paper aplicacion tecnologia inspeccion basada en riesgo ibr

Aplicacin de la Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes

ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos en la Industria del Petrleo y Gas

Matern L. Elisal de J., Rojas M. Elimar A., Gutierrez U. Edwin E., Hernandez M, Jos A.

Reliability and Risk Management S.A C.V Villahermosa, Tabasco-Mexico -2014.

Telfonos: (52) 19933168602 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected],

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Resumen El presente trabajo presenta las experiencias adquiridas durante la aplicacin de la Tecnologa Inspeccin Basada en Riesgo (IBR), la cual representa un enfoque sistemtico basado en las prcticas recomendadas API-RP-580, 581, 571 y otros estndares internacionales que tiene como objetivo minimizar la exposicin al riesgo de los equipos estticos de las plantas del de la Industria del Petrleo y Gas, mediante la optimizacin del uso de los recursos de inspeccin, permitiendo establecer frecuencias y alcance de las inspecciones con base en la valoracin del comportamiento histrico, mecanismos de deterioro, caractersticas de diseo, condiciones de operacin, mantenimiento, inspeccin y polticas gerenciales tomando en cuenta al mismo tiempo la calidad y efectividad de la inspeccin, as como las consecuencias asociadas a las potenciales fallas. Esta tcnica adicionalmente permite optimizar los programas de inspeccin en marcha a travs de la determinacin de los puntos de inspeccin conocidos como TML y requeridos por cada equipo, de acuerdo a los mecanismos de deterioro presentes, los niveles de riesgos y las tasas de corrosin presentes. La metodologa de IBR es una tcnica de anlisis de riesgo semi-cuantitativa y cuantitativa. La tcnica semi-cuantitativa representa una manera rpida de dar prioridad de jerarquizar los activos basados en el nivel de riesgo. El mtodo cuantitativo permite una determinar una mejor determinacin de los niveles de riesgo de los equipos de proceso, incluidas las tuberas, mediante el clculo de valores de probabilidad y consecuencia para cada componente. Con la implementacin de estas Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) podemos destacar, la optimizacin de los recursos de mantenimiento con el diseo de planes de inspeccin para equipos acordes a su condicin, mecanismos de deterioro presente y nivel de riesgo actual, adicionalmente esta tcnicas permiten reducir los niveles de riesgo de las operaciones relacionadas con cada proceso en la Industria del Petrleo y Gas. Durante el desarrollo y aplicacin de estas tcnicas se implementaron otras normativas internacionales como las aplicadas en empresas del Medio Oriente, a las cuales haremos referencia en este estudio. Palabras claves: Condicin, CML, Equipo, Esttico, IBR, Inspeccin, Inspeccin en Marcha, Mantenimiento, Monitoreo de Condicin, Optimizacin, Punto de Medicin, Riesgo, Tecnologa, TML.

1.- INTRODUCCION En el mundo industrial una de las mayores preocupaciones recae sobre el diseo, seleccin y determinacin de una adecuada poltica y estrategia de mantenimiento e inspeccin de los equipos estticos, ya que estos tienen como riesgo la posibilidad de presentar una fuga externa del producto manejado y las consecuencias asociadas a la misma; como parada de alguna lnea productiva, costos asociados a daos ambientales ocasionados, prdidas de productos, mantenimiento o cambio de la estructura daada, adems de comprometer la seguridad del personal que labora en las cercanas del equipo o tubera, es por esto que a fin de reducir los niveles de riesgos asociados y costos operacionales, se hace necesario implementar metodologas y tcnicas que permiten controlar, optimizar, prevenir y predecir la ocurrencia de falla en equipos estticos; debido a esta situacin actualmente se est implementando una Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos, basados en estndares internacionales como la prctica recomendada API-RP-580 y 581, y el uso de normas, estndares y prcticas recomendadas API como las 353, 570, 571, 574, 579, 650, 653, 1160 y ASME B31.3, 31.4, 31.8 y 31.8S, adicionalmente otros estndares de empresas del Medio Oriente (Arabia Saudita). Esta metodologa se aplica a equipos estticos como circuitos de tuberas, recipientes a presin, intercambiadores, torres, y tanques de almacenamiento, cuyo objetivo es definir los niveles de riesgo de cada equipo, basados en la caracterizacin de la condicin actual, mecanismos de degradacin o deterioro, caractersticas de diseo, condiciones de operacin, calidad y efectividad de las actividades de mantenimiento e inspeccin y las polticas gerenciales, as como las consecuencias asociadas a las potenciales fallas. Una vez definida la jerarquizacin de los equipos o tuberas de acuerdo a su nivel de riesgo, se determinan las actividades de inspeccin y frecuencias o fechas de ejecucin, considerando los mecanismos de deterioro presentes y como punto final se realiza una optimizacin del programa de inspeccin en marcha OSI, lo cual permite determinar la cantidad requerida de puntos de inspeccin para cada equipo o circuito de tuberas. 2.- ANTECEDENTES El presente estudio resume el resultado de la aplicacin de la Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) a instalaciones costa afuera (Off-Shore) y Costa Dentro On-Shore en diferentes empresas del

ramo de la industria del Petrleo y Gas en pases como Venezuela, Mxico, Colombia y Arabia Saudita. Originalmente estas instalaciones tenan planes de inspeccin para sus equipos estticos, desarrollados sobre estudios y criterios tradicionales, as como tambin basados en experiencias de expertos conocedores del desempeo de equipos estticos o de mecanismos de deterioro presentes en estos procesos productivos; dada esta oportunidad de mejora se decidi aplicar esta metodologa o Tcnica de Inspeccin Basada en Riesgo, logrndose el desarrollo y optimizacin de nuevos Planes y puntos de Inspeccin, adecuados a la condicin actual, mecanismos de deterioro y nivel de riesgo actual; esto a su vez permiti la reduccin del nivel de riesgo general de las instalaciones y de sus equipos. 2.- MARCO CONCEPTUAL. Definicin de Riesgo: El riesgo es un trmino de naturaleza probabilstica, que se define como egresos o prdidas probables consecuencia de la posible ocurrencia de un evento no deseado o falla. En este simple pero poderoso concepto coexiste la posibilidad de que un evento o aseveracin se haga realidad o se satisfaga, con las consecuencias de que ello ocurra. Matemticamente el riesgo asociado a una decisin o evento viene dado por la expresin universal:

Riesgo(t) = Prob. de Falla(t) x Consecuencias (1)

Basados en esta ecuacin, se puede observar que el nivel de riesgo puede ser variable, de acuerdo a una disminucin o incremento de la frecuencia de falla, o disminuyendo o incrementando las consecuencias. Es importante resaltar que de acuerdo a la experiencia sobre la determinacin del riego, las acciones dirigidas a disminuir la frecuencia de ocurrencia de fallas son ms factibles que las dirigidas a disminuir las consecuencias ya que esta ultimas involucran mayores inversiones o esfuerzos y decisiones de altos niveles gerenciales.

El anlisis de la ecuacin de riesgo, permite entender el poder de esta figura de mrito o indicador para el diagnstico de situaciones y la toma de decisiones. A travs de este indicador, pueden compararse situaciones y escenarios que bajo una perspectiva cotidiana resultaran dismiles, pero bajo ciertas circunstancias deben evaluarse y considerarlas en un proceso de toma de decisiones. Por ejemplo, podra utilizarse para discernir entre una accin de mantenimiento a equipos estticos

Matern Elisal., Rojas Elimar, Gutierrez Edwin. 3

con frecuencias de fallas bajas pero con consecuencias tradicionalmente muy altas. Inspeccin Basada en Riesgos La Inspeccin Basada en Riesgos es una metodologa sistemtica que se apoya en las normas o estndares internacionales como API RP 580/581/571, cuyo objetivo es definir los planes de inspeccin basados en la caracterizacin probabilstica del deterioro y el modelaje probabilstico de la consecuencia de una falla (caracterizacin del riesgo). Esta metodologa se enfoca en el estudio del deterioro de la pared de un contenedor de fluido que puede resultar en la prdida de la funcin de contencin del fluido presurizado, es decir, en una fuga de producto al medio ambiente. Como todos los anlisis de riesgo, el IBR implica el clculo de probabilidades de falla y modelaje de las consecuencias de la misma. Para el clculo de las probabilidades de falla, el IBR provee una metodologa que considera los siguientes criterios: Espesor remanente. Tasa de corrosin. Calidad / frecuencia de inspeccin.

Para el modelaje de las consecuencias, la metodologa IBR considera los siguientes criterios:

Tipo de fluido. Sistemas de mitigacin existentes. Inventario de producto (volumen).

A continuacin se muestra un esquema general de la Metodologa de Inspeccin Basada en Riesgo:

Figura 1. Etapas y Fases de la Metodologa de IBR.

La siguiente figura muestra los diferentes aspectos que son tomados en cuenta para la caracterizacin del riesgo en los estudios de IBR.

Figura 2. Factores que intervienen en la caracterizacin

del riesgo en la metodologa IBR En la metodologa de IBR se utiliza una matriz de 5 x 5 que grficamente permite la ubicacin del nivel de riesgo de los equipos analizados. Esta matriz presenta cuatro niveles de clasificacin de riesgo que son: riesgo bajo representado tpicamente en color blanco o verde, riesgo medio presentado en amarillo, riesgo medio alto graficado en naranja y alto riesgo mostrado en rojo.

Figura 3. Matriz de Riesgo segn IBR El producto de los valores de la probabilidad de falla y consecuencias permite determinar el nivel de riesgo asociado a cada equipo o circuito de tubera. Con estos resultados se puede construir una lista jerarquizada de equipos basada en el riesgo calculado, la cual es usada para la optimizacin de los planes de inspeccin. Una vez obtenido los niveles de riesgo de los equipos y circuitos de tuberas se procede a disear los planes de inspeccin as como la optimizacin de los puntos de inspeccin del Plan de Inspeccin en marcha.

3.- METODOLOGIA Y APLICACION.


A continuacin se define y desarrollan cada uno de los pasos de la metodologa Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos: 3.1.- DEFINICIN DEL SISTEMAS O EQUIPOS A APLICAR LA METODOLOGIA: Consiste en la delimitacin o seleccin de los sistemas, subsistemas y equipos o circuitos de tuberas a los cuales se les aplicara la metodologa de inspeccin basada en riesgo. 3.2.- RECOLECCIN DE LA INFORMACIN TCNICA REQUERIDA PARA EL DESARROLLO DEL ESTUDIO: En esta etapa se obtendr, capturar y evaluar los datos tcnicos e informacin necesaria para poder establecer la base del anlisis necesaria a fin de desarrollar el mapeo de riesgos y el Plan de Inspeccin basado en riesgo (IBR). Se tomara en consideracin la informacin relativa al diseo, fabricacin, instalacin, operacin y mantenimiento de los equipos y componentes de la instalacin. As como la informacin disponible en cuanto a los antecedentes de registros de inspeccin. Para organizar toda esta informacin tcnica, se dispone de bases de datos o Spreadsheet que permite descargar toda la informacin requerida por los software para determinar los niveles de riesgo de los equipos y circuitos de tuberas y as como tambin para mantener un registro de las fuentes consultadas. La revisin y captura de datos es una etapa en la que es susceptible introducir errores, por lo que se cuentan con los procedimientos de aseguramiento de calidad necesarios para esta etapa. A continuacin se lista las fuentes de informacin ms importante para el desarrollo de este estudio: - Diagramas de flujo de proceso (DFPs o PFD's)

- Diagramas de tubera e instrumentacin (DTI's o P&ID).

- Planos Generales de la Plataforma (Plot Plans).

- Historia y registro de las inspecciones realizadas a los equipos y tuberas.

- Caracterizacin del fluido o fluidos de los sistemas.

- Hojas de especificacin de equipos.

- Hojas de seguridad de las substancias de proceso.

- Bitcora o Reportes de mantenimiento.

- Estudios previos de Riesgo.

- Cualquier otra informacin tcnica que contribuya al desarrollo del estudio.

En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de una base de Datos o Spreadsheet, donde es descargada toda la informacin tcnica requerida para el desarrollo del estudio de IBR, de acuerdo a la Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos.

Figura 4. Base de Datos o Spreadsheet.

3.3.- SISTEMATIZACIN DE LA INSTALACIN: El proceso de sistematizacin de una planta, consiste en la divisin de una instalacin o complejo en unidades menores de proceso que faciliten su anlisis y evaluacin. La unidad de estudio ser el equipo o circuito de tubera de proceso. La sistematizacin se debe realizar tomando en cuenta los siguientes 2 conceptos: Grupos de inventario: Se define como un grupo de equipos que pueden ser aislados remotamente o no mediante vlvulas. Se asume que el inventario total de todo el grupo de inventario est potencialmente disponible para fugar. El concepto del grupo del inventario se utiliza en el clculo para determinar el rea de consecuencias.

Esta metodologa busca determinar el mximo inventario disponible para fugar en caso de una falla. Se asume que todo el inventario del grupo est disponible para fugar por cualquiera de los equipos que lo integran en caso de que se presente una fuga de material. En el siguiente figura se muestra un ejemplo del establecimiento de un grupo de inventario.


Figura 5. Grupo de Inventario.

Figura 6. Ejemplo de un Grupo de Inventario.

Se deber asumir como dueo del grupo de inventario el equipo esttico de mayor relevancia que corresponda.

Los sistemas de lneas, filtros pequeos generalmente formaran parte de un grupo de inventario nunca generaran nombres del grupo, a excepcin de lneas o cabezales principales.

Los elementos que definirn los lmites de los equipos preferiblemente sern, vlvulas de bloqueo automticas, vlvulas de bloqueo manuales, vlvulas de seguridad y en ltima instancia vlvulas unidireccionales.

Lazos de corrosin: Otro de los criterios principales e indispensables para la conformacin de los equipos o circuitos es el de lazos de corrosin, el cual por definicin establece que los equipos asociados a un mismo lazo de corrosin presentan materiales, condiciones operacionales y mecanismos de deterioro similares. En el siguiente figura se muestra un ejemplo del establecimiento de un lazo de corrosin.

Figura 7. Ejemplo de un Lazo de Corrosion. A continuacin se mencionan algunas de las consideraciones para definir o determinar los lazos de corrosin: Tipo de componente, ya sea equipo de proceso circuito de tubera.

Condiciones de operacin.

Tipo de servicio de circuito y/o equipo.

Materiales de construccin.

Localizacin de vlvulas de corte o aislamiento.

Composicin qumica de la sustancia manejada.

Aislamiento trmico.

En la etapa de diseo de los Lazos de Corrosion se deben identificar y evaluar los mecanismos de dao presentes en los equipos y circuitos de tuberas, para ello es importante apoyarse en la Norma API 571, que nos permite evaluar todos las Variables o Drivers que nos ayudan a establecer si un mecanismo est presente o no.

Con la sistematizacin, cada equipo o circuito de tubera es entonces la unidad de estudio de riesgo y le corresponde un plan de inspeccin en particular, dependiendo del nmero y tipo de mecanismos de dao que ste pueda tener. Estos elementos son tratados de manera individual, de modo que cada uno recibe un trato particular y especfico. Otro aspecto importante durante el proceso de sistematizacin es el establecimiento de una taxonoma para mantener una estructura reproducible, confiable y ordenada que permita identificar a cada uno de los lazos y grupos de inventarios que se han clasificado y numerado de acuerdo a una taxonoma especfica para cada caso. Esta taxonoma deber posees la siguiente estructura recomendada:


Nivel 1 Iniciales IBR, para hacer referencia a un estudio de inspeccin basada en riesgo.

Nivel 2 Iniciales para identificar el tipo de la instalacin.

Nivel 3 Iniciales para identificar el nombre de la instalacin.

Nivel 4 Identificacin para el nombre de la planta.

Nivel 5 Tipo de componente, c para circuito de tubera y e para equipo de proceso.

Nivel 6 Iniciales para el tipo de servicio del circuito de tubera o equipo de proceso.

Nivel 7 Nmero consecutivo para cada nodo.

3.4.- VALIDACIN DE LA INFORMACIN.

Es beneficioso para la calidad de un anlisis del IBR y de cualquier estudio asegurar que los datos estn actualizados y validados por personas capacitadas en las reas especficas.

La necesidad de garantizar la informacin es mltiple, dado a que existen documentos, diagramas y planos no actualizados que no reflejan la realidad de la instalacin, la falta de trazabilidad de las inspecciones, errores de los inspectores y muchas otras fuentes que pueden afectar negativamente la exactitud de los resultados de este tipo de estudio.

Es por ello que se requiere emplearse esfuerzos orientados a reducir estas fuentes de error, por lo que se ejecutan las siguientes acciones:

Confrontacin fsica de los diagramas y dibujos. Reuniones de validacin con los expertos de cada rea. Comparacin entre las magnitudes de las velocidades de deterioro registradas con base en las inspecciones y las esperadas o registradas en la bibliografa o en Instalaciones similares. Verificacin de las variables operacionales en los cuartos de control. La actualizacin de la informacin se limita a considerar todas las lneas y equipos existentes en las instalaciones y descartar aquellos que han sido retirados de servicio, con el fin de generar los planes de inspeccin y acciones de mantenimiento acordes a la realidad operacional y evitando generar planes y acciones no necesarias as como el almacenamiento de datos confiables. 3.5.- IDENTIFICACIN Y EVALUACIN DE LOS MECANISMOS DE DAO.

Para analizar el efecto del dao producido durante la operacin y la inspeccin en la probabilidad de la deteccin de los defectos o fallas se ejecutan los siguientes pasos: Se determina la velocidad y severidad del dao. Se determina el nivel de confianza en la severidad de los daos. Se determina la eficacia de los programas de inspeccin. Se calcula el efecto del programa de inspeccin en el mejoramiento del nivel de determinacin de los daos. Se calcula la probabilidad que un nivel dado de dao exceder la tolerancia del dao del equipo resultando en una falla. Se calcula los factores de dao. Se calcula el factor de dao total para todos los mecanismos de dao. 3.6.- ANLISIS DE RIESGO. Este anlisis est dirigido a equipos, circuitos de tuberas y vlvulas, el cual permite determinar el riesgo de acuerdo al estndar de API 581 2DA EDICION SEP-2008. Este riesgo individual permite la planificacin de actividades que estn dirigidas a la deteccin de mecanismos especficos de dao. Este anlisis de riesgo se utiliza para obtener una calificacin de riesgo de cada equipo de una forma determinstica y considerando los criterios de aceptacin de riesgos y plan de inspeccin requerido. Este nivel de anlisis se centra en la estimacin de los factores que modifican la frecuencia de fallas y las zonas afectadas por la posible aparicin de producto liberado al medio ambiente, como resultado de la prdida de contencin del equipo. El anlisis determina primero un factor que representa la probabilidad de la falla y posteriormente permite valorar un factor para las consecuencias. Ambos se combinan en una matriz de riesgo para establecer el nivel de riesgo del equipo o circuito de tuberas. Los pasos a seguir en el anlisis de riesgo son:

Determinacin de la Probabilidad de Falla.

Frecuencia de falla para cada equipo para circuitos de tuberas, tanques, recipientes a presin e intercambiadores:


Para el clculo del valor de la frecuencia de falla, se tomar el producto de la frecuencia de falla genrica por el factor de dao, y por el factor del sistema gerencial, segn la ecuacin 1. De la seccin 4 de la prctica recomendada API 581 RISK BASED INSPECTION TECHNOLOGY. La frecuencia de falla, es expresada en trminos de eventos por ao, (eventos/ao) como:

. Ec. (1).

Dnde:

: Frecuencia de falla del equipo expresada en eventos/ao.

: Frecuencia de falla genrica expresada en eventos por ao.

: Factor de dao.

: Factor del sistema gerencial.

Frecuencia de falla genrica. La metodologa IBR requiere el uso de la frecuencia de falla genrica, al comienzo del anlisis de la probabilidad. La fuente de los datos debe ser elegida de manera que represente las plantas o equipos similares al equipo que es modelado. La base de datos de las frecuencias de fallas genricas se basa en una compilacin de expedientes disponibles de las historias de la falla de equipos estticos en operacin en diversas plantas petroleras. Las frecuencias de falla genricas se han desarrollado para cada tipo de equipo y cada dimetro de tubera. Las genricas son obtenidas para cada tipo de nodo analizado y sus correspondientes modos de falla (fuga , 1, 4 y ruptura). En caso que no se tenga evidencia de fallas en las instalaciones objeto de estudio se recurrir a la informacin genrica presentada en la tabla 4.1 Suggested Component Generic Failure Frequencies, del API RP 581, Second Edition, Septiembre 2008, la cual se muestra a continuacin.

Tabla 1.- Frecuencias de Falla Genricas.

En los casos donde se disponga de suficientes datos para un equipo dado, la frecuencia de falla real se podra calcular del historial de fallas observadas reales. Incluso si ninguna falla ha ocurrido en un equipo, se sabe por experiencia que la probabilidad verdadera de la falla es mayor de cero, y que el equipo no ha funcionado suficiente tiempo para experimentar una falla. Las frecuencias de falla genricas se construyen usando datos histricos de todas las plantas dentro de una compaa o de varias plantas dentro de una industria. Factor de Dao.

Son los mtodos sistemticos usados para determinar el efecto de los mecanismos especficos de dao, que afectan la probabilidad de la falla de cada equipo. Estos sub-factores tienen cuatro funciones:

Mapear los mecanismos de los daos bajo condiciones de funcionamiento normales y extremas. Establecer una tasa de dao en las condiciones en las que est operando el equipo. Cuantificar la eficacia del programa de inspeccin. Calcular el factor de modificacin de la frecuencia genrica.

Estas diferencias son tratadas creando un factor de dao separado para cada mecanismo de deterioro. Para algunos de estos mecanismos, el ndice del dao puede ser significativamente mayor a condiciones extremas diferentes a las condiciones normales de operacin, tales como variaciones de la temperatura o cambios anormales en las concentraciones de un contaminante particular. Estas condiciones ocurren a menudo durante periodos de cambios operacionales o en los arranques y las paradas de proceso. El factor de dao considera tales condiciones y modifica la frecuencia de la falla.

Los factores de dao se evalan en dos categoras de la informacin:


ndice del dao del material de acuerdo a los materiales de construccin y su eficacia bajo las condiciones en las que opera. Efectividad del programa de inspeccin para identificar los mecanismos de dao activos.

Identificacin y evaluacin de los mecanismos de dao.

Para analizar el efecto del dao producido en servicio y la inspeccin en la probabilidad de la falla se deben ejecutar los siguientes pasos:

Determinar la velocidad y severidad del dao. Determinar el nivel de confianza en la severidad de los daos. Determinar la eficacia de los programas de inspeccin. Calcular el efecto del programa de inspeccin en el mejoramiento del nivel de determinacin de los daos. Calcular la probabilidad de que un nivel dado de dao exceder la tolerancia del dao del equipo resultando en una falla. Calcular los factores de dao. Calcular el factor de dao total para todos los mecanismos de dao.

Para los mecanismos de deterioro, los factores de dao establecidos en API RP 581 son los siguientes:

Adelgazamiento por corrosin/erosin (Presencia de revestimientos internos). Agrietamiento por corrosin bajo esfuerzos, SCC (Stress Corrosion Cracking). Dao externo. Ataque por hidrgeno a alta temperatura, HTHA. Fractura frgil. Fatiga mecnica, entre otros.

Considerando los mecanismos de dao o de deterioro, se realiza la valoracin del dao que puede presentarse en los diferentes equipos, dada la posible existencia de los diferentes mecanismos de dao. Los factores especficos de dao se pueden consultar en la parte 2 del API RP 581, donde se establece la correspondiente evaluacin de cada mecanismo que pueda estar presente en el equipo.

Si ms de uno de los tipos generales de dao est potencialmente presente, los factores de dao individuales deben ser sumados, tal como se indica en la ecuacin 2:

Ec. (2).

Se desarrollara el flujograma de toma de decisiones, y la informacin de proceso y mantenimiento,

empleada para determinar el tipo de mecanismo de dao presente en cada equipo. Los aspectos tericos y detalles de cada mecanismo de dao estn especificados en la prctica recomendada API-571 DAMAGE MECHANISMS AFFECTING FIXED EQUIPMENT IN THE REFINING INDUSTRY.

Cuantificacin de la eficacia del programa de inspeccin.

Se determinan que tcnicas de inspeccin son ms recomendables con respecto a los mecanismos de dao identificados y a la efectividad de la inspeccin como medida de la capacidad de cada tcnica de inspeccin o ensayo no destructivo, para detectar el mecanismo de dao que se puede presentar. Para fines de la presente metodologa la efectividad de la inspeccin consiste de cinco categoras, las se indican en la siguiente tabla:

Tabla 2.- Cuantificacin de la tcnica de inspeccin.

Factor del Sistema Gerencial.

Para la evaluacin del sistema gerencial de seguridad de proceso, se seguir los pasos del anexo 2.a. del API 581 que evala los siguientes parmetros:

Liderazgo y administracin. Informacin de seguridad de procesos. Anlisis de peligros de proceso. Manejo del cambio. Procedimientos operacionales. Prcticas de trabajo seguro. Entrenamiento. Integridad mecnica. Revisin de seguridad pre -arranque. Respuesta a emergencias. Investigacin de incidentes. Contratistas. Auditorias.


Los resultados de este anlisis sern presentados en un grfico tipo araa similar al que se muestra en la siguiente figura:

Figura 8. Factor Gerencial.

Clculo de consecuencias econmicas por fuego y explosin, toxicidad, sustancias no inflamables no toxicas.

Para la realizacin de esta evaluacin se deber evaluar el rea de afectacin junto con el costo de los equipos y su costo de reparacin, que se vern afectados dentro de esta rea. Para el caso de daos al personal se evala de la misma manera con la densidad poblacional que se puede ver afectada por esta rea de afectacin.

Clculo de consecuencias econmicas por prdidas de produccin.

Las consecuencias econmicas por prdidas de produccin son estimadas empleando la tabla 5.17 ESTIMATED EQUIPMENT OUTAGE DE LA NORMA API 581.

Clculo de consecuencias ambientales.

La evaluacin de consecuencias ambientales es empleada para estimar los posibles efectos por la ocurrencia de un derrame al mar. Estos son evaluados en funcin del volumen derramado por su costo, expresado en unidades econmicas por evento, ver ecuacin (3):

Volumen derramado x costo del producto =

$ / eventoEc. (3)

Clculo de consecuencias totales.

Las consecuencias totales, son definidas como la sumatoria de cada una de las consecuencias,

expresadas en unidades econmicas por evento, ver ecuacin (4):

..Ec. (4)

Estimacin del Riesgo y Jerarquizacin de Equipos en la Matriz de Riesgo.

En este paso final se determina grficamente, la ubicacin del nivel de riesgo de los equipos analizados en una matriz de riesgo (API 581) de 5 x 5, que presenta cuatro niveles de clasificacin de riesgo que son: riesgo bajo, riesgo medio, riesgo medio alto y alto riesgo, tal y como se muestra en la figura 9:

Figura 9. Matriz de Riesgo.

En la matriz de la Practica API RP 581 se muestra una escala del 1 al 5 para la probabilidad de falla, esta escala indica que los equipos que estn en las categoras 1, 2, 3 y 4 tendrn una probabilidad de falla igual o menor a 1, 10, 100 y 1.000 veces la probabilidad de falla genrica de la base de datos mundial, respectivamente, mientras que los que estn en la 5 tendrn una probabilidad de falla mayor a 10.000 veces la probabilidad de falla genrica. Como resultado se genera la matriz de riesgo de la metodologa IBR. Para mostrar la ubicacin de los diferentes equipos en las regiones de la matriz donde se consideran la categora de frecuencia de falla y la categora de consecuencia de falla, de acuerdo a las magnitudes expresadas en el anlisis de riesgo por equipo. El riesgo determinado es relativo a todos los nodos evaluados en la instalacin, considerando como indicador del riesgo, el riesgo financiero, en trminos monetarios ($)/ao. El riesgo es determinado considerando todos los escenarios de falla (fuga , 1, 4 y ruptura), as como las diferentes categoras de consecuencia


consideradas (perdidas de produccin, daos al equipo, daos por fuego y explosin, ambientales, etc.). En la siguiente figura se muestra un ejemplo de los resultados de un estudio de IBR, en donde se puede visualizar la distribucion de la cantidad de equipos de acuerdo a sus niveles de riesgo:

Figura 10. Distribucin de la Cantidad de Equipos de acuerdo a su nivel de riesgo.

3.7.-DISEO DE LOS PLANES DE INSPECCIN.

Una vez identificados los factores de dao de cada equipo podr identificarse cul es la influencia de cada uno de ellos en la probabilidad de falla, as como el efecto del alcance de las actividades de inspeccin adecuadas en la probabilidad de detectar la manifestacin del dao. Para ello, en el captulo 9 del API Pub 581, se especifican las actividades de inspeccin, su alcance y frecuencias de aplicacin de acuerdo a los mecanismos de deterioro presentes y su crecimiento en el tiempo.

El propsito de un plan de inspeccin es definir las actividades necesarias para detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas. Adicionalmente se identifican actividades de mantenimiento u otras acciones de mitigacin de riesgo que puedan ser aplicadas.

La concepcin de una estrategia de reduccin de riesgo de equipos estticos a travs de la metodologa inspeccin basada en riesgo, slo surtir efecto si las actividades que han sido identificadas como las de mejor efecto de reduccin de riesgo, son

aplicadas en los activos. Para lo cual se recomienda establecer un mecanismo de control de las recomendaciones derivadas de los anlisis a fin de garantizar su cumplimiento.

Figura 11. Ejemplo del Plan de Inspeccin.

3.8.- OPTIMIZACION DE LOS PROGRAMAS DE INSPECCION EN MARCHA (OSI OPTIMIZATION). Una vez desarrollado los planes de inspeccin para cada uno de los equipos o tuberas, el siguiente paso es la optimizacin del Programa de Inspeccin en Marcha (OSI Optimization), el cual consiste en determinar la cantidad exacta de puntos de inspeccin (CMLs) para cada equipo, de acuerdo a los mecanismos de deterioro presentes y niveles de riesgo. Este proceso se realiza de acuerdo a las normativas internacionales de referencia de empresas del Medio Oriente Arabia Saudita. A continuacin se muestra la tabla de referencia que es empleada para realizar esta optimizacin del programa de Inspeccin en Marcha.

Tabla 3.- Tabla para la Optimizacin del Programa de

Inspeccin en Marcha (OSI Optimization).


3.9.- ANALISIS DE RESULTADOS. Como producto de las experiencias obtenidas durante el desarrollo de los diferentes estudios de IBR, se muestra a continuacin los diferentes productos y resultados obtenidos mediante los programas computacionales empleados en estos estudios de Inspeccin Basada en Riesgo: En la siguiente grafica se muestra el resultado del anlisis de riesgo, en donde se puede observar la jerarquizacin de la cantidad de equipos y tuberas, distribuidos en la Matriz de acuerdo a su nivel de riesgo, tambin puede observarse una proyeccin de la distribucin de los niveles de riesgo de los equipos si el plan de inspeccin es implementado y por ltimo la distribucin de los equipos de acuerdo a su nivel de riesgo si el plan de inspeccin recomendado no es implantando, lo que permite y facilita la toma de decisiones para la ejecucin e implementacin de los planes y programas de inspeccin resultantes de la aplicacin de la Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo para Equipos Estticos.

Figura 12. Distribucin de la Cantidad de Equipos de

acuerdo a su nivel de riesgo.

Figura 13. Distribucin de la Cantidad de Equipos de acuerdo a su nivel de riesgo, si el plan de inspeccin no es

implementado.

Figura 14. Distribucin de la Cantidad de Equipos de

acuerdo a su nivel de riesgo, si el pan de inspeccin es implementado.

En la siguiente tabla se muestra la distribucin porcentual de los niveles de riesgo de los equipos, as como el efecto de la ejecucin o no del plan de inspeccin recomendado por este estudio.

Tabla 4.- Distribucin porcentual de la cantidad de

equipos de acuerdo a los niveles de riesgo y tomando en

cuenta la aplicacin o no del plan de inspeccin.


En la siguiente grafica se muestra un caso especfico de la evaluacin de riesgo de Tanques de Almacenamiento, en donde se pudo visualizar los niveles de riesgo financieros de estos equipos y su ubicacin de acuerdo al lmite de riesgo aceptable para la organizacin.

Figura 15. Ubicacin del Nivel de Riesgo de Tanques de acuerdo a la curva de aceptacin de riesgo financiero.

En la siguiente tabla se muestra la reduccin del nivel de riesgo de la planta de acuerdo al plan de inspeccin recomendado por este estudio:

Tabla 5.- Tabla con la reduccin del nivel de riesgo de la

Planta y el Plan de Inspeccin.

En la siguiente tabla se muestra el listado de Planes de Inspeccin, as como las tcnicas de inspeccin, prximas fechas de inspeccin, riesgo financiero para cada equipo, etc.:

Tabla 6.- Tabla con la reduccin del nivel de riesgo de la

Planta y el Plan de Inspeccin.

Esta tabla muestra los beneficios econmicos obtenidos por la reduccin del riesgo de la planta y de sus equipos por la ejecucin del plan de inspeccin recomendado:

Tabla 7.- Tabla de Ahorros Econmicos por la

Implementacin del Plan de Inspeccin.

Por ultimo en la siguiente tabla se muestra los resultados de la Optimizacin del Programa de Inspeccin en Marcha (OSI Optimization):

Tabla 8.- Tabla de Resultados de la Optimizacin del

Programa de Inspeccin en Marcha (OSI Optimization).

4.- CASOS DE EXITO.


A continuacin se muestra un listado de los proyectos desarrollados con la aplicacin de las bases conceptuales de la Tecnologa Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos de una Instalacin Petrolera: 1. Inspeccin Basada en Riesgos en una planta de tratamiento y acondicionamiento de Gas Natural, Arabia Saudita, (adjudicado en proceso de contratacin) 2. Inspeccin Basada en Riesgos una planta de fraccionamiento de NGL, Arabia Saudita, (en ejecucin) 3. Inspeccin Basada en Riesgo de ocho patios de tanques para el almacenamiento de productos de Hidrocarburos (64 tanques y 4 esferas), Arabia Saudita, 2013 4. Inspeccin Basada en Riesgos tres (3) plantas de procesos, Arabia Saudita, 2012. 5. Inspeccin basada en Riesgo para una planta de compresin de gas natural la empresa Repsol. Repsol. Venezuela. 2011. 6. Inspeccin basada en riesgo para ductos y oleoductos de la empresa Repsol. Venezuela. 2011. 7. Elaboracin de Planes de Inspeccin Basado en Riesgo (IBR) para Circuitos de Tuberas Recipientes a Presin de las planta Carrasco, CHACO, Bolivia, 2008 8. Elaboracin de Planes de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para Circuitos de Tuberas y Recipientes a Presin de las planta La Vertiente, BG, Bolivia 2008 9. Inspeccin Basada en Riesgo de las plataformas costa afuera Akal C7 y C8, Pemex, Mxico, 2007 10. Elaboracin de Planes de Inspeccin Basada en Riesgo para la plataforma costa afuera MPP, Shell, 2006 11. Desarrollo de una herramienta de integridad que utiliza los modelos de las normas API-RP-570, ASME-31G, Shell-92 y BOI, Shell, Venezuela, 2006 12. Elaboracin de guas y Capacitacin en la Aplicacin de Metodologas de Confiabilidad: Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC), Anlisis de Criticidad (AC), Anlisis Causa Raz (ACR), Inspeccin Basada en Riesgo (IBR), Vida til Remanente (VUR), Redimensionamiento de Instalaciones (RI), PEMEX Mxico. Realizado con el IMP. 2006. 13. Estudio Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para las Plataformas costa afuera: Nohoch-A1 y Nohoch-Enlace, PEMEX, Mxico, 2005 14. Determinacin del periodo de inspeccin basado en Riesgo (IBR) para la Terminal Martima Dos Bocas, PEMEX, Mxico, 2005.

5.- CONCLUSIONES La Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo

(IBR), permite determinar los niveles de riesgo de los equipos y circuitos de tuberas, as como evaluar las posibilidades de reduccin de riesgo de los mismos y as como tambin determinar los beneficios econmicos de la implementacin de los Planes de Inspeccin recomendados en estos estudios.

Esta metodologa permite el direccionamiento de los recursos a las reas, plantas, sistemas o equipos en donde se encuentra los mayores niveles de riesgo de la planta.

Esta metodologa permite integrar las evaluaciones econmicas en conjunto con los anlisis de riesgos de los equipos evaluados en estos estudios, facilitando as la toma de decisiones para determinar la mejor estrategia de inspeccin de los equipos.

Esta metodologa tiene las facilidades de realizar estudios de Anlisis Costo Riesgo Beneficio para aplicaciones especficas como tanques, etc.

Como aspecto innovador con estos estudios se logran optimizar los programas de inspeccin en marcha y as determinar la cantidad de puntos de inspeccin requeridos para cada equipo o circuito de tubera.

6.- RECOMENDACIONES Tomando en consideracin las conclusiones generadas sobre la aplicacin de la Tecnologa de Inspeccin Basada en Riesgo (IBR) para la Generacin de Planes ptimos de Inspeccin a Equipos Estticos en la Industria del Petrleo y Gas, tenemos: Implantar esta metodologa como herramienta

en la optimizacin de planes de inspeccin y mantenimiento de equipos estticos, as como la optimizacin del Programa de Inspeccin en Marcha.

Capacitar al personal encargado de la administracin y cuidado de los equipos estticos en la implementacin de esta metodologa de Diseo de Planes de Inspeccin Basada en Riesgo.

Divulgar la metodologa empleada para mejorar la toma de decisiones al momento de seleccionar estrategias de inspeccin y mantenimiento en equipos estticos.

Publicar este artculo en revistas de inters sobre el tema, as como su presentacin en


jornadas de Ingeniera de Confiabilidad, de Integridad Mecnica, etc.

7.- NOMENCLATURA CML Localizacin de Monitoreo de Condicin

(Condition Monitoring Location). DFP Diagrama de Flujo de Procesos (PFD:

Proccess Flow Diagram). DTI Diagrama de Tubera e Instrumentacin

(PID: Process and Instrumentation Diagram)

IBR Inspeccin Basada en Riesgo. MCC Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. OSI Inspeccin en Marcha (On Stream

Inspection). PLG Plano de Localizacin General. TML Localizacin de Monitoreo de Espesor

(Thickness Monitoring Location). 8.- REFERENCIAS

(1) Yaez, M., Gmez de la Vega, H; Valbuena, G.; Ingeniera de Confiabilidad y Anlisis Probabilstica de Riesgo. Reliability and Risk Management, S.A; 2004

(2) Matern, E.; Modelo para el Proceso de Toma de Decisiones Basado en el Anlisis de Costos del Ciclo de Vida Para Proyectos de Mantenimiento de Equipos Estticos

(3) Riddell, H.; Training Manual For Life Cycle Costing. England. The Woodhouse Partnership. 1999.

(4) Roush M.; Webb W., Applied Reliability Engineering, vol I, The Center for Reliability Engineering, University of Maryland. College Park. 1999.

(5) Medardo Y.; Perdomo L. Ingeniera de Confiabilidad; Pilar Fundamental del Mantenimiento, 2001.

(6) API-510. Pressure Vessel Inspection Code: Maintenance Inspection, Rating, Repair, And Alteration

(7) API-RP-580. Risk-Based Inspection (8) API-581. Risk-Based Inspection Base

Resource Document (9) ASME Secc. VIII Div. I. Boiler And Pressure

Vessel Code. (10) ASME B31.3 Process Piping. (11) ASME B31.G Manual For Determining The

Remaining Strength Of Corroded Pipelines. (12) ASME B31.4 Pipeline Transportation System

For Liquid Hydrocarbons And Other Liquids

(13) ASME B31.8 Gas Transmission And Distribution Piping System

(14) ASME B31.8S. Supplement to B31.8 on Managing System Integrity of Gas Pipeline.

(15) API-570 Piping Inspection Code Inspection, Repair, Alteration, And Rerating Of In-Service Piping Systems.

(16) API-571. Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry.

(17) Recommended Practice DNV-RP-G101. Risk Based Inspection Of Offshore Topsides Static Mechanical Equipment.

(18) API-574. Inspection Practices for Piping System Components.

(19) API 579. Fitness-for-Service. (20) API 650. Welded Steel Tanks for Oil Storage. (21) API 653. Tank Inspection, Repair, Alteration

and Reconstruction. (22) API 1160. MANAGING SYSTEM INTEGRITY

FOR HAZARDOUS LIQUID PIPELINES. (23) STANDARES O NORMAS DE EMPRESAS DEL

MEDIO ORIENTE ARABIA SAUDITA.

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