Muestra de un Articulo - 8º Congreso y Exposición Internacional de

GAS Y PETROQUIMICA BASICA
Subdirección de Ductos
8º Congreso y Expo Internacional de
Ductos
Clave: SIG-025
ANÁLISIS ESPACIAL EN EL SISTEMA DE
ADMINISTRACIÓN DE RIESGO EN DUCTOS
Luis R. Chiang Sama, Enrique Rodríguez Betancourta & José Luis Mora Mendozaa
aPemex
Gas y Petroquímica Básica, Subdirección de Ductos, Av. Marina Nacional 329, Col.
Huasteca, Ed. B1, 8º piso, CP 11311, México D,F
RESUMEN
identificó las necesidades de usuario, analizó los
procesos y fuentes de información, se propuso
la estructura de datos y finalmente elaboró un
prototipo para integrar los sistemas SIIA-IAP.
A principios del 2003, como parte de la
evolución del Sistema de Identificación de
Instalaciones y Activos (SIIA), se dio la
vinculación real con el programa Integrity
Assessment Program (IAP), software base para
la administración de riesgo en ductos de PGPB.
En forma paralela se investigó sobre las
diferentes formas en las que la información
puede ser transferida a la base de datos con el
menor número de pasos y tiempo, para lograr
una mayor precisión en la información. Con
esto, se contempla que en un corto plazo se
realice la recolección de datos de protección
catódica con equipos que graben al mismo
tiempo la posición del lugar, aunado a la
información proveniente de interrogadores
remotos al sistema de rectificadores de PGPB.
La Subdirección de Ductos de PGPB inició en
1997 los proyectos IAP y SIIA, enfocados cada
uno a diferentes aspectos del sistema de
transporte por ductos de PGPB. El SIIA se utilizó
para dar respuesta inmediata a la entidad
reguladora de PEMEX (CRE) y a diferentes
requerimientos de información de PGPB. El IAP
fue utilizado para obtener índices de riesgo que
han sido usados para desarrollar programas de
mantenimiento y soportar decisiones en cuanto
a la planeación, asignación y distribución de
recursos económicos y materiales.
Con el paso del tiempo se detectó la
de contar con datos del SIIA en
viceversa, haciéndose necesaria
estructura de datos para satisfacer
sistemas.
Aunque el prototipo diseñado SIIA-IAP contiene
diferentes capas de información, se usa como
base la cartografía en escala 1:200,000, ya que
con esta es posible obtener información
suficiente sobre el entorno de los ductos,
permite llevar a cabo el análisis espacial de
índices de corrosión interior; corrosión exterior;
movimiento del suelo; terceras partes; diseño y
materiales; operación del sistema; impacto en el
negocio, en la población y en el medio ambiente;
y riesgo total de falla y consecuencias.
necesidad
el IAP y
una sola
a los dos
Aplicando la metodología típica en desarrollo de
sistemas, la Subdirección de Ductos de PGPB
INTRODUCCION
1
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Subdirección de Ductos
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El propósito de este trabajo es mostrar cómo el
IAP y SIIA han evolucionado en la Subdirección
de Ductos de PGPB, hasta llegar al punto de
integrarlos como un solo sistema.
Las instalaciones de los sistemas de transporte
por ducto
siempre están asociadas a su
geografía. El mantenimiento de los ductos de
transporte, la construcción, operación de las
estaciones de bombeo, de compresión y
emergencias, son algunos de los ejemplos que
se asocian y consultan frecuentemente con su
geografía. El tipo de sistema que se utiliza para
manipular esta información es un Sistema de
Información Geográfica (GIS por sus siglas en
inglés).
NOMENCLATURA
SIIA: Sistema de Identificación de Instalaciones
y Activos
LOF: Probabilidada de falla
ROF: Riesgo de falla
La administración de riesgo en ductos se ha
convertido con el paso del tiempo en una valiosa
herramienta para ponderar los riesgos que
afectan o pudiesen afectar la óptima operación
de un ducto, y para jerarquizar los recursos
económicos, humanos y materiales en los
programas de mantenimiento. La administración
de riesgo en ductos también soporta los
estudios de riesgo requeridos por las
autoridades y aseguradoras. Uno de los
programas utilizados en PGPB para llevar a
cabo estos análisis es el IAP, mismo que
procesa más de 200 variables entre las que se
encuentran desde el diseño hasta la operación y
mantenimiento de los ductos. El IAP
proporciona siete valores numéricos que
permiten evaluar el impacto que un evento no
deseado pudiese ocasionar incluyendo su
probabilidad de falla.
DESARROLLO
En muchas ocasiones los usuarios finales del
IAP y SIIA, pierden de vista que la interacción de
la información contenida en ambos sistemas
debe ser conjuntada para llevar a cabo análisis
detallados en diferentes puntos de interés sin
tener que introducir datos adicionales.
Las consecuencias de un accidente e incidente
se pueden medir fácilmente por sus costos,
considerando los costos directos e indirectos
que se pueden presentar en un accidente. Entre
los costos directos se incluyen entre otros los
ocasionados por la pérdida de una instalación
y/o del producto transportado, pago de
indemnizaciones y multas y pagos a terceros
Con la metodología que PGPB ha implantado en
la administración de riesgo en sus ductos, se
puede comparar y jerarquizar la efectividad y la
relación costo/beneficio de diferentes escenarios
de actividades específicas de operación y
mantenimiento. Para obtener esto, fue necesario
determinar los factores de riesgo que pueden
afectar las instalaciones de la Subdirección de
Ductos. El riesgo se define con la probabilidad
de que un evento se presente y la consecuencia
que éste origine. Las tres preguntas básicas que
se deben determinar para definir un riesgo son:
1. ¿Qué puede salir mal?
2. ¿Qué tantas posibilidades hay de que se
presente?
3. ¿Cuáles son sus consecuencias?
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para llevar a cabo las reparaciones necesarias.
Entre los costos indirectos destacan aquellos
orientados hacia la recuperación de la confianza
en la empresa por parte del público, socios
comerciales y de las autoridades mismas.
Figura 1. Ejemplo de valores de riesgo de falla y
bandas de riesgo
Aunque la información obtenida normalmente se
analiza utilizando gráficas de columnas, barras y
líneas, junto a largos reportes alfanuméricos, su
interpretación se facilita utilizando el SIIA, ya
que este además de presentar la información en
forma gráfica, permite al usuario llevar a cabo
tareas que no son posibles ejecutar en otro tipo
de sistemas.
Una vez determinado el riesgo, se le asigna a
éste un valor que representa a ese riesgo
asociado a un accidente.
En PGPB se utilizan mas de 200 variables para
determinar siete factores de riesgo: corrosión
interior (IC); corrosión exterior(EC); diseño y
materiales (DM); movimiento del suelo (GM);
terceras partes (TP); operación del sistema
(SO); y fractura por esfuerzo de corrosión (OT).
Con los factores de riesgo se determinan los
valores de probabilidad de falla (LOF) y
consecuencia de falla (COF); índices de impacto
en la población (IAP), en el medio ambiente
(IOE) y en el negocio (IOB) y finalmente el
riesgo de falla (ROF).
Cabe aclarar que la definición de las bandas de
riesgo se realiza basándose en datos
estadísticos propios de cada compañía y no
necesariamente los valores con los que se
conforman las bandas de riesgo para PGPB son
aplicables para otras empresas dedicadas al
transporte por ducto.
Por otra parte el SIIA cuenta con información
espacial y alfanumérica de más de 100 ductos,
de más de mil instalaciones asociadas a estos
ductos y derechos de vía en los que estos se
alojan. El SIIA también cuenta con información
espacial y alfanumérica del entorno incluyendo
vías de comunicación, poblaciones de menos de
mil habitantes, zonas urbanas, división política
estatal y municipal y cuerpos de agua y ríos.
Los valores calculados se comparan para
determinar tres bandas de riesgo: tolerable,
administrable y no tolerable (figura 1).
Riesgo de Falla
35
La información del entorno está organizada en
más de 200 capas utilizando cartografía de
diferentes
escalas:1:4’000,000,
1:200,000,
1:40,000, 1:20,000, 1:10,000 y 1:5,000. Dadas
las características de los sistemas de
información geográfica, el SIIA cuenta con
fotografías, videos, planos y documentos
adicionales relacionados con las instalaciones,
ductos y derechos de vía.
30
No tolerable
Costo por evento
25
20
15
Administrable
10
5
0
Tolerable
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Kilom etraje
3
Durante la implantación y desarrollo del SIIA se
realizó el levantamiento por GPS por el método
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diferencial,
de
todas
las
instalaciones
superficiales de los ductos de PGPB, para
ubicar las válvulas de seccionamiento y trampas
de diablos con una precisión de ± 40 cm. Desde
hace tres años en las inspecciones interiores
con equipo instrumentado se determina el
posicionamiento de ductos con precisión de ± 50
cm.
desarrolló para un ambiente Windows 9X, 2000
y NT
La base de datos del SIIA ha permitido
almacenar una gran cantidad de información,
por lo que este sistema, se ha convertido a
través del tiempo en el archivo histórico del IAP.
La magnitud de la información contenida en el
SIIA se puede inferir fácilmente si se toma en
cuenta que con el IAP se generan 7 factores de
riesgo, 3 valores de impacto, la probabilidad de
falla, la estimación de consecuencia de falla y
se determina el riesgo para cada kilómetro de
los sistemas de transporte por ducto, por lo
menos dos veces al año.
Los
principales
fueron:
Ante esta situación, la Subdirección de Ductos
de PGPB fijó los nuevos estándares o
lineamientos que deben tomarse en cuenta en
la actualización del IAP Y SIIA, objeto de este
trabajo.
lineamientos
establecidos
1. Utilizar la misma base de datos para IAP y
SIIA.
2. Mejorar el tiempo de respuesta del sistema
3. Dividir el sistema en módulos para consultar
información de los siguientes grupos:
a. Ductos, instalaciones y derechos de vía
b. Riesgos y consecuencias
c. Mantenimiento
d. Imágenes
e. Administración de información espacial
4. Utilizar tecnología lo más actualizada posible
para el SIIA que soporte, en la mayor
medida, las tendencias en el desarrollo
tecnológico.
5. El sistema debe proporcionar información
aún cuando no haya comunicaciones con el
servidor central.
En empresas como PGPB, los sistemas
informáticos nunca permanecen estáticos y
evolucionan de acuerdo a los avances
tecnológicos más recientes y necesidades de
información de los usuarios.
El cambio reciente de equipamiento de los
usuarios de PGPB, incluyó la actualización de
sistemas operativos y software instalados en las
computadoras. Las consecuencias de un cambio
de sistemas operativos ha representado
inconvenientes para la operación del IAP y SIIA,
ya que algunos usuarios cuentan con sistema
operativo Windows XP y otros aún tienen
Windows 2000 o Windows NT. El problema
principal es que el módulo de administración del
SIIA no puede ser utilizado con el sistema
operativo WINDOWS XP, ya que este se
Para atender esta situación, el área de
Tecnologías de Información del Instituto
Mexicano del Petróleo y la Subgerencia de
Tecnología de PGPB, diseñaron un plan de
mantenimiento integral al sistema, que consiste
en llevar a cabo tareas de mantenimiento y
actualización en todos los niveles del SIIA.
Para esto fue necesario actualizar las licencias
necesarias para el funcionamiento del SIIA y
actualizar toda la información espacial con la
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que se contaba en el sistema, implicando la
homologación de cada uno de los elementos
espaciales y cartas geográficas en sus
diferentes escalas para cada uno de los temas
relacionados con el entorno de los ductos.
La descripción del análisis utilizando la nueva
herramienta se realiza tomando como referencia
el LPG 24” – 20” – 14” Cactus – Guadalajara,
específicamente en el área de Ciudad Mendoza,
localidad en la que se presentó recientemente
un serio siniestro originado por condiciones
metereológicas extremas.
Durante la fase de planeación del proyecto de
actualización y mantenimiento del SIIA, se
detectó la necesidad de escribir nuevamente
todo el código del sistema y se tomó la decisión
de rediseñar la interfaz con el usuario,
incluyendo una serie de mejoras, entre la que
destaca la optimización del desempeño.
A) Ubicación del lugar del accidente.
En los primeros momentos de la emergencia la
información no era muy precisa, ya que este
evento fue ubicado con los siguientes datos:
A continuación se describe paso a paso el
proceso que se sigue en PGPB para analizar
espacialmente la información relacionada con la
administración de riesgo utilizando el nuevo
sistema SIIA-IAP (figura 2). No se omite aclarar
que las pantallas que se muestran en este
trabajo son resultado del prototipo utilizado en la
actualización del SIIA, por lo que éstas serán
sensiblemente distintas con las que el sistema
contará a partir del año 2004.
“LPG ducto 24”Ø, entre las estaciones de
bombeo Ciudad. Mendoza y Maltrata, en
cruzamiento con arroyo, frente al poblado
Balastrera, del otro lado de la autopista”.
Sin embargo, esta información fue suficiente
para ubicar con precisión el lugar del accidente.
Dado que las instalaciones de PGPB están
ubicadas con GPS, fue necesario únicamente
ubicar el poblado, autopista y tramo de ductos
donde ocurrió el incidente apoyándose
en
cartografía digital, y una imagen de satélite
(figura 3).
Figura 2. Prototipo SIIA-IAP: Pantalla inicial
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25
20
ROF
15
10
5
477.843478.843
476.843477.843
475.843476.843
474.843475.843
473.843474.843
472.843473.843
471.843472.843
470.843471.843
469.843470.843
0
Kilometraje
Figura 4. Perfil de Riesgo del tramo Ciudad. Mendoza –
Maltrata del LPG 24”-20”-14” Cactus - Guadalajara.
Figura 3. Prototipo SIIA-IAP: Determinación de la zona de
la explosión.
C) Confirmación de que los valores contenidos
en el prototipo SIIA-IAP fueran los más
recientes.
B) Obtención de información de administración
de riesgo en ductos.
Para realizar esto fue necesario únicamente
comprobar que los resultados del IAP se
presentarán correctamente en pantalla y bastó
con abrir el diálogo del sistema para buscar el
ducto en cuestión y seleccionar el tramo de
interés. En la Figura 5 se muestra gráficamente
la ubicación del ducto y datos generales como
kilometraje inicial, kilometraje final, longitud,
nivel de riesgo y riesgo de falla promedio (ROF).
A través del IAP se llevó a cabo una evaluación
para obtener los factores y valores de riesgo, en
el tramo en cuestión. En el diseño del IAP se
proporciona únicamente datos numéricos para
cada intervalo o segmento de ducto que el
usuario determina de acuerdo a sus
necesidades. En este caso, se determinaron
segmentos de un kilómetro de longitud para el
tramo comprendido entre las estaciones de
bombeo de Ciudad Mendoza y Maltrata. En la
figura 4 se presentan los valores de riesgo de
falla (ROF). Las líneas horizontales representan
los límites inferior y superior de la banda de
riesgo administrable. Cuando el valor de riesgo
de un segmento sobrepasa el límite superior, se
lleva a cabo un análisis más detallado para
determinar las acciones inmediatas a tomar para
reducir su riesgo.
Cuando se selecciona el tramo, se muestra su
longitud junto con los kilometrajes en paréntesis,
el ROF promedio del tramo y el año en el que
se llevó a cabo la evaluación. El sistema permite
realizar acercamientos proporcionando un
mayor detalle geográfico en el que se puede
apreciar rápidamente la información de
administración de riesgo.
En la imagen de la figura 5 se muestra
claramente que el tramo seleccionado
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representado en color amarillo se encuentra en
riesgo administrable. Si parte o la totalidad del
tramo seleccionado del ducto se encontrara en
riesgo tolerable aparecerían los segmentos en
color verde y si el ducto se encontrara en riesgo
no tolerable los segmentos aparecerían en color
rojo. La línea azul indica el segmento
seleccionado en el sistema. En el diálogo de la
derecha se presenta el detalle de los valores
provenientes
del
IAP
del
segmento
seleccionado.
piedras y lodo debida a lluvias intensas, se
localizaron los cruzamientos con vías de
comunicación, ríos y cuerpos de agua, utilizando
diferentes elementos geográficos en función del
tramo del ducto. Se determinó que este tramo
del ducto cruza con cuatro vías de comunicación
y un río.
Como complemento a esto y con la finalidad de
ajustar la información espacial, se obtuvo
información proveniente de campo para ubicar
con mayor precisión el punto del evento en
cuestión y de una parte de la trayectoria del río
en aproximadamente 2 kilómetros, con
levantamientos GPS.
Para determinar el estado del ducto antes del
accidente, se cargaron en el SIIA- IAP los
resultados realizados el año inmediato anterior
de
la
última
inspección
con
equipo
instrumentado.
Al analizar esta información en el SIIA-IAP, se
observó que en el lugar de la explosión, se
había realizado en fecha reciente la reparación
de una área de abolladuras mediante la
colocación de una envolvente.
Figura 5. Prototipo SIIA-IAP: Pantalla de consulta con el
tramo de ducto seleccionado.
En la figura 6 se presentan en una sola pantalla
los resultados del tramo analizado. En la parte
superior izquierda, se encuentra el diálogo que
muestra los resultados de los cruzamientos; en
la parte superior derecha los datos del tramo
incluyendo nombre del ducto, producto
transportado, nombre y kilometrajes del inicio y
fin del tramo afectado, especificación y espesor
nominal de la tubería, presión de diseño y los
años de construcción e inicio de operación del
ducto, en la parte inferior izquierda el listado de
las indicaciones reportadas por el equipo
instrumentado que habían sido reparadas hasta
Con las imágenes aquí presentadas se puede
apreciar como el SIIA-IAP toma relevancia en el
análisis de información, ya que este puede
llevarse a cabo espacialmente.
D) Análisis de la información con respecto al
entorno del ducto.
Dado el tipo de fenómeno meteorológico que
ocasionó el accidente, llamado “barrancada”, la
cual es una avenida extraordinaria de agua,
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esa fecha, y en la parte inferior derecha una
ventana de diálogo que presenta la información
sobre la reparación realizada con datos de la
indicación, fecha de reparación, hallazgos,
formas de reparación y compañía que realizó la
reparación.
operación, ya que el riesgo de falla (ROF =8.57)
estaba clasificado como riesgo administrable.
Otra función de análisis que se contempla en el
SIIA-IAP es generar áreas de influencia o
extensión del área afectada térmicamente por
una explosión, a través de la generación de un
gráfico de ciertas características en un punto
específico.
En la figura 7 se muestra el área afectada por
radiación térmica en la que se determinó la
extensión de los daños al entorno. La geometría
del polígono se determinó en función de las
condiciones del terreno, ubicación y profundidad
del ducto con respecto al cauce del arroyo, tipo
de infraestructura cercana al sitio (autopista) y
condiciones atmosféricas, entre otros.
Figura 6. Prototipo SIIA-IAP: Pantalla con diálogos de
consulta.
El sistema es capaz de desplegar los
documentos asociados a cada una de las
indicaciones, para lo cual se cuenta en el
diálogo de reparaciones con un espacio en el
que estos son listados e inclusive abiertos
cuando se de doble clic a uno de éstos
documentos. Esta función del SIIA-IAP está
limitada únicamente por los programas con los
que se cuente en el equipo en el que se esté
realizando el análisis.
Figura 7. Prototipo SIIA-IAP: Pantalla de consulta con zona.
Como se puede observar en la figura 6, el LPG
24” – 20” – 14” Cactus – Guadalajara,
específicamente en el tramo del accidente de
Ciudad Mendoza, se encontraba antes de la
emergencia en condiciones adecuadas de
Con la finalidad de comprender la causa del
accidente, se analizó con el SIIA-IAP, la
información relacionada con la topografía del
terreno en donde ocurrió el accidente. PGPB
cuenta actualmente con cartografía digital con
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curvas de nivel a cada 50 metros, con la que es
posible analizar en forma general la
configuración de áreas.
En las figuras 8 y 9 se muestran los análisis
realizados en la región comprendida entre el
Pico de Orizaba y Ciudad Mendoza, en la que
se puede observar que en el lugar donde ocurrió
el accidente existe una pendiente pronunciada
que incrementó la magnitud del fenómeno
metereológico.
Figura 9. Vista sur-norte del Pico de Orizaba con los ductos
de PGPB.
CONCLUSIONES
1.
El diseño del sistema SIIA – IAP es una
herramienta poderosa para PGPB, que
permite visualizar y analizar información
en forma precisa relacionada con la
información y riesgos de ductos e
instalaciones y que deja en el olvido el
análisis por gráficas y reportes escritos en
diferentes formatos.
2.
El análisis de la información utilizada en el
sistema SIIA –IAP, demostró que el evento
metereológico que ocasionó el accidente
fue extraordinario, mismo que era difícil
predecir y considerar durante el diseño y
construcción de los ductos afectados.
3.
La concepción del sistema SIIA-IAP es
producto de varios años de trabajo en los
que se ha recopilado información para el
IAP y SIIA, adquirido imágenes satelitales
Figura 8. Región comprendida entre el Pico de Orizaba y
Ciudad Mendoza en donde se muestran en color claro los
ductos de PGPB y en azul los ríos. Los puntos a lo largo de
los ductos son las instalaciones superficiales.
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y cartografía y se han realizado
inspecciones interiores a los ductos con
equipo instrumentado, entre otros.
AGRADECIMIENTOS
A todo el personal técnico de los 17 centros de
trabajo y Gerencia de Mantenimiento de la
Subdirección de Ductos de PGPB, que
aportaron y validaron información contenida en
el IAP y SIIA, incluyendo a los que participaron y
lo siguen haciendo en las diferentes fases de
esos proyectos como proveedores, analistas,
diseñadores, programadores y administradores.
REFERENCIAS
1.
2.
3.
SIIA- fase I, Subdirección de Ductos,
PGPB, 1998 – 2000.
SIIA fase II, Subdirección de Ductos,
PGPB, 2000 – 2001.
Prototipo SIIA – IAP, Subdirección de
Ductos, PGPB, febrero – marzo 2003.
10