Gestión de Riesgos en DuctosTÉCNICO
Ricardo Rodrigues. Químico, Director Ejecutivo de ITSEMAP do Brasil
Los grandes avances en el sector de la energía en Brasil y en particular en las áreas de petróleo y gas, han precisado de una serie de inversiones no sólo en los procesos de prospección, producción y exploración, sino también en la infraestructura relacionada con el transporte de los productos extraídos en los campos de explotación y en las unidades de refino.
En este contexto, destacan las inversiones en la recuperación de la red ferroviaria del país y en la construcción de ductos para el transporte de petróleo, derivados, gas y alcohol, infraestructura que viene siendo ampliada en los últimos años.
Solamente PETROBRAS TRANSPORTE (TRANSPETRO) cuenta actualmente con una red de 7.000 km de oleoductos y 4.000 km de gasoductos, además de 26 terminales fluviales y 20 terminales terrestres.
En el área de distribución de gas natural, Brasil cuenta actualmente con 26 empresas distribuidoras presentes en prácticamente todos los estados del país. Destacan algunas empresas multinacionales como Gas Natural y el Grupo Eni, entre otras.
Además del área de petróleo y gas, son muy relevantes las inversiones en biodiésel y etanol, éste en particular, en la medida en que Brasil se sitúa entre los mayores productores y exportadores de alcohol.
Muchos son los proyectos, obras y proyectos de ductos en ejecución, lo que ha generado una gran demanda tanto en el perfeccionamiento técnico en todas las etapas de desarrollo de estas instalaciones, como en los aspectos relacionados con el análisis de los riesgos ambientales.
De esta forma, se han desarrollado un buen número de estudios y avances técnicos, no sólo por los promotores de los proyectos, sino también por los responsables de la cadena de ingeniería de riesgos. El resultado es el diseño de “herramientas” técnicas avanzadas para la identificación, evaluación y control de los riesgos asociados a ductos destinados al transporte de productos peligrosos.
En Brasil, desde 1981 está reglamentado el análisis de los riesgos asociados a proyectos que operan con sustancias peligrosas.
En Brasil, desde 1981 está reglamentado el análisis de los riesgos asociados a proyectos que operan con sustancias peligrosas, tanto desde el punto de vista de seguridad para las personas como para el medio ambiente. En ese año entró en vigor la Ley Federal nº 6938, que establece la Política Nacional de Medio Ambiente. Posteriormente, en 1986, con la publicación de la Resolución en el 01/86 del Consejo Nacional de Medio Ambiente (CONAMA), los estudios de análisis de riesgos se incorporaron al proceso de obtención de licencias medioambientales.
Así, desde hace más de 20 años, todos los proyectos nuevos que afectan al medio ambiente o suponen una amenaza para las comunidades vecinas, deben presentar un Análisis Cuantitativo de Riesgo (ACR) a los órganos de competencia medioambiental de forma que se verifique que los niveles de riesgos transferidos son tolerables cuando se comparan con criterios reconocidos internacionalmente.
LOS ACR (Análisis Cuantitativos de Riesgos)
De modo general, los ACRs contemplan el siguiente alcance:
Figura 1. Ejemplo de cartografía de Trazado de Ducto (ITSEMAP Brasil)
- Descripción del proyecto y de la región: esta primera etapa tiene por finalidad presentar las grandes líneas del proyecto/proceso en análisis, así como las principales características ambientales de la localización del mismo, núcleos de población, áreas ambientalmente sensibles y condiciones climáticas y meteorológicas. En el caso de ductos, por tratarse de proyectos lineales, es importante que todo el trazado sea cartografiado y sean identificados todos aquellos elementos vulnerables que puedan ser afectados en caso de accidente, ya sea por fugas de líquidos a cuerpos de agua, incendios, explosiones o emisiones de gases tóxicos a la atmósfera. La figura 1 presenta un ejemplo de cartografía de un ducto realizado para un ACR, elaborado por ITSEMAP Brasil.
- Características y propiedades de las sustancias: deben ser caracterizadas todas las sustancias
peligrosas involucradas en el proceso
en evaluación. Desde un punto de vista general,
las principales informaciones a presentar son:
- Composición y propiedades físicas y químicas;
- Características de peligrosidad;
- Riesgos de incendio y medidas de protección y combate;
- Parámetros toxicológicos;
- Primeros auxilios;
- Acciones en caso de emergencia.
- Análisis Histórico de Accidentes (AHA): tiene
por principal finalidad respaldar las frecuencias
de accidentes definidas, los tipos de escenarios
y los daños probables, así como sus
causas. Para ello, se consultan bancos de
datos y referencias internacionales de accidentes
como:
- UKOPA (United Kingdom Onshore Pipeline Operator’s Association, UK);
- DOT/OPS (Department of Transportation, Office of Pipeline Safety, USA),
- CONCAWE (Conservation Of Clean Air, Water and the Environment, BE);
- PARLOC (Pipelines and Risers, Loss of Containment, UK);
- MHIDAS (Major Hazardous Incident Data Service, UKAEA);
- EGIG (European Gas Incident Data Group).
- Identificación de escenarios: esta etapa tiene por finalidad identificar las diferentes hipótesis accidentales típicas de la fase de operación del proyecto en estudio. En el caso de los ductos, normalmente se asocian a pérdidas de contención por grandes roturas o aparición de orificios en las tuberías. Para la tipificación de las causas se suelen aplicar diferentes metodologías como: HazOp, FME o, Checklist’s, entre otras. Por otro lado, en estudios de ductos es bastante común el uso del Análisis Preliminar de Peligros (APP).
- Estimación de las frecuencias: se deben estimar las frecuencias anuales de ocurrencia de cada uno de los escenarios accidentales identificados en la etapa anterior, tomando como referencia los registros históricos analizados en el AHA realizado previamente. La elaboración de Árboles de Eventos, como muestra la figura 2, ilustra los diferentes escenarios (evoluciones) accidentales que pueden presentarse a partir de las hipótesis accidentales, y calcula su frecuencia de suceso.
- Cálculo de consecuencias y análisis de vulnerabilidad: las diferentes consecuencias (efectos
físicos) asociadas a los escenarios de accidentes
estudiados se calculan utilizando modelos de
simulación adecuados que representen los fenómenos
estudiados, como incendios, explosiones
y emisiones de sustancias tóxicas. La valoración
de estos efectos se hace en términos de vulnerabilidad
de las áreas afectadas por medio de
ecuaciones del tipo PROBIT (Probabilistic Unit Method).
En general, los rangos de los efectos físicos
considerados, tanto para evaluación de los riesgos,
como para el apoyo en el desarrollo de futuros
planes de respuesta a emergencia, son:
- Radiación térmica: Probits correspondientes a 1%, 50% y 99% de probabilidad de ocurrencia y efectos correspondientes a 3,0 kW/m2.
- Incendio en Nube de Vapor (Flashfire): Límite Inferior de Inflamabilidad (LII).
- Sobrepresión: Probits correspondientes a 1%, 50% y 99% de probabilidad de ocurrencia y efectos correspondientes a 0,05 bar.
En el caso de ductos destinados al transporte de productos líquidos es necesario calcular los volúmenes fugados con anterioridad a la realización de las simulaciones de los efectos físicos. Dependiendo del trazado y extensión del ducto en estudio, este cálculo que puede ser muy complejo incluye además, los aspectos operacionales (tiempos de parada de bombeo de producto y de cierre de válvulas, intermedias y finales).
Figura 2. Ejemplo de Árbol de Eventos en Gasoducto
Todos los proyectos nuevos que afectan al medio ambiente o suponen una amenaza para las comunidades vecinas, deben presentar un Análisis Cuantitativo de Riesgo (ACR).
LeakMAP
Para cubrir tal necesidad, ITSEMAP desarrolló una aplicación informática específica que efectúa estos cálculos, denominada LeakMAP.
De modo general el Programa LeakMAP determina el volumen total fugado en un ducto, considerando la suma del volumen fugado en el tiempo hasta la detección de la fuga y del producido en el vaciado de la columna hidráulica. Así, en estos cálculos se consideran, entre otros, los siguientes parámetros:
- Coeficiente de descarga de la fuga.
- Profundidad de enterramiento de las tuberías.
- Diámetro nominal y espesor de la pared de la tubería.
- Alturas manométricas en la salida y llegada del producto.
- Densidad y presión de vapor del producto transportado.
- Perfil hidráulico del ducto.
- Diámetro del orificio de fuga.
- Tiempo máximo estimado para contención de la fuga.
- Tiempo estimado para la detección de la fuga.
- Tiempo para paralización del bombeo.
- Tiempo necesario para el bloqueo de las válvulas para aislamiento del punto de la fuga.
Como resultado, el programa suministra la tasa inicial de descarga, velocidad inicial de descarga, tiempo de duración de la fuga y volumen total fugado.
El Programa LeakMAP determina el volumen total fugado en un ducto, considerando la suma del volumen fugado en el tiempo hasta la detección de la fuga y del producido en el vaciado de la columna hidráulica.
- Estimación y evaluación de los Riesgos: la
combinación de las frecuencias de ocurrencia
con los efectos físicos estudiados proporciona
una cuantificación de los riesgos, que deben
ser expresados como Riesgo Individual (RI) y
Riesgo Social (RS), éste representado en forma
de curva F-N (frecuencia acumulada x número
de víctimas fatales potenciales).
Para la realización de estos complejos cálculos, ITSEMAP ha desarrollado la herramienta QuantoX con un complemento específico para el análisis de riesgos lineales, como puedan ser los trazados de ductos.
Los niveles de riesgos estimados deben compararse con los criterios de tolerancia establecidos por los Órganos Medioambientales que autorizan y fiscalizan los proyectos, cuyos criterios de RI (riesgo individual de fatalidad por año) están presentados en la Figura 3.
Otro aspecto importante es que para la instalación de ductos adicionales en trazados existentes en los que ya operen otras tuberías destinadas al transporte de sustancias peligrosas, se debe estimar el riesgo total de la franja de terreno afectado. Si el nivel de riesgo acumulado es superior al permitido, se definirá una franja de protección adicional en la que estará prohibida la construcción de edificación alguna, de forma que se garantice la seguridad de las personas en las inmediaciones del ducto, como muestra la figura 4. - Medidas mitigadoras y de gestión de riesgos: son las que se deben definir y establecer en
caso de que los riesgos del ducto en estudio
superen el nivel de tolerancia según los criterios
establecidos en las normas legales de
referencia. Su objetivo es reducir los riesgos
y garantizar el nivel de seguridad necesario.
Por último, es conveniente recordar que antes de
la entrada en operación de un nuevo ducto, el
operador debe haber establecido un Programa de
Gestión de Riesgos (PGR) como forma de garantizar
la puesta en marcha del proyecto de forma
segura y con los riesgos plenamente controlados.
De forma general, el alcance de un PGR contempla:
- Información de seguridad.
- Política de análisis y revisión de riesgos.
- Gestión de modificaciones.
- Mantenimiento y garantía de la integridad de sistemas críticos.
- Normas y procedimientos operacionales.
- Política de capacitación de recursos humanos involucrados en la operación del ducto.
- Procedimientos de investigación de incidentes.
- Programa de auditorías.
- Plan de emergencia.
Figura 3. Criterios de tolerancia de Riesgo Individual para Ductos (CETESB, 2003)
Figura 4. Criterios de Riesgo Individual para Franja no Edificable (IBAMA, 2005)
Antes de la entrada en operación de un nuevo ducto, el operador debe haber establecido un Programa de Gestión de Riesgos (PGR).
Conclusión
El transporte por tubería de productos peligrosos, si bien disminuye notablemente el riesgo respecto de otros modos de transporte presenta unos riesgos residuales con potencial alto impacto en las actividades humanas y en el medio ambiente.
Con el fin de controlar dicho riesgo, tanto las autoridades competentes en la aprobación y supervisión de la operación como las propias compañías operadoras disponen de políticas y criterios para la determinación de los niveles de riesgo admisibles y actuaciones técnicas y de gestión necesarias.
La complejidad de las metodologías de evaluación de riesgo hacen necesario el uso de herramientas específicas, muchas de las cuales ha desarrollado ITSEMAP para satisfacer las necesidades de sus clientes.
