Hidrocarburos. León, Guanajuato. 2013
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" Desarrollo de un modelo
probabilístico de nueva
generación para el análisis de
riesgo en ductos "
EXPOSITOR
Roberto Ramírez Solis
2° Congreso y Exposición Internacional de Logística, Transporte y Distribución de Hidrocarburos.
León, Guanajuato. 2013
Contenido
1. Antecedentes
2. Introducción
3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Contenido
1. Antecedentes
2. Introducción
3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Antecedentes
En 1996 se adoptó en PEMEX Gas y Petroquímica Básica el
esquema de evaluación de riesgo en ductos, con el fin de
jerarquizar las inversiones de mantenimiento según los niveles de
riesgo identificados. PEMEX Exploración y Producción siguió la
misma práctica en sus sistemas de ductos al aplicar métodos
similares. Por su parte PEMEX Refinación, optó por la misma
metodología y herramienta de análisis aplicada en los ductos de
PGPB.
Actualmente, los Organismos Subsidiarios siguen realizando
esfuerzos aislados para evaluar la confiabilidad de sus ductos, lo
que se refleja en una alta dependencia en terceros y altos costos de
licenciamiento.
Contenido
1. Antecedentes
2. Introducción
3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Introducción
Derivado de una iniciativa en conjunto por parte de la Secretaría
de Energía y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, se inicia
con un proyecto que busca brindar una solución integral a los
Organismos Subsidiarios a través del desarrollo de una herramienta
informática que permita el análisis de riesgo de la infraestructura
asociada al proceso de logística de transporte de hidrocarburos por
ducto.
Dicha herramienta servirá como parte fundamental para el
cumplimiento del Programa de Administración de Integridad de
Ductos actualmente implementado en PEMEX a nivel institucional.
Contenido
1. Antecedentes
2. Introducción
3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Metodología de análisis de riesgo
El nuevo modelo de análisis de riesgo en ductos (TRIMS – TotalReliability and Integrity Management Solutions) está basado en unametodología cuantitativa en la que destacan los siguientes puntos:
Permite integrar todo el conocimiento respecto al ducto
Disminuye las tendencias por prejuicios
Valor de riesgo expresado en unidades representativas y
cuantificables
Flexibilidad en el manejo de variables
Caracterización adecuada de las consecuencias de falla
Cumplimiento de las normatividades aplicables
Permite evaluar los distintos tipos de ductos
Permite utilizar información antigua sin importar la metodología
de origen
Aspectos básicos (Probabilidad de Falla - PoF)
La metodología de análisis de riesgo empleada por el modelo hace usode tres factores aplicables a cada uno de los mecanismos de fallaidentificados tal como lo propone Kent Muhlbauer en su metodologíaEPRA (Enhanced Pipeline Risk Assessment):
EXPOSICIÓN
Grado de peligro al cual está expuesto el ducto debido a unmecanismo de falla cuando no se considera ninguna medida demitigación.
MITIGACIÓN
Medidas que se toman para controlar o minimizar el grado deexposición del ducto a un peligro o amenaza.
RESISTENCIA
Representa las condiciones propias del ducto para resistir a la falla enpresencia de una amenaza o mecanismo de falla.
Mecanismos de falla identificadosD
ep
en
die
nte
s d
el
tie
mp
o
Corrosión Exterior
Corrosión Interior
Agrietamiento
1
2
3
Ind
ep
en
die
nte
s d
el
tie
mp
o
Terceras Partes
Clima y Fuerzas
Externas
Operaciones Incorrectas
4
5
6
Sabotaje / Vandalismo7
Consecuencias de falla
Daños en Receptores
Impacto en el Negocio
Costos Indirectos
1
2
3
Fac
tore
s c
on
sid
era
do
s
Clasificación de mecanismos de falla
NOM-027-SESH-2010 TRIMS
Corrosión Exterior
Corrosión Interior
SCC
Clima y Fuerzas Externas
Operaciones Incorrectas
Terceras Partes
Construcción
Fabricación
Equipo
Corrosión Exterior
Corrosión Interior
Agrietamiento
Clima y Fuerzas
Externas
Operaciones incorrectas
Terceras Partes
Sabotaje / Vandalismo
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3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
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9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Cumplimiento normativo - PoF
TRIMS NOM-027-SESH-2010
Corrosión Exterior
Corrosión Exterior
Construcción
Fabricación
Corrosión Interior
Corrosión Interior
Construcción
Fabricación
Agrietamiento SCC
Terceras Partes
Terceras Partes
Fabricación
Construcción
Equipo
Clima y Fuerzas Externas
Clima y Fuerzas Externas
Fabricación
Construcción
Equipo
Operaciones incorrectas
Operaciones incorrectas
Fabricación
Construcción
Equipo
Sabotaje / Vandalismo -
Cumplimiento normativo - CoF
TRIMS NOM-027-SESH-2010
Daños en ReceptoresImpacto en la Población
Impacto en el Medio Ambiente
Impacto en el NegocioImpacto en el Negocio
Costos Indirectos
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3. Metodología de análisis de riesgo
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5. Aspectos matemáticos del modelo
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9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Aspectos básicos - matemáticas
Probabilidad de Falla
Probabilidad de Daño
Compuertas OR / AND
Se utilizan para relacionar distintas variables que
interactúan entre sí para calcular variables de un nivel
superior. Entre sus ventajas, se encuentran:
• Permite flexibilidad el modelo
• Sensibilidad a la aportación conjunta de dos o
más variables en la estimación del riesgo
• Evita enmascaramiento de influencias
• No hay necesidad de contar con variables
pre-establecidas y pre-balanceadas
Compuertas OR
Compuertas AND
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5. Aspectos matemáticos del modelo
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9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Estructura del modelo
El modelo está estructurado de forma jerarquizada, con
lo cual es posible identificar los distintos niveles de
variables consideradas para la estimación del riesgo y
la forma en como se relacionan entre sí para que los
cálculos sean consistentes y apegados a la realidad.
Estructura del modelo (cont.)
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4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
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9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Información de entrada – Opción 1
1) Información disponible
Información de entrada – Opción 2
2) Por un experto en la materia (SME – Subject Matter
Expert)
Información de entrada – Opción 3
• P50 representa un valor que de acuerdo a estadísticas, resulta
el más probable.
• P90 representa un valor sumamente conservador, el cual un
90% de las veces estará por encima del valor real y sólo un
10%, por debajo.
P50 P90
3) Por defecto
Unidades utilizadas
PARAMETRO UNIDADES
Exposición (dependientes del t) mpy
Exposición (independientes del t) eventos/km.año
Mitigación %
Resistencia %
Probabilidad de Falla (PoF) eventos/km.año
Consecuencias de Falla (CoF) $/evento
Riesgo calculado $/km.año
Riesgo por segmento $/año
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7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Segmentación dinámica
La técnica de segmentación dinámica permite
segmentar el ducto cada vez que exista un cambio en
las condiciones que amenazan al mismo y evaluar
cada segmento con valores reales, medidos en campo
y considerando una nueva evaluación para el siguiente
segmento.
Este tipo de segmentación resulta cada vez más una
práctica común y necesaria para obtener resultados
más precisos y sobre todo para que la toma de
decisiones en materia de asignación de presupuesto al
mantenimiento tenga un mejor rendimiento.
Segmentación y Normalización
ASME B31.8S
(k) Segmentation. An effective risk assessment process shall incorporate
sufficient resolution of pipeline segment size to analyze data as it exists
along the pipeline. Such analysis will facilitate location of local high-risk
areas that may need immediate attention. For risk assessment
purposes, segment lengths can range from units of feet to
miles, depending on the pipeline attributes, its environment, and other
data…..
W. Kent Muhlbauer & DNV “Pipeline Risk Assessment – The
Essential Elements”
A proper process for aggregation of the risks from multiple pipeline
segments must be included. For a variety of purposes, summarization of
the risks presented by multiple segments is desirable (e.g. ‘from trap to
trap’). Such summaries must avoid simple statistics (i.e.
averages, maximums, etc.) or weighted statistics (length‐weighted
averages, etc.) that may mask the real risks presented by the collection of
segments. Use of such summarization strategies often leads to
incorrect conclusions and is to be avoided.
Resultados por segmento
Para conocer el costo del riesgo en cada segmento:
….…
L1=0.3km L2= 0.8km L3=0.6km L4=0.2km L5=0.1km
0+000 1+000 2+000
Normalización de resultados
Si se desea conocer el costo del riesgo normalizado a cada kilómetro:
L1=0.3km L2= 0.8km L3=0.6km L4=0.2km L5=0.1km
0+000 1+000 2+000
RoF segmentado VS RoF normalizado
Segmento con RoF
alto enmascarado
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
0+000 0+200 0+400 0+600 0+800 1+000 1+200 1+400 1+600 1+800 2+000
Ro
F
Segmentado Normalizado
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1. Antecedentes
2. Introducción
3. Metodología de análisis de riesgo
4. Cumplimiento normativo
5. Aspectos matemáticos del modelo
6. Estructura del modelo
7. Información requerida
8. Segmentación y normalización
9. Avances en el modelo
10. Conclusiones
Interfaz del modelo
Interfaz del modelo (cont.)
Presentación de resultados (cont.)
Presentación de resultados (cont.)
Resultados – matriz de riesgo
Resultados – matriz de riesgo 3D
Resultados – matriz de riesgo
Afectación en ductos adyacentes
Se cuenta con el desarrollo de un modelo a través del
cual es posible estimar el volumen de tierra desplazada
a causa de una explosión en un gasoducto, y con ello
conocer si el cráter generado por dicha explosión, será
de dimensiones suficientes para alcanzar a los ductos
adyacentes e infringirles algún tipo de daño.
SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CRÁTER
Donde:
D1.- Diámetro de ducto principal
d1.- Distancia de la superficie al
ducto
dc1.- Distancia de la superficie al
centro del ducto.
g1.- Profundidad del cráter.
α1 y α2.- Ángulos de referencia al
muro del cráter.
b .- Semi-eje mayor del cráter.
a .- Semi-eje menor del cráter.
S21 .- es la separación entre el
ducto principal y el adyacente
h.- Mitad del ancho del cráter a
nivel de superficie
h21 .-Mitad del ancho del cráter al
centro del ducto adyacente
La herramienta para el cálculo de la
geometría de un cráter cuenta con
cuatro secciones o módulos:
Modulo de Entrada
Modulo de Resultados
Grafica de Resultados
Grafica de Comportamiento
Geometría de un cráter – Modelo Gasunie
Ho
jas d
e a
lin
eam
ien
to
Ho
jas d
e a
lin
eam
ien
to
Conclusiones
Él modelo TRIMS está basado en una metodología
cuantitativa que permite a su vez un análisis probabilístico.
La flexibilidad del modelo permite que éste se adecúe a las
necesidades del operador sin mayores complicaciones.
No hay necesidad de recalibrar el modelo en caso de
modificaciones.
La herramienta es propicia para integrar los distintos tipos
de información disponibles del ducto de estudio.
La herramienta permite la evaluación de los distintos tipos
de ductos.
Total cumplimiento a las normatividades aplicables.
No hay necesidad de implementar la conectividad con un
SIG.
No existe un costo de licenciamiento.
Agradecimientos
A todas las personas que han colaborado en el
desarrollo de este proyecto.
Ing. José Luis Martínez González - PEMEX
Dr. Arturo Godoy Simón – Corrosión y Protección
W. Kent Muhlbauer – WKM Consultancy
Ing. Ángel Alva Lugo – Corrosión y Protección
Ing. René Superamo Zaleta - – Corrosión y Protección
