ANALISIS DE RIESGOS Y CONSECUENCIAS COMO PRODUCTO DE ...
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ANALISIS DE RIESGOS Y CONSECUENCIAS COMO PRODUCTO DE ESCENARIOS PROBABLES EN UN SISTEMA DE TRASPORTE Y ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS JUAN DAVID OLARTE PLATA ANDRÉS FERNANDO PÉREZ SUÁREZ UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA AREA DE EVALUACION DE RIESGOS BOGOTA D.C. 2010
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ANALISIS DE RIESGOS Y CONSECUENCIAS COMO PRODUCTO DE ESCENARIOS
PROBABLES EN UN SISTEMA DE TRASPORTE Y ALMACENAMIENTO DE
HIDROCARBUROS
JUAN DAVID OLARTE PLATA
ANDRÉS FERNANDO PÉREZ SUÁREZ
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
AREA DE EVALUACION DE RIESGOS
BOGOTA D.C.
2010
ANALISIS DE RIESGOS Y CONSECUENCIAS COMO PRODUCTO DE ESCENARIOS
PROBABLES EN UN SISTEMA DE TRASPORTE Y ALMACENAMIENTO DE
HIDROCARBUROS
JUAN DAVID OLARTE PLATA
ANDRÉS FERNANDO PÉREZ SUÁREZ
Proyecto de grado para optar al título de Ingeniero Químico
Asesor
FELIPE MUÑOZ GIRALDO
M. ENG. PHD
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
AREA DE EVALUACION DE RIESGOS
BOGOTA D.C.2010
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a nuestras familias por el apoyo incondicional durante todo el proceso, a nuestros
amigos y colaboradores con el presente proyecto y en especial a nuestro asesor, Felipe Muñoz por
la orientación y dedicación durante todo el proceso. A todos los involucrados directa o
indirectamente con el proyecto y a los futuros beneficiarios del mismo, gracias totales.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 9
OBJETIVOS 10
Objetivo General: 10
Objetivos Específicos: 10
ESTADO DEL ARTE 11
Análisis de vulnerabilidad 11
Índice de daño por terceros 13
Índice de Corrosión 14
Índice de diseño 15
Índice de operación incorrecta 16
Índice de fenómenos naturales 17
Índice de fenómenos naturales 18
Factor de impacto del derrame 19
Análisis de riesgo 20
Caracterización de escenarios 21
Cálculo de tasas de liberación de combustible 22
Caracterización de Sprays y Jets 22
Velocidad de quema de combustible 24
Esparcimiento de piscina de combustible 24
Efecto de la permeabilidad del suelo en el esparcimiento de la piscina de
combustible 25
Dependencia temporal del crecimiento de piscina de combustible 26
Cálculo de niveles de radiación térmica para incendio de piscina de
combustible 27
Cálculo de niveles de radiación térmica para jetfires. 28
Estimaciones de sobrepresiones para incendios y explosiones 30
Simulación de columna de humo producida en la combustión 34
Evaluación de consecuencias 35
Daño causado por radiación 35
Caracterización de la herida 35
Determinación de tiempo efectivo de exposición 37
Modelo estadístico de consecuencias 37
Daño causado por explosiones 38
METODOLOGÍA 41
Diseño de la metodología de análisis 41
Análisis de vulnerabilidad 41
Análisis cuantitativo de riesgo 47
Caracterización de escenarios 52
Evaluación de consecuencias 53
Desarrollo de la herramienta computacional 53
Módulo de seccionamiento 54
Módulo de análisis de vulnerabilidad para tuberías 54
Módulo de análisis de vulnerabilidad para tanques 55
ESTUDIO DE CASO 56
Seccionamiento 56
Análisis de vulnerabilidad para tuberías 58
Índice de daños por terceros 58
Índice de corrosión 58
Índice de diseño 59
Índice de operación incorrecta 59
Índice de fenómenos naturales 59
Factor de impacto del derrame 59
Análisis de vulnerabilidad para tanques 60
Estimación de frecuencias 61
Caracterización de escenarios 61
Caracterización física de los escenarios 63
Análisis de consecuencias 66
MANUAL DE UTILIZACIÓN DE LA HERRAMIENTA COMPUTACIONAL 68
CONCLUSIONES 75
TRABAJO FUTURO 76
REFERENCIAS 77
ANEXOS 79
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Coeficientes de permeabilidad para diferentes tipos de suelo (Mather & Lines, 1999). .... 26
Tabla 2 Propiedades térmicas de la piel humana (van den Bosch, y otros, 1992). .......................... 36
Tabla 3. Criterios de determinación de grado de quemadura (van den Bosch, y otros, 1992). ....... 37
Tabla 4 Valores de determinación de probabilidad de ignición........................................................ 51
Tabla 5 Penalización por densidad poblacional ................................................................................ 51
Tabla 6 Datos reportados para probabilidad de explosión ............................................................... 52
Tabla 7 Dimensiones de ruptura ....................................................................................................... 52
Tabla 8 Seccionamiento-densidad de población ............................................................................... 56
Tabla 9 Seccionamiento-nivel de actividad ....................................................................................... 56
Tabla 10 Seccionamiento- continuación ........................................................................................... 57
Tabla 11 Puntajes por sección ........................................................................................................... 60
Tabla 12 Frecuencias de pérdida de contención ............................................................................... 61
Tabla 13 Información tubería ............................................................................................................ 62
Tabla 14 Tasas de liberación de combustible.................................................................................... 62
Tabla 15 Probabilidades ignición ....................................................................................................... 63
Tabla 16 Probabilidades de los eventos ............................................................................................ 63
Tabla 17 Caracterización poolfire ...................................................................................................... 63
Tabla 18 Longitudes jetfire ................................................................................................................ 64
Tabla 19 Caracterización jetfire ........................................................................................................ 64
Tabla 20 Región obstruída ................................................................................................................. 65
Tabla 21 Región no obstruida ........................................................................................................... 65
Tabla 22 Probabilidades en humanos ............................................................................................... 66
Tabla 23 Umbrales de afección sobrepresión .................................................................................. 66
Tabla 24 Umbrales de afección impulso ........................................................................................... 66
Tabla 25 Rangos de riesgo ................................................................................................................. 67
Tabla 26 Valores de combustión poolfire ......................................................................................... 67
Tabla 27 Valores de combustión jetfire ............................................................................................ 67
ÍNDICE DE ILISTRACIONES
Ilustración 1 Diagrama de flujo de la evaluación (Muhlbauer, 1992) ............................................... 12
Ilustración 2 Esquema de llama sólida en pool fire (Freeman & Erskine, 2008). .............................. 27
Ilustración 3 Esquema de llama para jet fire (Freeman & Erskine, 2008). ...................................... 29
Ilustración 4 Aplicación del modelo TNT (Lobato & Cañizares, 2006). ............................................. 31
Ilustración 5 Sobrepresión adimensional vs. distancia de energía escalada para el método TNO. . 33
Ilustración 6. Árbol de eventos para pérdida de contención en tuberías. ........................................ 49
Ilustración 7. Ubicación geográfica de las secciones. ....................................................................... 57
Ilustración 8. Ventana del módulo de seccionamiento. .................................................................... 68
Ilustración 9. Ejemplo de reporte de seccionamiento. ..................................................................... 69
Ilustración 10. Ventana del módulo de evaluación, índice de daños por terceros. .......................... 70
Ilustración 11 Formulario de resultados ........................................................................................... 70
Ilustración 12 Formulario de evaluación de frecuencias .................................................................. 71
Ilustración 13 Formulario de resultados de consecuencias .............................................................. 72
Ilustración 14 Resultados de probabilidades para VCE ..................................................................... 73
Ilustración 15 Estructura de la herramienta computacional ............................................................ 74
Ilustración 16 Árbol de falla para pérdida de contención total en tubería. ...................................... 79
Ilustración 17 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en tubería. ........................... 80
Ilustración 18 Árbol de falla para pérdida de contención menor en tubería. .................................. 81
Ilustración 19 Árbol de falla para pérdida de contención total en almacenamiento. ..................... 82
Ilustración 20 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en almacenamiento. ........... 83
Ilustración 21 Árbol de falla para pérdida de contención menor en almacenamiento. .................. 84
RESUMEN
Con miras a realizar análisis de riesgos en sistemas de transporte por conductos, se propone una
metodología integral que involucra seccionamiento del recorrido con base en actividades antrópicas
y naturales, las que sirven como insumo para la evaluación de eventos críticos como producto de
pérdidas por contención.
Por este motivo se plantea realizar un análisis de peligros y riesgos en continuidad con un trabajo
previo que contempla un sistema de transporte de tubería del cual se obtiene su sección más
vulnerable y se genera un escenario de nube de vapor para evaluación en términos de
consecuencias. A diferencia de dicho trabajo, se contempla también la generación de escenarios
basado en asignación probabilística, y la posterior caracterización de eventos de dispersión, jetfire,
poolfire y explosión de nube de vapor. Finalmente, y después de tener las características físicas de
los escenarios, se realizará un análisis de consecuencias y daños potenciales por radiación,
sobrepresión y toxicidad sobre humanos, y un breve análisis sobre el impacto ambiental.
El beneficio directo de la identificación de zonas de vulnerabilidad y peligros potenciales, y la
realización del análisis de riesgos y consecuencias es la implementación de barreras y medidas de
mitigación, identificación y posicionamiento de sistemas de seguridad y la prevención de
accidentes. Dependiendo de los resultados del estudio pueden incluirse medidas que prevengan los
fenómenos de corrosión, el aumento de frecuencia de inspecciones y patrullaje, y la educación de la
comunidad con respecto a las características del sistema, y en los casos de mitigación de
consecuencias accidentales, la implementación de sistemas activos de protección y la optimización
del sistema de atención de emergencias.
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1. INTRODUCCIÓN
El presente documento tiene como objetivo describir la metodología de análisis de riesgo
(seccionamiento de tuberías, análisis de vulnerabilidad para tuberías y sistemas de almacenamiento,
caracterización de escenarios y análisis de consecuencias). Se presenta una herramienta de análisis
de vulnerabilidad y peligros con base en la metodología propuesta por W. Kent Muhlbauer, que
incluye el seccionamiento de tubería con el objetivo de identificar las zonas más vulnerables
(Muhlbauer, 1992). Para dichas zonas se complementa con el desarrollo un método de análisis
cuantitativo de frecuencias basado en la construcción de árboles de fallo a partir de diferentes
eventos críticos de interés. Se tiene en cuenta información histórica proveniente de la industria para
6 casos de pérdida de contención que corresponden a 3 diferentes niveles de magnitud tanto para
almacenamiento como para transporte de hidrocarburos. La frecuencia de pérdida de contención
obtenida es sometida a un análisis probabilístico para determinar las frecuencias de aparición de
cada uno de los incidentes considerados (jetfire, poolfire, explosión de nube de vapor y dispersión),
que son posteriormente simulados y caracterizados físicamente con el objetivo de realizar un
análisis de consecuencias sobre personas y una conclusión básica sobre afecciones ambientales.
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General:
Realizar, utilizando herramientas computacionales, un análisis de eventos no deseados en un
sistema de transporte de hidrocarburos asociados a la pérdida de contención, que incluya un análisis
de peligros y riesgos, simulaciones para cada uno de los escenarios encontrados, y un análisis de
consecuencias sobre personas y ambiente, teniendo en cuenta acciones antrópicas y riesgos
naturales.
2.2. Objetivos Específicos:
Obtener la sección más vulnerable de la tubería a través de una herramienta computacional
que tenga en cuenta daños intencionados y no intencionados, y riesgos naturales,
Simular el escenario por pérdida de contención para nube de vapor, incendios, dispersión,
jetfire, poolfire y explosiones.
Realizar el análisis de consecuencias y estimar los daños producidos por el hecho en
humanos y ambiente.
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3. ESTADO DEL ARTE
El riesgo en el campo profesional es entendido estrictamente como la medida de consecuencias
indeseadas de un evento en relación con su probabilidad de ocurrencia. El riesgo puede ser asociado
con la definición de peligro, que engloba una condición fisicoquímica intrínseca y su potencial para
causar un evento no deseado. El análisis de riesgo es utilizado para determinar los diferentes tipos
de riesgo asociados a una actividad industrial, y sus metodologías pueden aportar predicciones
razonables de accidentes potenciales, incluyendo sus magnitudes y frecuencias.
Para realizar un análisis de riesgo es necesario reunir toda la información disponible de un
determinado sistema. Las metodologías de recopilación buscan esencialmente la identificación de
peligros, la evaluación de vulnerabilidad del sistema y la evaluación del riesgo, así como su
análisis. Con esa base cualitativa definida se puede proceder a estimaciones de tipo cuantitativo. El
riesgo es estimado a partir de la determinación de frecuencias y magnitudes de eventos no deseados,
para lo cual se combinan metodologías de análisis probabilístico con modelos matemáticos de
caracterización y simulación de accidentes. Cuando el análisis de riesgo cuantitativo es realizado se
puede proceder a realizar modificaciones que incrementen la integridad y seguridad de una
instalación industrial en caso de encontrar resultados negativos.
3.1. Análisis de vulnerabilidad
El análisis de vulnerabilidad del sistema busca describir el sistema en términos de las variables
relevantes para la determinación del riesgo. Además provee la base para otro tipo de
determinaciones, como la caracterización de los escenarios y el análisis de consecuencias, en los
cuales se profundizará posteriormente. La metodología de análisis de vulnerabilidad usada se basa
en la propuesta por (Muhlbauer, 1992) para tuberías, con las modificaciones pertinentes para el
análisis deseado. Esta evaluación se realiza inmediatamente después de realizar un seccionamiento
del sistema a partir de criterios de densidad de población, nivel de actividad, entre otros. El
resultado de la metodología es la identificación de la sección más vulnerable, a la cual es
imprescindible realizar un análisis más riguroso en términos de frecuencias de fallas. El diagrama
de flujo de la evaluación que presenta la distribución de la herramienta computacional, se presenta a
continuación. (Muhlbauer, 1992)
El índice del sistema de almacenamiento es evaluado únicamente en la sección de almacenamiento
del sistema. Para esta sección se agregan elementos de evaluación distintos a los tratados en el caso
de transporte, y se explicaran posteriormente.
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Datos recogidos de registros y entrevista a
operarios
Índice de daños por terceros
Índice de corrosión
Índice de diseño
Índice de operación incorrecta
Índice de riesgos
naturales
Índice del sistema de
almacenamiento
Sumatoria de índices
Puntaje de riesgo relativo
Factor de impacto del
derrame
Peligrosidad del producto
Factor de dispersión
Ilustración 1 Diagrama de flujo de la evaluación (Muhlbauer, 1992)
La evaluación exige la determinación de cada índice planteado a partir de un número dado de
elementos para cada uno. Estos elementos permiten obtener un puntaje sobre 500 puntos (100
puntos por índice aplicable para cada sección) a partir del cual se determina el puntaje de riesgo
relativo de cada sección. Siguiendo el flujo del diagrama y una vez obtenido cada índice y el factor
de impacto del derrame, se calcula dicho puntaje por medio de la siguiente ecuación:
Donde:
i= Índice por terceros, corrosión, diseño y operación
Ii= Cada uno de los índices de evaluación
FI= Factor del Impacto del Derrame FI (Muhlbauer, 1992)
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A continuación se profundiza en la determinación de cada uno de los índices y del factor de impacto
del derrame.
3.1.1. Índice de daño por terceros
De acuerdo a datos históricos de la DOT1, las acciones de terceros representan la principal causa de
accidentes en tuberías. Este índice se ve afectado por las acciones y decisiones de los diseñadores
de la tubería y en una gran medida de los operadores de la misma; la probabilidad de sufrir daños
por parte de terceros depende de la naturaleza de las posibles intrusiones, la facilidad para acceder a
la infraestructura por parte del agente intruso y el nivel de actividad. El índice de daño por terceros
es la sumatoria de los puntajes de los siguientes elementos: (Muhlbauer, 1992)
Profundidad mínima del cubrimiento 0-20 puntos
Se refiere a la cantidad de tierra que cubre la parte más descubierta de la sección de ducto y por
lo tanto la más vulnerable. Para este parámetro se tiene en cuenta si existe una capa de concreto
que recubre la tubería, la cubierta del ducto, refuerzos de placas de concreto y avisos de
advertencia
Nivel de actividad 0-20 puntos
Para el análisis de riesgo es fundamental la evaluación del área de oportunidad, la cual se ve
afectada por el nivel de actividad cerca del poliducto. Las estadísticas reafirman la suposición
de que el potencial para un accidente es proporcional a la población. Los niveles de actividad
están dados por actividad alta, media, baja y nula, cada una con las características que la
definen y hacen del nivel de actividad es solo un atributo
Instalaciones en la superficie 0-10 puntos
Es una medida de la susceptibilidad de las instalaciones en la superficie a sufrir daños por
terceros. Tiene en cuenta estructuras como cercas y rejas que puedan proteger la tubería,
arboles, muros y señalización de la zona.
Sistemas de una llamada 0-15 puntos
Los sistemas de una llamada son servicios que reciben notificaciones de excavaciones próximas
que puedan afectar la integridad del ducto, caso en el cual se le notifica a los empresarios y
compañías que se puedan ver perjudicadas. Se evalúa teniendo en cuenta si se cumplen las
reglamentaciones, eficiencia y confiabilidad del sistema y el tiempo de reacción, entre otros.
1 Departament of Trasportation of the United States, DOT.
14
Educación pública 0-15 puntos
Este ítem se refiere a la comunicación que se da sobre los aspectos concernientes al poliducto,
los riesgos que presenta y cómo prevenirlos, ya que se observa que la mayoría de los daños por
terceros no son intencionales y son debidos a la falta de conocimiento. En este punto se evalúa
la regularidad y tipo de reuniones para informar a la comunidad.
Condición de la vía de paso 0-5 puntos
Este parámetro permite evaluar la capacidad de reconocimiento e inspección del recorrido del
poliducto. Una buena vía de paso tiene demarcaciones claras y permite reducir la
susceptibilidad de intrusiones y la detección de fugas.
Frecuencia de patrullaje 0-15 puntos
El patrullaje ha demostrado ser un método efectivo en la reducción de intrusiones por terceros;
en este punto se tiene en cuenta la efectividad y frecuencia del mismo.
3.1.2. Índice de Corrosión
El segundo índice a evaluar corresponde a los fenómenos asociados a la corrosión. El potencial de
falla en la tubería causada directa o indirectamente por este fenómeno es quizás el riesgo más
familiar asociado a ductos de acero. El índice de corrosión se divide en 3 categorías: corrosión
atmosférica, corrosión interna y corrosión por metales enterrados. Los puntajes respectivos se
enuncian a continuación: (Muhlbauer, 1992)
Corrosión atmosférica 0-20 puntos
Tiene en cuenta los componentes de la tubería que se encentran expuestos a la atmósfera. Para
evaluar este ítem se deben tener en cuenta las instalaciones susceptibles a daños, el tipo de
atmósfera y tanto el recubrimiento como la inspección en la tubería.
Corrosión interna 0-20 puntos
En este punto se pretende evaluar el potencial para la corrosión originada desde adentro de la
tubería. Para este ítem se diagnostica la corrosividad del producto de interés y las acciones
preventiva que se llevan a cabo.
Corrosión por metales enterrados 0-60 puntos
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La corrosión por metales enterrados tiene en cuenta una gran cantidad de factores que la hacen
más complicada de evaluar. Entre estos factores están la protección catódica, el recubrimiento
en las tuberías, la corrosividad del suelo, antigüedad de los sistemas, presencia de otros metales
enterrados, corriente inducida, corrosión por fatiga, conexiones de prueba, inspecciones de
intervalos cortos e inspección interna.
Debido a que la corrosión es un fenómeno localizado, y a que la inspección indirecta solo
ofrece información general, se tiene una gran incertidumbre. El índice de corrosión expresa el
potencial para la ocurrencia del fenómeno, lo cual puede o no indicar que se está llevando a cabo la
corrosión. Es papel del evaluador analizar la situación específica y sus limitaciones.
3.1.3. Índice de diseño
Otro de los elementos en el análisis de vulnerabilidad es la relación entre los parámetros de diseño
de la tubería y el modo en el que se opera. Debido a que a la hora de diseñar equipos se realizan una
serie de suposiciones, por lo cual los factores de seguridad en las suposiciones logran compensar la
variabilidad causada por tales suposiciones, pero al mismo tiempo se nubla la visión de exactamente
cuánto estrés puede soportar el diseño en forma segura. En realidad este índice de diseño también
evalúa condiciones de operación y se tienen en cuenta los siguientes aspectos: (Muhlbauer, 1992)
Factor de seguridad de la tubería 0-25 puntos
La mayoría de sistemas de tuberías admiten un grosor extra en el ducto debido a la
disponibilidad de tuberías con grosor estándar. Este exceso de material provee una protección
adicional para la corrosión y el daño externo. Esta protección extra es tenida en cuenta en el
análisis de riesgo a través de este parámetro.
Factor de seguridad del sistema 0-20 puntos
Este parámetro tiene en cuenta la diferencia entre la presión de diseño y la presión de operación
actual. A diferencia del factor de la tubería, este tiene en cuenta todos los componentes del
sistema de tubería; es una medida rápida de bajo qué condiciones el sistema puede ser operado
con respecto a cómo es la operación actualmente.
Fatiga 0-15 puntos
La fatiga constituye la causa más común de falla de materiales metálicos, además debido a que
es una falla por ruptura, puede ocurrir sin previo aviso.
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Potencial de aumento 0-20 puntos
Es una medida de los aumentos de presión en los cuales se transforma repentinamente energía
cinética en potencial. Este fenómeno se presenta al detener súbitamente el movimiento del
fluido con lo cual la energía potencial se manifiesta en forma de presión. Se puede iniciar por el
cierre repentino de una válvula o por una corriente en movimiento que hace contacto con una
masa estacionaria de fluido.
Prueba hidrostática del sistema 0-25 puntos
En esta prueba la tubería se llena con agua, presurizada hasta determinado valor, y mantenida a
esta presión un cierto tiempo. Esta prueba normalmente excede el máximo de presión interna
anticipada y es una buena técnica en la medida que prueba la fortaleza del sistema. Este
parámetro mide el desempeño del sistema bajo esta prueba.
Movimientos de suelo 0-5 puntos
Mide los efectos sobre la tubería debido a movimientos de tierra que pueden ser catastróficos o
deformaciones en periodos largos de tiempo induciendo estrés en el ducto. Estos movimientos
pueden ser por fenómenos naturales, como deslizamientos de tierra o de lodo, o por fuentes
antrópicas.
3.1.4. Índice de operación incorrecta
Este índice tiene en cuenta uno de los aspectos más importantes del análisis de riesgo: el potencial
de errores humanos. Este potencial es tanto difícil de cuantificar como de entender, ya que el
comportamiento humano es complejo en todos sus aspectos y se puede estudiar desde diferentes
perspectivas como la psicología, la sociología y la biología, los cuales superan en complejidad los
elementos que se tienen en cuenta para la evaluación de este índice. Adicionalmente, el índice solo
tiene en cuenta errores que se puedan llevar a cabo por parte de los operarios de la tubería sin
considerar los elementos correspondientes a actividades de vandalismo o accidentes causados por
la comunidad. Los aspectos tenidos en cuenta y los puntajes correspondientes a cada uno se
enuncian a continuación: (Muhlbauer, 1992)
Diseño 0-30 puntos
Debido a que los procesos de diseño y planeamiento no se plantean explícitamente y son muy
variables, este índice es de difícil estimación. Para este fin se tiene en cuenta la identificación
de riesgos, el potencial para alcanzar la máxima presión de operación permitida, la seguridad
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del sistema, la selección del material y la revisión de cálculos y decisiones durante el proceso de
diseño.
Construcción 0-20 puntos
En la fase de construcción, el evaluador debe encontrar evidencia de que se siguieron una serie
de pasos razonables para asegurar que la sección de tubería haya sido construida de acuerdo a
las especificaciones del diseño, para lo cual se tiene en cuenta la inspección, los materiales, las
uniones, el soporte, el manejo y el recubrimiento de la tubería.
Operación 0-35 puntos
La operación es la etapa más crítica desde el punto de vista del los errores por parte de las
personas. Por lo cual para la evaluación de este parámetro se cuantifican los aspectos
concernientes a los procedimientos aplicados, el control supervisado y la adquisición de datos
(SCADA por sus siglas en inglés), pruebas antidrogas, programas de seguridad, inspecciones,
entrenamiento y dispositivos mecánicos.
Mantenimiento 0-15 puntos
Este elemento se tiene en cuenta ya que un mantenimiento hecho en forma incorrecta y puede
ocurrir en diferentes niveles de la operación. Errores por falta de interés en la gestión de
mantenimiento, requerimientos o procedimientos incorrectos para el mantenimiento, entre
otros. Este elemento se estima a partir de los datos disponibles en cuanto a documentación,
cronograma y procedimientos de mantenimiento seguidos.
3.1.5. Índice de fenómenos naturales
En este punto se espera evaluar la influencia de ciertos fenómenos naturales en el sistema de
almacenamiento y transporte. Estos se refieren a los fenómenos relacionados con los terremotos,
inundaciones y deslizamientos de tierra. La influencia de estos fenómenos permite además evaluar
otros fenómenos como la remoción en masa, los movimientos telúricos, hundimientos y avalanchas.
Lo elementos de la evaluación de este índice se explican a continuación.
Terremotos 0-34 puntos
Se evalúa con respecto a la intensidad sísmica de la zona. La valoración se hace a partir de los
datos reportados de dicha intensidad, a los cuales se les asigna una criticidad alta, baja o
moderada. (López Arroyo & Villacasas Berenguer, 1999)
18
Deslizamientos 0-33 puntos
A partir de elementos propios de la sección en cuestión se evalúa el aporte del riesgo de
deslizamiento sobre el sistema. Estos elementos incluyen la pendiente de la zona,
precipitaciones, tipo de suelo, uso de suelo, diferencia de altura y antecedentes de
deslizamientos. (Mendoza López & Domínguez Morales)
Inundaciones 0-33 puntos
Análogo al ítem de deslizamientos, el aporte al puntaje por riesgo de inundaciones evalúa
factores como la precipitación, nivel freático, cauces cercanos, tipo de suelo y antecedentes de
inundaciones como fuentes potenciales de inundación. (Salgado Montoya, 2005)
3.1.6. Índice del sistema de almacenamiento
En las secciones que incluyen alguna parte del sistema de almacenamiento no se evalúa la totalidad
de los elementos de los índices mencionados anteriormente, sino solo aquellos que se considera que
aplican al caso del almacenamiento. Pera la evaluación del presente índice se cuenta con los
siguientes elementos:
Diseño y operación 0-35 puntos
Este elemento tiene en cuenta los aspectos de seguridad tenidos en cuenta a la hora de diseñar
los tanques de almacenamiento. Dichos aspectos permiten implementar barreras de seguridad
en el sistema que pueden reducir el riesgo de pérdida de contención. Los techos flotantes,
atmosferas inertes y alarmas del sistema se pueden incluir en este ítem. (Suardina, McPhate, &
Sipkemab, 2009)
Sistemas de detección de incidentes 0-25 puntos
Debido a que la detección de un incidente puede llevar a tomar las medidas correctas en caso de
pérdida de contención, es importante evaluar el tipo de sistemas con los que cuenta la
instalación y el uso que se hace de los mismos. (Suardina, McPhate, & Sipkemab, 2009)
Sistemas de protección contra incendio 0-20 puntos
Al igual que los elementos de diseño, los elementos de protección pueden representar barreras
de seguridad en el sistema Este aspecto influye en la medida de riesgo dependiendo de las
medidas y sustancias usadas en caso de incendio. (Suardina, McPhate, & Sipkemab, 2009)
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Sistemas portátiles contra incendio 0-20 puntos
Este ítem tiene en cuenta la existencia o carencia de sistemas portátiles de ataque al fuego, y su
correcto y oportuno uso. (Suardina, McPhate, & Sipkemab, 2009)
3.1.7. Factor de impacto del derrame
Los posibles eventos iniciadores de falla en la tubería han sido evaluados y definen lo qué puede
salir mal. Además, como parte de la evaluación, se han tenido en cuenta las acciones y dispositivos
diseñados para prevenir tales eventos iniciadores, y afectan las probabilidades eventos por pérdida
de contención. El análisis de vulnerabilidad ahora tiene en cuenta los riesgos potenciales, las
probabilidades de ocurrencia y las consecuencias como producto del evento (Muhlbauer, 1992).
Un análisis adicional en la metodología de vulnerabilidad inicia asumiendo que se ha llegado al
evento crítico de pérdida de contención: el análisis de factor de impacto de derrame. Esta
evaluación tiene en cuenta el producto mismo de la tubería, y sus alrededores. Se calcula a partir de
las características del producto, de la pérdida de contención y de la vulnerabilidad asociada al
medio. Pese a las distintas suposiciones que se realizan en el cálculo, suficientes distinciones son
realizadas para asegurar un sentido físico de la evaluación de riesgo. Para la sustancia se identifican
sus riesgos agudos y crónicos, refiriéndose como agudos a las activaciones repentinas de atención
urgente o corta duración (incendios, explosiones o toxicidad por contacto), y entendiendo por
crónicos a la persistencia del efecto en el medio teniendo en cuenta el tiempo como una variable.
Incluyen, entre otros, la contaminación de aguas superficiales y otros factores de salud de largo
plazo y por exposición prolongada (Muhlbauer, 1992).
Luego se procede a determinar el parámetro de dispersión del producto, en el cual no se desarrolla
un modelo exacto de la dispersión de la sustancia y en lugar de eso se estima que tan probable es
que cause daños al ocurrir el derrame y en este punto es posible determinar el Factor de Impacto por
derrame a partir de la siguiente ecuación:
Una vez determinado el Factor de Impacto por Derrame y la totalidad de los índices para cada
sección, es posible determinar el puntaje de riesgo relativo tal como se había mencionado
previamente.
20
3.2. Análisis de riesgo
El análisis de vulnerabilidad se centra en factores cualitativos que en cierta medida pueden ser
resumidos en cifras concretas. Las herramientas para estimar las consecuencias de accidentes en el
sector industrial se basan en modelos matemáticos para predecir efectos de accidentes. El papel
fundamental que juega el análisis cuantitativo de riesgo es su estimación en un determinado sistema
en términos de pérdidas humanas o económicas. Calcular la distribución del riesgo sobre un área
determinada es el paso a seguir después de haber comprendido los peligros existentes y las
vulnerabilidades del sistema.
La metodología clásica aplicada al análisis de riesgo consiste en la estimación de frecuencias y la
creación de árboles de falla y eventos, con información probabilística; tiene dos ejes fundamentales:
la estimación de frecuencias de un incidente a través de la construcción de árboles de falla, y el
cálculo de la misma variable para cada uno de los escenarios accidentales planteados.
En la primera parte de la metodología se busca identificar todas las posibles causas para un
incidente, entendido como una pérdida de contención en los escenarios de transporte y
almacenamiento de hidrocarburos para el caso de la presente evaluación de riesgos. La cadena de
eventos que se deben dar para llegar al incidente no es fortuita, y el diseño de un árbol de falla debe
ser cuidadoso, de tal manera que se contemplen todas las posibles rutas para el evento no deseado,
incluyendo efectos reforzadores. El análisis de riesgo puede incluir diferentes escenarios de
incidentes, así que el diseño varía de acuerdo a sus características. La estimación de la frecuencia
del evento de pérdida de contención (el incidente) es la finalidad de este paso.
El resultado físico en el que potencialmente puede culminar un incidente es un accidente. El
accidente evoluciona de acuerdo a la cadena de eventos que lo precedan, así que también existe
variabilidad en ese evento final. Para la determinación de cada uno de los escenarios accidentales
que se pueden dar ante un evento de pérdida de contención de un hidrocarburo es bastante útil el
diseño de árboles de eventos. También aplica una metodología probabilística, pero esta vez parte de
un evento iniciador, y de acuerdo al juego de frecuencias dado por la secuencia accidental puede
culminar en diferentes escenarios finales.
Es generalmente asumido que el esquema de escenarios accidentales contempla 4 tipos de eventos
finales: jet fire, pool fire, explosión de nube de vapor y dispersión. Si existe una ignición inmediata
se tiene como escenario accidental un jet fire, mientras que con una ignición retardada se tiene un
pool fire. Si no existe ningún tipo de incendio puede darse una formación de nube de vapor, y las
21
características y condiciones normales de operación, como la sustancia dispersada, pueden dar lugar
a un evento de explosión. En caso de que ninguno de estos eventos catastróficos tenga lugar
simplemente se obtendrá una dispersión en la atmósfera.
El riesgo de un evento accidental no es solamente dado por la estimación de su frecuencia, resultado
al cual llega esta sección de la evaluación. Las características físicas del accidente son también
fundamentales en la determinación del riesgo de un sistema, y para esto son utilizados modelos
matemáticos de caracterización y simulación. Tras combinar el cálculo de consecuencias con sus
correspondientes frecuencias podemos obtener una verdadera cifra de riesgo a la sociedad. Por tal
motivo se realiza una investigación de las herramientas con las que cuenta la ingeniería química en
el objetivo de evaluar los elementos físicos de un accidente, y serán reportadas en las siguientes
secciones.
3.3. Caracterización de escenarios
Con el objetivo de llegar a determinar las consecuencias de un accidente, se debe primero calcular
su intensidad, basándose en el tipo de escenario posible, materiales involucrados, condiciones de
proceso y cantidad de material disponible. Debido a que históricamente no se cuenta con una base
de datos lo suficientemente significativa como para que un modelo totalmente estadístico sea
desarrollado, se toma un acercamiento semiestadístico, que considera tanto la información
disponible con base en análisis históricos (por limitada que esta pueda ser) como métodos
semiempíricos que dan resultados cuantitativos sobre las características de un accidente. (Mather &
Lines, 1999)
La siguiente sección revisará los más relevantes métodos y datos disponibles con el fin de tener una
predicción física y simulación de accidentes en poliductos. Los modelos disponibles tratan los
siguientes tópicos:
Cálculo de tasas de liberación de combustible.
Caracterización de sprays y jets de combustible.
Velocidad de quema de combustible.
Esparcido de piscina de combustible.
Cálculo de niveles de radiación térmica para piscina de combustible.
22
Cálculo de niveles de radiación térmica para jetfires.
Cálculo de sobrepresiones en explosiones y flashfire.
Cada uno de los modelos matemáticos y/ o semiempíricos concernientes a los anteriores tópicos
será tratado a continuación. (Mather & Lines, 1999)
3.3.1. Cálculo de tasas de liberación de combustible
La rata de liberación de masa puede ser calculada a través de la ecuación de Bernoulli:
Donde mr = Tasa de liberación de combustible [kg/s]
CD = Coeficiente de descarga (tomado como 0.62)
A = Área del orificio [m2]
ρ = Densidad de líquido [kg/m3]
P = Presión absoluta del líquido [N/m2]
Patm = Presión atmosférica [N/m2]
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)
h = Cabeza de líquido [m]
En general, y debido a las presiones en las líneas de combustible, el término de cabeza de líquido es
despreciable.
Las tasas de liberación calculadas mediante la ecuación de Bernoulli deben ser limitadas a rupturas
pequeñas en la tubería. Para rupturas grandes se puede aproximar la velocidad de escape de
combustible a la velocidad de bombeo en el poliducto. (Mather & Lines, 1999)
3.3.2. Caracterización de Sprays y Jets
En una tubería presurizada, la pérdida de los confinamientos de primer grado puede ocasionar que
el combustible sea expulsado a altas velocidades. Si no existe ningún tipo de confinamiento de
segundo orden, se puede dar un esparcimiento de combustible en una gran área. Las siguientes
23
fórmulas pueden ser aplicadas para un Jet líquido, en el caso de que se desprecien factores que
complican el desarrollo del problema, como lo son resistencia del aire y dispersión del jet:
Donde ht = Máxima altura teórica alcanzada por el jet [m]
u = Velocidad de flujo de salida [m/s]
α = Ángulo de liberación con respecto a la vertical.
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)
xt = Rango teórico del jet [m]
Cabe destacar que el rango máximo ocurre cuando α = 45°.
Cuando se tienen en cuenta los efectos de resistencia de aire se obtienen los siguientes resultados
para el rango:
Con:
Donde: x = Rango del jet [m]
K = Constante de resistencia de aire [-]
t = Tiempo [Sec]
Con el fin de caracterizar a través de estas ecuaciones el valor del rango del jet, la constante k juega
un papel fundamental y es un parámetro que afecta en gran medida el valor numérico al que se
llegue con la ecuación. Se cuenta, sin embargo, con poca información sobre como determinar el
valor de la constante, y las suposiciones más comunes rondan los valores de 0.3. (Mather & Lines,
1999)
24
Vale la pena aclarar que en la deducción de las anteriores ecuaciones se tomó la resistencia del aire
como una variable directamente proporcional a la velocidad del líquido.
3.3.3. Velocidad de quema de combustible
La tasa de reacción de combustión de la gasolina en un pool fire puede expresarse a través de la
siguiente correlación definida por Babrauskas en 1983 [2]:
Donde mf = Tasa de quema de combustible en piscina finita [kg/s/m2]
m∞ = Tasa de quema de combustible en piscina infinita [kg/s/m2]
kβ = Factor de corrección [m-1
]
D = Diámetro del pool fire [m]
Esta correlación utiliza generalmente los siguientes valores para los parámetros de tasa de quema:
m∞ = 0.063 kg/s*m2
kβ = 1.48 m-1
3.3.4. Esparcimiento de piscina de combustible
Los casos específicos que son considerados en el esparcimiento de la piscina son el caso de ignición
inmediata, y el caso de ignición retrasada.
Para el caso de ignición inmediata, se asume que la piscina de combustible tiene un crecimiento
hasta que la tasa de quema de combustible sobre toda la piscina es igual a la tasa de liberación.
Entonces, el diámetro máximo de crecimiento de piscina está dado por la siguiente expresión
(Mather & Lines, 1999):
Donde mr = Tasa de liberación de combustible en la piscina [kg/s]
Mf = Tasa de quema de combustible por unidad de área [kg/s/m2]
25
En el caso de ignición diferida, se asume que la piscina de combustible crece hasta que llega a un
diámetro de 100 m. (Mather & Lines, 1999)
Cabe anotar que ninguna de estas ecuaciones tiene en cuenta permeabilidad del terreno. Esta
característica será evaluada en el siguiente ítem.
3.3.5. Efecto de la permeabilidad del suelo en el esparcimiento de la piscina de
combustible
En casos reales, el tamaño de la piscina de combustible será siempre limitado por las características
del terreno en el que se está formando. Entre más rápido se pueda difundir el combustible en el
suelo, será menor el tamaño de la piscina de combustible. La ley que modela esa difusión en el
suelo se basa en la ley de Darcy, y da la siguiente tasa (Mather & Lines, 1999):
Donde ms = Pérdida de masa de la piscina hacia el suelo por unidad de área [kg/s/m2]
ρ = Densidad del líquido [kg/m3]
k = Coeficiente de permeabilidad del suelo [m/s]
El anterior coeficiente de permeabilidad está expresado para un fluido específico. Sin embargo, esta
permeabilidad también se puede expresar de manera independiente de la naturaleza del fluido
(Mather & Lines, 1999).
Donde K = Permeabilidad absoluta o específica [m2]
η = Viscosidad dinámica de fluido [NS/m2]
ρw = Densidad del agua (1000 kg/m3)
La siguiente tabla presenta las características de permeabilidad para diferentes tipos de suelo:
26
Tabla 1 Coeficientes de permeabilidad para diferentes tipos de suelo (Mather & Lines, 1999).
Al tener en cuenta tanto la difusión en el suelo como la quema de combustible, el diámetro máximo
de piscina (todavía limitado a valores menores a 100 m) está dado por (Mather & Lines, 1999):
De igual manera, para ignición retrasada (Mather & Lines, 1999):
Del mismo modo, las anteriores ecuaciones y parámetros se puede determinar la cantidad de
combustible que se llegaría a infiltrar al suelo y que posiblemente llegue a fuentes de agua. El
objetivo es también caracterizar las consecuencias toxicológicas del escape de combustible.
3.3.6. Dependencia temporal del crecimiento de piscina de combustible
Las secciones anteriores que trataron el crecimiento de una piscina de combustible tienen en cuenta
los valores máximos a los que llega el diámetro. Sin embargo, y por lo que se ha notado en casos de
accidentes documentados que tienen pool fire, no necesariamente existe una ignición cuando el
diámetro de la piscina ha llegado a un máximo, sino que generalmente se dan mientras esta continúa
creciendo. La siguiente ecuación plantea la dependencia del radio de la piscina de combustible con
respecto al tiempo, y se halla tomando una solución aproximada a un grupo de ecuaciones
diferenciales que relacionan el cambio de volumen y radio con respecto al tiempo. (Mather & Lines,
1999)
k 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12
Características de
drenaje
Bueno Pobre Prácticamente Impenetrable
Clasificación de
permeabilidad
Alta Media Baja Muy Baja Prácticamente
Impermeable
Tipo de suelo Gravillas Arenas
Limpias
Arcillas Fisuradas Arcillas Intactas
Arenas Finas
27
Donde: r(t) = Radio de piscina dependiente del tiempo [m]
t = Tiempo transcurrido desde el inicio del escape [s]
mr = Tasa de liberación de combustible en la piscina [kg/s]
ρ = Densidad del líquido [kg/m3]
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)
3.3.7. Cálculo de niveles de radiación térmica para incendio de piscina de combustible
El valor de radiación térmica en piscinas de combustible puede ser calculado mediante modelos
matemáticos que han sido previamente desarrollados para caracterizar este tipo de accidente. Un
ejemplo de estos modelos es el POOLFIRE6, desarrollado por WS Atkins para el HSE en el Reino
Unido. Aunque este y otros modelos no tienen en cuenta la dependencia temporal del crecimiento
de la piscina, sí llegan a dar valores cercanos a la realidad. Las aproximaciones hechas en este
modelo son bastantes: emisión de cuerpo negro, llama modelada como un cilindro inclinado
dividido en dos secciones: una sección baja que representa la capa transparente, y una sección alta
que representa la capa de humo superior. Este modelo también cuenta con características bastante
interesantes, como lo son la inclusión de la velocidad del viento, constantes de oscurecimiento de
radiación para un combustible específico o cargas térmicas sobre personas escapando del incendio
a una velocidad (Ravichandra, Faisal I., Veitcha, & Amyotteb, 2005).
A continuación se muestra el esquema geométrico de análisis:
Ilustración 2 Esquema de llama sólida en pool fire (Freeman & Erskine, 2008).
28
La correlación utilizada para determinar el flux de calor es la siguiente (Ravichandra, Faisal I.,
Veitcha, & Amyotteb, 2005):
Donde L y U se refieren a las dos regiones de la llama, y:
τ = Transmisividad atmosférica.
VF = Factor geométrico.
SEP = Potencia media de la fuente de emisión
La transmisividad atmosférica se calcula a través del algoritmo de Wayne, desarrollado en 1991 y
donde se asume que la llama se comporta como fuente de radiación de cuerpo negro con una
temperatura aproximada de 1500K, y las únicas sustancias que absorben radiación entre la fuente y
el objeto son el vapor de agua y el dióxido de carbono. El factor geométrico representa la sección de
la fuente de emisión que incide en el objeto, lo cual se traduce en la fracción de todo el calor que
absorbe el cuerpo. Este parámetro se calcula regularmente utilizando la ecuación desarrollada por
(Davis & Bagster, 1989). Los valores de potencia media de emisión son generalmente calculados
utilizando las siguientes correlaciones (Ravichandra, Faisal I., Veitcha, & Amyotteb, 2005):
Donde: UR = Radio de no oscurecimiento.
SEPS = Superficie de poder emisivo de sección de humo [m2].
SEP∞ = Superficie de poder emisivo total [m2].
Km = Coeficiente de extinción.
D = Diámetro de piscina de combustible [m]
3.3.8. Cálculo de niveles de radiación térmica para jetfires.
Con el fin de determinar niveles de radiación en jetfires se utiliza generalmente el modelo de
Chamberlain, desarrollado en 1987. Este modelo asume que el incendio del chorro de combustible
tiene una forma de cono truncado, cuyas dimensiones pueden variar de acuerdo al tipo de material
29
de escape, la presión a la cual está escapando, o el tamaño de agujero en la tubería. El método
calcula la radiación desde toda la superficie del cono, incluidos sus extremos, mientras que, como
en el caso de incendios de piscina de combustible, la cantidad de radiación recibida por un objeto
externo está determinada por la distancia desde la llama y la orientación de la misma relativa al
objeto externo. (Ravichandra, Faisal I., Veitcha, & Amyotteb, 2005)
El esquema geométrico de análisis es el siguiente:
Ilustración 3 Esquema de llama para jet fire (Freeman & Erskine, 2008).
Donde: L = Distancia de levantamiento o despegue.
I = Inclinación de la llama.
R1 = Radio de la base de la llama.
R2 = Radio del extremo de la llama.
FL = Longitud de la llama.
La expresión para flux de calor en el caso de jet fire es similar a la de pool fire. Sin embargo, la
geometría de análisis es totalmente diferente. La expresión para este caso es:
Los factores geométricos y la transmisividad atmosférica son calculados de utilizando la misma
técnica que para incendios de piscina de combustible. En este caso, los factores geométricos son:
Donde: SEP = Fs Q/A; la máxima potencia de emisión de superficie.
Fs∞ = 0.21e-0.00323v
+ 0.14; la fracción del calor total emitido como radiación.
30
k = Coeficiente de absorción de radiación del gas.
W2 = El ancho máximo de la llama.
FL = Longitud de la llama.
Q = Calor total producido por la combustión.
A = Área superficial de la llama.
v = Velocidad del jet de combustible.
3.3.9. Estimaciones de sobrepresiones para incendios y explosiones
Con el objetivo de cuantificar los parámetros de una explosión de nube de vapor se emplean
modelos de tres tipos: empíricos, fenomenológicos y computacionales de fluidos dinámicos. (Vijay,
2006). En la siguiente sección se estudiarán solamente dos modelos empíricos, uno basado en una
carga equivalente de TNT, y otro basado en una carga de aire-combustible.
3.3.9.1 Método TNT
Esta metodología relaciona el poder explosivo de una nube de vapor con una carga equivalente de
trinitrotolueno basándose en una masa equivalente. El modelo permite calcular la sobrepresión
desarrollada por el evento en una distancia específica (punto de interés). Se realiza en primera
instancia un cálculo que correlaciona la masa de gas inflamable en la nube de vapor con una carga
explosiva, de la siguiente manera:
Donde
WTNT [kg]: Masa equivalente de TNT.
Ƞ: Coeficiente de equivalencia de TNT, oscila entre 0,01 y 0,1 para la mayoría de explosiones.
Wgas [kg]: Masa total inflamable de la nube de vapor.
∆HC gas [kJ/kg]: Calor de combustión del material.
∆HC TNT [kJ/kg]: Calor de combustión de TNT (de 4,19 a 4,65 MJ/kg (Brasie & Simpsons, 1968)).
31
Después de conocer la masa equivalente de TNT se procede a utilizar la relación empírica basada en
ensayos realizados con explosivos, y que utiliza un valor de distancia normalizada calculado de la
siguiente manera:
Donde
Ṝ [m/kg1/3
]: Distancia escalada o normalizada.
Rd[m]: Distancia real
WTNT [kg]: Masa equivalente de TNT.
Para cada valor de distancia escalada es correspondiente una sobrepresión que es generalmente
consultada en una gráfica empírica como la siguiente, basada en resultados experimentales (Less,
1996); (CCPS (Center for Chemical Process Safety), 1989) ; (Bodhurta, 1980).
Ilustración 4 Aplicación del modelo TNT (Lobato & Cañizares, 2006).
32
3.3.9.2 Método TNO basado en una carga de aire-combustible
En vista que el método de carga equivalente de TNT no corresponde adecuadamente a una nube de
vapor, se contempla también este modelo que se adecua a las características de explosión de una
mezcla inflamable. Ha sido ampliamente aceptado como un método simple y práctico, y que da
resultados cercanos a la realidad (TNO, 2005). Tiene en cuenta obstáculos y/o partes confinadas de
la nube de vapor que influyen significativamente en el potencial explosivo ya que son las
principales fuentes de sobrepresión, tal y como fue corroborado en investigaciones experimentales
(Zeeuwen, Van Wingerden, & Dauwe, 1983).
El modelo tiene en cuenta entonces la contribución energética de la combustión total de aquellas
partes de la nube de vapor que encuentran obstruidas o confinadas. Cada una de esas regiones debe
ser analizada por separado, en el caso de que las distancias relativas sean lo suficientemente
grandes2 (TNO, 2005), o deben ser sumadas contemplando la explosión como un solo evento. El
volumen en cada una de las regiones confinadas puede ser aproximado al de una esfera.
Para obtener los valores de sobrepresión se utilizan correlaciones experimentales que varían de
acuerdo a una distancia escalada, hallada a través de la siguiente ecuación.
Donde
Ṝ: Distancia escalada de energía de explosión adimensional.
Rd [m]: Distancia desde el centro de la esfera.
P0 [Pa]: Presión atmosférica.
E [J]: Energía total disponible (varía de acuerdo al tipo de combustible).
Gráficamente se halla la sobrepresión adimensional basado en resultados experimentales:
2 Distancias mayores a 25 m.
33
Ilustración 5 Sobrepresión adimensional vs. distancia de energía escalada para el método TNO.
Finalmente, el pico de sobrepresión es calculado de la siguiente manera:
Donde
Ṗs: Sobrepresión adimensional.
Ps [Pa]: Pico de sobrepresión.
P0 [Pa]: Presión atmosférica.
34
3.3.10. Simulación de columna de humo producida en la combustión
Debido a que una nube de gases de combustión en este tipo de accidentes tiene un mayor rango de
afección por su dispersión aérea, se presenta el siguiente modelo de caracterización de columnas
con productos de combustión tóxicos.
El cociente de producción de humo se calcula gracias al factor de emisión, un parámetro definido
como masa de humo producida por cantidad de combustible quemado. Este parámetro se halla
experimentalmente para diferentes tipos de combustible. La relación entre el humo producido y la
tasa de quema de combustible es lineal (Kefalas, Christolis, Nivolianitou, & Markatos, January
2006).
Con el objetivo de simplificar el análisis debido a que puede tener cierta dificultad determinar todas
las condiciones atmosféricas durante la dispersión de la columna de humo, se utilizan condiciones
típicas, que son frecuentemente utilizadas en caracterización de accidente y análisis de
consecuencias. El modelo describe la concentración del componente a nivel de suelo, proveyendo la
distancia en una sola dirección. Se incluyen también condiciones de estabilidad atmosférica y de
velocidad del viento (Kefalas, Christolis, Nivolianitou, & Markatos, January 2006).
El análisis se fundamenta en la definición de un parámetro adimensional denominado número de
flux de flotación. Se define de la siguiente manera (Kefalas, Christolis, Nivolianitou, & Markatos,
January 2006):
Donde: F = Flux de buoyancia.
U = Velocidad del viento.
L = Parámetro de tamaño, tomado como el área efectiva del incendio.
El perfil de velocidad del viento se halla mediante la siguiente expresión:
Donde: U10 = Velocidad media del viento a una altura de 10m.
h = Altura de análisis de la velocidad del viento [m]
35
p = Factor dependiente de las condiciones de estabilidad atmosférica (tomado
frecuentemente como 0.16)
La ecuación que modela el sistema es (Kefalas, Christolis, Nivolianitou, & Markatos, January
2006):
Donde: φ = Propiedad (concentración)
ρ = Densidad (kg/m3)
Γ = Coeficiente de difusión.
Sφ = Factor de fuente de la variable φ (en este caso factor de producción de humo)
Debido a que el análisis de consecuencias se basa en las concentraciones a nivel del suelo, se debe
determinar específicamente este parámetro. El procedimiento es sencillo cuando la anterior
ecuación se resuelve para todo el dominio del evento.
3.4. Evaluación de consecuencias
3.4.1. Daño causado por radiación
Con el objetivo de evaluar daños causados por radiación se tiene en cuenta: una caracterización del
tipo de quemadura en piel humana y sus consecuencias; el cálculo del valor de tiempo efectivo de
exposición, y la presentación de un modelo estadístico a través de funciones Probit que relaciona la
magnitud de daños personales con la intensidad de la fuente de radiación térmica y el tiempo
efectivo de duración.
3.4.2. Caracterización de la herida
El modelo más simple y efectivo que se toma en cuenta para la caracterización de las lesiones
personales debido a radiación térmica es la siguiente división del tipo de quemadura: primero,
segundo o tercer grado.(van den Bosch, y otros, 1992). El parámetro físico más importante de la
piel en relación a la determinación de heridas por quemaduras de radiación, es el coeficiente de
igualación de temperatura, at. Este parámetro determina la velocidad a la cual la energía procedente
36
de la radiación es absorbida por la piel, y su consecuente aumento de temperatura. Se calcula de la
siguiente manera (van den Bosch, y otros, 1992):
Donde: λ = Coeficiente de conducción de calor [W/m*K]
ρ = Densidad [kg/m3]
c = Calor específico [J/kg*K]
Con el objetivo de realizar aproximaciones básicas, frecuentemente se utilizan las anteriores
propiedades térmicas para el agua. Sin embargo, la siguiente tabla presenta una lista de mediciones
de diferentes autores.
Tabla 2 Propiedades térmicas de la piel humana (van den Bosch, y otros, 1992).
λ [W/m*K] ρc [J/m3*K]
Perinks 0.764 3.35*106
Mitchel 0.591 4.19*106
Stoll 0.628 3.68*106
La determinación de cantidad de calor que se transfiere a la piel puede ser considerada como un
problema de transferencia unidimensional. En este modelo, se supone que cierta parte de la
radiación incidente se absorbe, y sigue un modelo lineal que depende de un coeficiente de
absorción. El perfil de temperatura puede ser calculado mediante la siguiente ecuación (van den
Bosch, y otros, 1992):
Donde: Ti = Temperatura inicial [K]
T(t,x) = Temperatura de la piel en función del tiempo, para una profundidad x.
x = Distancia de penetración [m]
ierfc = Función de error complementaria integrada.
t = Tiempo [s]
tc = Tiempo de duración del pulso de calor [s]
37
El criterio para la determinación del grado de la quemadura es el siguiente:
Tabla 3. Criterios de determinación de grado de quemadura (van den Bosch, y otros, 1992).
Grado de quemadura Profundidad límite ΔT=9K [mm]
Primero <0.12
Segundo <2
3.4.3. Determinación de tiempo efectivo de exposición
El modelo para determinar el tiempo efectivo de exposición tiene en cuenta el tiempo de reacción
del individuo y la velocidad de escape de la zona de exposición [8]:
Donde: x0 = Distancia desde el individuo hasta el centro del fuego [m]
u = Velocidad de escape (aprox. 4m/s)
tr = Tiempo de reacción (aprox. 5 s)
tv = Tiempo de escape [(xs-x0)/u]
xs = Distancia desde el centro del fuego hasta un punto donde la intensidad de
radiación se encuentra por debajo del nivel peligroso (1 kW/m2)
3.4.4. Modelo estadístico de consecuencias
El modelo estadístico para la determinación de consecuencias es basado en funciones Probit, que
determinan un valor probabilístico de letalidad para cada tipo de quemadura (van den Bosch, y
otros, 1992):
38
3.4.5. Daño causado por explosiones
Con el fin de determinar las consecuencias causadas por explosiones en personas se caracterizarán
los siguientes efectos en de una explosión: onda explosiva y desplazamiento total del cuerpo.
3.4.5.1. Efectos de onda explosiva y sobrepresión
Los parámetros que caracterizan una onda explosiva y de sobrepresión son la sobrepresión máxima
Ps, la duración para la cual se tiene un incremento en la presión tp, y el impulso is. Utilizando un
modelo que simplifica la relación entre la presión y el tiempo como una función triangular, se tiene
para el impulso (van den Bosch, y otros, 1992):
Los tipos de daño que serán asociados a los efectos de onda explosiva y sobrepresión son daño a
pulmones y afección auditiva.
3.4.5.2. Daño a pulmones
Con el objetivo de determinar la afección a los principales órganos del sistema respiratorio se deben
determinar los parámetros de sobrepresión e impulso escalados. A partir del valor de sobrepresión
máxima (van den Bosch, y otros, 1992):
El segundo término de la anterior ecuación hace referencia a un efecto adicional debido a que la
onda explosiva realiza un recorrido alrededor del cuerpo (van den Bosch, y otros, 1992).
La presión escalada se obtiene realizando una normalización del anterior parámetro de sobrepresión
con la presión atmosférica. El escalado para el impulso se realiza de la siguiente manera (van den
Bosch, y otros, 1992):
Donde: i = Impulso hallado mediante la primera ecuación de esta sección.
p0 = Presión atmosférica.
39
m = Masa del cuerpo (aproximadamente 75 kg para un adulto).
La función Probit para daño a pulmones es (van den Bosch, y otros, 1992):
Donde el parámetro S es función de las variables sobrepresión e impulso escalados (van den Bosch,
y otros, 1992):
3.4.5.3. Afección auditiva
La afección auditiva considerada es la ruptura del tambor del oído interno. La función Probit que
determina esta probabilidad es (van den Bosch, y otros, 1992):
3.4.5.4. Efectos de desplazamiento total del cuerpo
Utilizando nuevamente los parámetros de sobrepresión, Ps, e impulso, is, se definen ecuaciones
Probit determinan un valor probabilístico para la fatalidad en casos de desplazamiento total del
cuerpo. Se realiza una diferenciación de acuerdo al tipo de impacto sufrido: impacto en la cabeza y
en todo el cuerpo.
3.4.5.5. Impacto en la cabeza
La función Probit que determina la probabilidad de fatalidad para este caso es (van den Bosch, y
otros, 1992):
Donde:
40
3.4.5.6. Impacto en todo el cuerpo
La función Probit para el caso de impacto en todo el cuerpo es (van den Bosch, y otros, 1992):
Donde:
3.4.6. Daño causado por intoxicación
Debido a que en un accidente sobre una línea de combustible existe liberación de sustancias tóxicas,
ya sea el producto que se está transportando o gases tóxicos provenientes de la combustión del
mismo, es necesario incluir este ítem en la evaluación de consecuencias. La metodología utilizada
es bastante similar a la desarrollada hasta ahora: funciones Probit. Las constantes que se alimentan a
la función Probit dependen del valor de LC50 en un período de exposición de 30 minutos. Los
valores de las constantes de la función Probit se encuentran previamente determinados para los más
importantes y comunes tóxicos que se presentan en accidentes de transporte de combustible. Sin
embargo, de no llegarse a encontrar algún valor en bibliografía, los mismos pueden ser hallados de
la siguiente manera (van den Bosch, y otros, 1992):
Donde el valor de n representa la contribución relativa de la concentración y duración de la
exposición a la carga tóxica, y varía de acuerdo a la sustancia (van den Bosch, y otros, 1992).
La ecuación de Probit utilizada para determinar el valor probabilístico de letalidad generada por
exposición a sustancias tóxicas es entonces (van den Bosch, y otros, 1992):
Debido a que los valores de LC50 para humanos son hallados a través de la experimentación en
animales, también es posible utilizar este parámetro para calcular consecuencias y letalidad en la
población animal nativa de la región del accidente, de tal manera que cierta proporción de daño al
medio ambiente pueda ser considerada.
41
4. METODOLOGÍA
4.1. Diseño de la metodología de análisis
Partiendo del problema base, se procede a realizar los análisis de peligros, riesgos y consecuencias.
A continuación se muestra el desarrollo de la construcción del análisis de vulnerabilidad tanto para
transporte como almacenamiento de hidrocarburos, los elementos del análisis cuantitativo de riesgo
procediendo con la caracterización de los escenarios planteados y el análisis de consecuencias.
4.1.1. Análisis de vulnerabilidad
Con el objetivo de realizar el análisis de vulnerabilidad se realiza una fuerte diferenciación sobre la
metodología planteada para los dos sistemas, transporte y almacenamiento de hidrocarburos. En el
primer caso se pretende utilizar la metodología por Mulhbauer, realizando una modificación basada
en la adición de un nuevo índice que engloba los peligros y riesgos asociados a los tres fenómenos
naturales de mayor incidencia en la integridad del sistema: inundaciones, deslizamientos y
movimientos telúricos. Para el caso de almacenamiento de hidrocarburos se realiza un diseño total
de la metodología de riesgo bajo el mismo esquema de puntajes por diferentes índices, que esta vez
se centran en diseño y mantenimiento de tanques según las normas API 620 (API, Design and
Construction of Large, Welded, Low-Pressure Storage Tanks, 2009) y 650 (API, Welded Steel
Tanks for Oil Storage, 2007).
4.1.1.1. Análisis de vulnerabilidad para transporte de hidrocarburos
4.1.1.1.1. Seccionamiento de tuberías
El análisis de vulnerabilidad de una tubería puede tener fuertes diferenciaciones por tramos debido a
cambios en las condiciones de la misma, por lo cual sería un error realizar una sola evaluación de
riesgos y peligros en un poliducto donde existe más de un set de condiciones de diseño y operación.
Entonces, para aplicar la metodología planteada es necesario dividir inicialmente la línea de
transporte en secciones uniformes, de tal manera que cada una cuente con las mismas condiciones
de densidad poblacional, nivel de actividad, profundidad de cobertura y edad de la tubería. Estos
cuatro ítems son a grandes rasgos los más influyentes para la determinación de la vulnerabilidad de
una sección, y por ende son el criterio de diferenciación. Ciertamente existen muchas más
condiciones que pueden tenerse en cuenta (niveles de protección, presencia de instalaciones
cercanas, etc.) pero al aumentar los criterios de evaluación aumentan también sus costos. La
42
metodología propuesta engloba las características fundamentales y corresponde a un análisis
robusto de vulnerabilidad.
4.1.1.1.2. Índice de fenómenos naturales
En este punto se espera evaluar la influencia de ciertos fenómenos naturales en el sistema de
almacenamiento y transporte. Estos se refieren a los fenómenos relacionados con los terremotos,
inundaciones y deslizamientos de tierra. Además, la influencia de estos fenómenos permite evaluar
otros como la remoción en masa, los movimientos telúricos, hundimientos y avalanchas. Los
elementos de la evaluación de este índice se explican a continuación.
Terremotos 0-34 puntos
Se evalúa con respecto a la intensidad sísmica de la zona. La valoración se hace a partir de los
datos reportados de dicha intensidad, a los cuales se les asigna una criticidad alta, baja o
moderada. Los pesos de cada valor en el puntaje designado varían, siendo la criticidad alta, con
valores de intensidad sísmica superiores a 10-3
, el valor más riesgoso; seguido por el moderado,
con valores entre 10-3
y 10-4
y por último la criticidad baja, con valores inferiores a 10-4
. En el
caso en que el usuario desconoce la intensidad sísmica de la zona, se asigna el valor de más alto
riesgo como medida preventiva. (López Arroyo & Villacasas Berenguer, 1999)
Deslizamientos 0-33 puntos
A partir de elementos propios de la sección en cuestión, se evalúa el aporte del riesgo de
deslizamiento sobre el sistema. Los elementos que se evalúan son la pendiente de la zona,
precipitaciones, tipo de suelo, uso de suelo, diferencia de altura y antecedentes de
deslizamientos. La pendiente de la zona influye en la medida en que a una mayor pendiente,
mayor riesgo de deslizamiento, al igual que la cantidad de precipitación influye de manera
directa en la ocurrencia de dicho evento. El tipo de suelo se evalúa sabiendo que las
propiedades de ciertos materiales aportan características más o menos favorables al suelo como
mayor permeabilidad, densidad, entre otros, según sea el caso. En cuanto al uso del sueño, se
sabe que una zona mayormente urbana implica mayores riesgos que una en la que predomine el
campo o la vegetación. El caso del la altura del terreno actúa análogamente a la pendiente de la
zona al igual que los antecedentes de deslizamientos. (Mendoza López & Domínguez Morales)
43
Inundaciones 0-33 puntos
Análogo al ítem de deslizamientos, el aporte al puntaje por riesgo de inundaciones evalúa
factores como la precipitación, nivel freático, cauces cercanos, difusión del suelo y antecedentes
de inundaciones como fuentes potenciales de inundación. Las precipitaciones en la zona
permiten evaluar la posibilidad de inundaciones debido a un gran flujo de aguas lluvia, donde
un valor alto es más riesgoso. El nivel freático se refiere a la profundidad de las aguas
subterráneas en la zona, siendo un nivel alto, menos riesgoso en cuanto a la posibilidad de
inundaciones. El caso de los causes cercanos es análogo al de las precipitaciones, siendo la
presencia de agua en las cercanías, un factor que puede generar inundaciones. La difusión del
suelo puede influenciar en el fenómeno al permitir que el suelo absorba una parte del flujo de
agua, en este caso un valor alto de difusión es preferible y finalmente los antecedentes de
inundaciones operan de manera similar al caso de los deslizamientos. (Salgado Montoya, 2005)
4.1.1.2. Análisis de vulnerabilidad para almacenamiento de hidrocarburos
En las secciones que incluyen alguna parte del sistema de almacenamiento no se evalúa la totalidad
de los elementos de los índices mencionados anteriormente, sino solo aquellos que se considera que
aplican al caso del almacenamiento. La evaluación del sistema de almacenamiento se realiza para
cada tanque del sistema, especificando si el mismo se diseño bajo alguna norma o en caso contrario
se realiza una evaluación estándar. Las normas tenidas en cuenta son la API 620, para el diseño de
tanques a baja presión, y la API 650, para el diseño de tanques atmosféricos de almacenamiento de
hidrocarburos.
4.1.1.2.1. Índice del sistema de almacenamiento general
Este índice estándar se utiliza cuando el usuario especifica que no siguió alguna de las normas
propuestas o similares, API 620 ó API 650, para el diseño del tanque en cuestión. Este índice se
evalúa teniendo en cuenta los siguientes elementos:
Diseño y operación 0-35 puntos
Este elemento tiene en cuenta los aspectos de seguridad tenidos en cuenta a la hora de
diseñar los tanques de almacenamiento. Dichos aspectos permiten implementar barreras de
seguridad en el sistema que pueden reducir el riesgo de pérdida de contención. Los techos
flotantes, atmosferas inertes y alarmas del sistema se pueden incluir en este ítem. (Suardina,
McPhate, & Sipkemab, 2009)
44
Sistemas de detección de incidentes 0-25 puntos
Debido a que la detección de un incidente puede llevar a tomar las medidas correctas en
caso de pérdida de contención, es importante evaluar el tipo de sistemas con los que cuenta
la instalación y el uso que se hace de los mismos. (Suardina, McPhate, & Sipkemab, 2009)
Sistemas de protección contra incendio 0-20 puntos
Al igual que los elementos de diseño, los elementos de protección pueden representar
barreras de seguridad en el sistema Este aspecto influye en la medida de riesgo dependiendo
de las medidas y sustancias usadas en caso de incendio. (Suardina, McPhate, & Sipkemab,
2009)
Sistemas portátiles contra incendio 0-20 puntos
Este ítem tiene en cuenta la existencia o carencia de sistemas portátiles contraincendios, y
su correcto y oportuno uso. (Suardina, McPhate, & Sipkemab, 2009)
4.1.1.2.2. Índice del sistema de almacenamiento según API 620
Este índice se basa en los parámetros de diseño propuestos por la norma API 620 para tanques a
baja presión. El índice se evalúa siguiendo los siguientes parámetros:
Cimientos
Este ítem evalúa el diseño y construcción de los cimientos a partir de factores concernientes
a los valores de resistencia del suelo, características de la capa de asiento, zapatas,
seguimiento de indicaciones del estándar ACI 317 en las características del concreto,
instalación de los cimientos en cuanto a zapatas, bloques de concreto y otros, el anclaje de
los cimientos, al igual que el relleno y nivelado, y finalmente la inspección durante la
prueba hidrostática.
Estructuras de soporte
Las estructuras de soporte se evalúan en cuanto a su capacidad para prevenir estrés
localizado por cambios de temperatura y presión, en cuanto al uso de soportes externos,
anillos viga y uso de soldaduras continuas.
Estructuras adyacentes (internas y externas)
45
En este segmento se busca evaluar el estado de las conexiones a la estructura, la disposición
de las plataformas y escaleras, el uso de metal adicional como medida contra la corrosión al
igual que el uso de metales resistentes a dicho fenómeno.
Uso de precalentamiento, postcalentamiento y alivio de estrés
El precalentamiento y postcalentamiento se usan como métodos de prevención de fracturas
en la superficie evitando que el material se torne quebradizo. En la evaluación de este ítem
se establece el uso correcto de precalentamiento y postcalentamiento como medidas de
prevención de craqueo bajo tensión al igual que su aplicación correcta.
Martilleo
El martilleo se usa como método de mejoramiento de las propiedades del material por
medio de medios mecánicos, tales como los golpes de martillo. En esta sección se busca
evaluar el uso del martilleo efectivo, el martilleo como alternativa de alivio de estrés
térmico y la toma de datos durante soldado y martilleo.
Diseño antisísmico
Para evaluar un diseño correcto del tanque contra sismos, se evalúan elementos propios de
diseño como resistencia del tanque a movimientos de giro y fuerzas laterales, entre otros, al
igual que el uso correcto de anclas y tuberías como medidas preventivas antisísmicas.
Instalación de dispositivos para alivio de presión
Se evalúa la ubicación de los dispositivos, el tamaño de la abertura del tanque, las tuberías
de descarga, las medidas de seguridad contra daños y el uso de dispositivos de alivio de
vacío al igual que de válvulas de cierre.
Instalación de tanques de almacenamiento de baja presión
En la instalación se tienen en cuanta diversos factores que pueden influir positiva o
negativamente en la evaluación, estos factores son el marcado de los tanques, el acceso a
los mismos, el uso de protección catódica para evitar corrosión, el drenaje y los dispositivos
a prueba de fuego.
4.1.1.2.3. Índice del sistema de almacenamiento según API 650
Este índice se basa en los parámetros de diseño propuestos por la norma API 650 para tanques
de almacenamiento de hidrocarburos. El índice se evalúa siguiendo los siguientes parámetros:
46
Cimientos
Para la evaluación del diseño y construcción de los cimientos, se tienen en cuenta los
métodos de determinación de condiciones de asentamiento, los métodos de mejoramiento
de la misma, las características del material de relleno y el nivelado del tanque.
Techos flotantes externos
Los techos flotantes externos son un elemento crucial en el diseño de tanques de
almacenamiento de hidrocarburos, por lo cual se realiza una evaluación exhaustiva de
elementos de su diseño como correcto uso de materiales, juntas, cubiertas, elementos de
diseño del flotador y las aberturas del mismo, compartimientos, escaleras, desagües del
techo, respiraderos, patas de soporte y pozos en el techo.
Diseño antisísmico
Para la evaluación del diseño antisísmico solo se tienen en cuenta elementos de prevención
propios del diseño del tanque, como resistencia al giro y compresión de coraza, entre otros,
y otros elementos tenidos en cuenta en el anclaje del tanque, como el anclaje mínimo y el
espaciamiento entre anclas.
Techos domo de aluminio
Los techos domo de aluminio constituyen un elemento de diseño que de ser bien usado,
provee grandes ventajas. La calidad de dicho techo se evalúa en cuanto a elementos básicos
de diseño como el doblado del domo. El uso de cargas de diseño y la presión interna.
Techos flotantes internos
Al igual que los techos flotantes externos, los techos flotantes internos, se evalúan
exhaustivamente en busca en cuanto al diseño propio del mismo, el diseño de las juntas, el
uso de sellos periféricos, las características de las penetraciones en el techo, los soportes del
mismo, las escaleras, los respiraderos, los medios de indicación del nivel del líquido y
ranuras de desbordamiento, dispositivos de centrado y antirotación, los pozos y escotillas de
inspección, las características del difusor de entrada, los dispositivos manométricos y de
muestreo y el indicador de corrosión.
Detección de fugas
Se tienen en cuenta los requerimientos de funcionamiento que van desde uso de sensores
eléctricos y características de los materiales en lo concerniente a la detección de fugas.
47
4.1.2. Análisis cuantitativo de riesgo
El método de análisis cuantitativo de riesgo que ha sido aplicado en este trabajo consiste en la
generación de árboles de falla para la sección o secciones más vulnerables (dado por el análisis de
vulnerabilidad inicial), y cuya construcción y aplicación provee una frecuencia de falla (pérdidas de
contención total, intermedia y menor para almacenamiento y transporte de combustibles).
4.1.2.1. Diseño de árboles de falla
Se realizó una construcción de 6 árboles de falla diferentes para cada uno de los 3 escenarios de
pérdida de contención en transporte y almacenamiento. En cada uno de los casos se identificaron los
eventos no deseados que pueden resultar potencialmente en una pérdida de contención
determinando primero sus diferentes fuentes (de diseño, externa y de operación). Para cada evento
indeseado se determina una frecuencia de falla correspondiente al histórico de la industria. Esta
frecuencia de falla puede variar de acuerdo a las características del sistema asociadas al evento
iniciador, que son alimentadas a la herramienta a través de la metodología de análisis de
vulnerabilidad, como respuesta a las preguntas que son realizadas al usuario, o como datos
cuantitativos en caso de conocerse. Para algunos árboles de falla se identifican también eventos
reforzadores que penalizan y aumentan de magnitud la frecuencia de ruptura determinada según
cada caso, tales como desviaciones del tipo de operativo o escenarios asociados a la corrosión en el
sistema, según aplique. Finalmente, la frecuencia de falla de la tubería se ajusta con la frecuencia de
falla histórica dependiente del tamaño de la misma. (Little, 1994)
El diseño de los árboles de falla y la posible secuencia de eventos planteada para llegar a cada uno
de los escenarios de pérdida de contención fue validado por los ingenieros Felipe Muñoz, Felipe
Bustillo y Andrés Guerra, del grupo de estudio Análisis de Riesgos del departamento de Ingeniería
Química de la Universidad de los Andes.
4.1.2.1.1. Construcción de árboles de falla en tuberías
Se determinaron 3 tipos de pérdida de contención: mayor, intermedia y menor. En cada uno de los
casos se tienen eventos iniciadores diferentes, así como reforzadores de fuente de ruptura. Los tres
árboles de falla están sujetos tanto a la exposición de la tubería, la cual puede ser subterránea o
superficial, como a la fracción de tiempo en la cual se encuentran en operación.
48
4.1.2.1.2. Pérdida de contención total en tubería
La construcción de árboles de falla en tuberías se desarrolla con un análisis de posibles causas del
evento no deseado, la pérdida total de contención. Dado que una ruptura total de tubería sólo puede
darse por eventos catastróficos mayores, se tienen en cuenta fuentes de diseño, externas y de
operación. Como refuerzo de la frecuencia de falla calculada se tiene fuente de operación,
penalización que es determinada de acuerdo al puntaje del índice de operación al que se llega en el
análisis de vulnerabilidad inicial. (VER ANEXOS, Ilustración 16 Árbol de falla para pérdida de
contención total en tubería.)
4.1.2.1.3. Pérdida de contención intermedia en tubería
El árbol de falla para este escenario es idéntico al de pérdida de contención total en tubería. Sin
embargo se incluye un efecto reforzador, que a diferencia del caso de pérdida total, si puede tener
incidencia en la aparición de una pérdida intermedia. El reforzador para este escenario es la
corrosión, y su valor se determina de acuerdo al índice de corrosión del análisis de vulnerabilidad.
(VER ANEXOS, Ilustración 17 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en tubería.)
4.1.2.1.4. Pérdida de contención menor en tubería
Para este escenario la construcción del árbol de fallas varía en la fuente de ruptura por operación,
debido a que una pérdida de contención menor tiene ciertamente causas diversas a la ruptura total
de la tubería. La diferencia radica en la fuente de ruptura por operación, que en un caso de menor
magnitud se enfoca principalmente a la abrasión y corrosión por condiciones normales de
operación. (VER ANEXOS, Ilustración 18 Árbol de falla para pérdida de contención menor en
tubería.)
4.1.2.1.5. Pérdida de contención en almacenamiento
La construcción de los 3 árboles de falla por grado de pérdida de contención son idénticos a los
planteados anteriormente para tuberías. Tampoco se tiene en cuenta la diferenciación del tipo de
exposición de la contención, pues se descarta la pérdida de contención en almacenamiento
subterráneo. (VER ANEXOS, Ilustración 19 Árbol de falla para pérdida de contención total en
almacenamiento., Ilustración 20 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en
almacenamiento., Ilustración 21 Árbol de falla para pérdida de contención menor en
almacenamiento.)
49
4.1.2.2. Diseño de árboles de eventos
La metodología de análisis cuantitativo de riesgo planteada continúa con la construcción de árboles
de eventos. Dado el escenario de pérdida de contención, que es el evento final no deseado analizado
en la construcción de árboles de falla, se considera la posibilidad de aparición de los siguientes
eventos:
Jet fire.
Flash fire.
Pool fire.
Dispersión.
La diferencia en la aparición de cada uno de los escenarios radica en las condiciones de ignición
inmediata o retardada, y la posibilidad explosión (Libro Rojo, Capítulo 8). La relación de estas
variables se resume en la construcción del siguiente árbol de eventos:
Árbol de eventos general para pérdida de contención en tuberías
Ignición inmediata Ignición retardada Explosión Resultado finalPérdida de
contención
NO SI SI FLASH FIRE
NO POOL FIRE
NO DISPERSIÓN
SI JET FIRE
FRECUENCIA
DADA POR EL
ÁRBOL DE
FALLA
Ilustración 6. Árbol de eventos para pérdida de contención en tuberías.
50
4.1.2.3. Estimación y validación de frecuencias
La correcta estimación de las frecuencias que son utilizadas tanto en los árboles de falla como en el
de eventos es aún más importante que la construcción misma de cada uno de ellos. Las frecuencias
que son utilizadas para cada uno de los escenarios es fundamentalmente de tipo histórico, basado en
la recolección de información de accidentes en la industria de explotación, transporte y refinamiento
de hidrocarburos.
Para la fuente de ruptura por diseño se tienen eventos iniciadores relacionados con errores de
diseño, errores de construcción y errores por omisión. Cada uno de ellos tiene una frecuencia dada
por error humano, que varía de 10-1
a 10-4
dependiendo del estado del operario (estrés, bajo
influencia de sustancias, etc.) (Offshore Technology Report - OTO 98 122, 1998). De igual
manera, en los eventos iniciadores de ruptura por fuentes externa se identifican daños intencionales,
cuyas frecuencias están reportadas en (Ávila García, 2009), y daños no intencionales, que se
agrupan en naturales y por causas humanas (antrópicas). Para determinar las frecuencias de eventos
naturales se cuenta con información cuantitativa específica de frecuencias de ocurrencia de los
eventos de remoción en masa, movimientos telúricos, hundimiento y avalanchas. En tal caso que no
se cuente con esta información, se estimarán frecuencias a partir del puntaje del índice de
fenómenos naturales del análisis de vulnerabilidad, que estarán dentro de los rangos que se reportan
en la literatura (Castro Marín, Moreno Espitia, & Vargas Cuervo, 1998), (Mallard, Skipp, &
Aspinall, 2003). En el caso de fuente de ruptura antrópica no intencional se cuenta con frecuencias
reportadas en (Major Hazard Safety Performance Indicators in Great Britain’s Onshore Gas and
Pipelines Industry, 2009) de actividad e intervención, y que varían de acuerdo a la información que
suministre el usuario. La fuente por operación considera la frecuencia de falla humana en operación
mencionada anteriormente, y la falla de sistema de control, seguridad o alarma. Las fallas de control
y seguridad cuentan con frecuencias ampliamente reportadas en (Offshore Reliability Data
Handbook, 4th Edition, 2002), mientras que para las fallas de alarma se tiene en cuenta las
frecuencias de falla conjuntas de la alarma como tal, reportada en (Offshore Reliability Data
Handbook, 4th Edition, 2002) y del operario, anteriormente mencionada.
En el caso de análisis de pérdida de contención menor se tiene en cuenta las frecuencias de ruptura
por corrosión y abrasión, valores que se pueden hallar en (Major Hazard Safety Performance
Indicators in Great Britain’s Onshore Gas and Pipelines Industry, 2009).
Con respecto a los escenarios de pérdida de contención en almacenamiento, se determinó que deben
tener en cuenta diferentes probabilidades por encontrarse en una zona aislada de otro tipo de
51
actividades, vigilada y con límites y señalizaciones muy bien determinadas. Específicamente, varían
las frecuencias de falla por fuentes intencionales y no intencionales antrópicas, siendo estas mucho
menores de acuerdo a las referencias históricas. (Loss of containment incident analysis, 2004).
En el análisis planteado a través de árboles de eventos es necesaria la estimación de probabilidades
de ignición, inmediata o retardada, o de explosión. La probabilidad de ignición inmediata es una
función de:
Cantidad derramada: una mayor magnitud de derrame implica mayor área de cobertura y
por ende mayor probabilidad de ignición.
Naturaleza del compuesto: entre más volátil e inflamable sea la sustancia es más probable la
ignición.
Características del medio: tanto el nivel de actividad como la densidad poblacional
incrementan la probabilidad de ignición.
Una ecuación general es propuesta (A. Ronza, 2007) para determinar la probabilidad de ignición en
función de la cantidad derramada Q (en kilogramos), y los coeficientes son determinados de
acuerdo a los antecedentes históricos. De igual manera se reporta también la relación histórica entre
ignición inmediata y retardada para cada sustancia.
Tabla 4 Valores de determinación de probabilidad de ignición
Sustancia a b Relación ignición retardada:inmediata
GLP 0.022 0.32 1:1
Fracciones ligeras 0.00027 0.72 1:1
Petróleo crudo, keroseno/jet fuel, diesel 0.00055 0.53 1:10
Por otro lado, se propone incluir el nivel de actividad a través de la penalización en la frecuencia del
evento de acuerdo a la densidad poblacional, siguiendo la relación propuesta en bibliografía (H.N.
Mathurkar, 2006)
Tabla 5 Penalización por densidad poblacional
Densidad poblacional Penalización
200-400 personas/km2 5%
Más de 400 personas/km2 10%
52
Para la probabilidad de explosión se pretende utilizar información de probabilidad específica para la
cantidad derramada y la naturaleza del compuesto, pues no existe una correlación específica. Los
datos son reportados en la bibliografía (Casal, 2008).
Tabla 6 Datos reportados para probabilidad de explosión
Cantidad derramada
[kg]
Probabilidad genérica de
explosión
GLP Fracciones
ligeras
Crudo, keroseno, jet
fuel
Diesel
1-100 0.06 0.043 0.067 0.0888 0.044
100-10 000 0.30 0.22 0.34 0.44 0.22
>10 000 0.40 0.29 0.45 0.58 0.29
4.1.3. Caracterización de escenarios
La metodología aplicada para describir físicamente cada uno de los eventos accidentales
considerados se basa en la aplicación de los modelamientos matemáticos sugeridos en el estado del
arte con la información fundamental del sistema.
La pérdida de contención en tuberías tiene un volumen de liberación correspondiente a la tasa dada
por la ecuación de liberación revisada en la sección 2.3. Sin embargo se debe considerar también un
volumen adicional dado por el fenómeno de escorrentía luego de la detención del bombeo, y puede
ser estimado conociendo las dimensiones del ducto y las diferencias de nivel desde puntos altos
hasta el sitio de pérdida de contención. Las dimensiones de la ruptura que son consideradas para el
estudio son las mismas evaluadas en el análisis de árboles de falla (ruptura total, pérdida intermedia
y pérdida menor). Según (Mather J., 1999), sus dimensiones con respecto al diámetro total pueden
considerarse así:
Tabla 7 Dimensiones de ruptura
Nombre Orificio Diámetro orificio como porcentaje del diámetro
total Porcentaje de incidentes totales
Orificio pequeño 10-30% 24%
Orificio mediano 30-50% 4.5%
Ruptura >50% 1.5%
El cálculo de los volúmenes de liberación debe tener suposiciones sobre los tiempos de bombeo. Se
asume entonces que los orificios pequeños tienen mayores dificultades en la detección por los
sistemas de control, así que tienen un tiempo mayor. Para la pérdida de contención en sistemas de
53
almacenamiento se consideran los mismos tiempos de liberación, pero en el caso de ruptura total se
asume una pérdida del 50% de la capacidad total.
Teniendo en cuenta los casos de ignición inmediata en tuberías, la caracterización y velocidad de
quema del jet son calculados. En almacenamiento, la ignición inmediata tendría en cuenta la
caracterización de un pool fire correspondiente a las dimensiones del tanque. En los demás casos se
realizan cálculos de formación de piscina y nube de vapor, y dado el caso de ignición retardada se
realizan los cálculos de caracterización de pool fire.
Para el caso de explosiones de nube de vapor se pueden utilizar modelos basados en correlaciones
como los de equivalencia con TNT, el TNO, el modelo de Multi-energía (ME) y el CAM
(Congestion Assessment Model), siendo el primero el más antiguo y simple por asociar cualquier
tipo de explosión de nube de vapor con una carga equivalente de este explosivo. Su simplicidad no
requiere ningún tipo de tamaño de nube de vapor, y debido a que pueden existir serias diferencias
entre una explosión de nube de vapor y la de una carga explosiva se elige el modelo TNO, que tiene
en cuenta el tipo de combustible y el efecto de los obstáculos ante la magnitud de la explosión,
concluyendo entonces con cálculos y aproximaciones precisas con una metodología sencilla.
(Fajardo, 2009.)
4.1.4. Evaluación de consecuencias
La información de caracterización física de incendios (radiación emitida) y explosiones (ondas de
sobrepresión) es utilizada como dato inicial de cálculo para las funciones Probit revisadas en la
sección 2.4 para efectos de la evaluación de consecuencias sobre personas. En el caso de medio
ambiente se considera la cantidad de combustible quemado para estimar valores de contaminación
atmosférica, o simplemente la dispersión para los casos donde no existe ignición o explosión.
4.2. Desarrollo de la herramienta computacional
El diseño del análisis de riesgo plantea un extensivo uso de información y manejo de datos para lo
cual se desarrolla una plataforma a través del software Microsoft Access 2007. A través del diseño
de formularios se puede recolectar una gran cantidad de información del usuario, lo cual es clave en
la metodología de análisis de vulnerabilidad. Utilizando la accesibilidad al lenguaje de
programación Visual Basic se pueden también implementar cálculos detallados en los casos de las
herramientas de árboles de falla y eventos. Se cuenta además con la posibilidad de inclusión de
formularios de ayudas que permiten avanzar en la recolección de información al usuario en caso de
alguna dificultad.
54
La herramienta diseñada cuenta con varios módulos cuyo desarrollo será explicado en detalle en las
siguientes secciones.
4.2.1. Módulo de seccionamiento
Esta sección de la herramienta cuenta con la recopilación de información sobre el nivel de
actividad, la edad de la tubería, profundidad de la tubería y densidad poblacional de acuerdo a la
distancia final de la tubería. Da como resultado la división en secciones homogéneas de la tubería, y
presenta un reporte que recopila la información. Los resultados además son alimentados
directamente a la herramienta de análisis de vulnerabilidad para contar con el número de secciones
y de esta manera determinar la más vulnerable.
4.2.2. Módulo de análisis de vulnerabilidad para tuberías
El módulo cuenta con 5 formularios:
Índice de diseño: a través de preguntas concretas sobre factores de seguridad de la tubería y
del sistema, fatiga, potencial de aumento de presión, pruebas hidrostáticas y potencial de
movimientos en el suelo se realiza un cálculo de puntaje para cada una de las secciones.
Índice de operación incorrecta: en este formulario se recopila información sobre la calidad
del diseño del sistema, sus características de construcción, información sobre la operación
normal y metodologías y frecuencias de mantenimiento para realizar un cálculo numérico
sobre el potencial de vulnerabilidades dadas por la operación incorrecta.
Índice de corrosión: se realizan preguntas típicas sobre potencial de corrosión atmosférica,
interna y de materiales enterrados, así como las características de diseño y operación que
puedan incidir en una mayor o menor afectación por este fenómeno. Se calcula un índice
numérico para cada una de las secciones de la tubería.
Índice de daños por terceros: realiza preguntas puntuales en los ámbitos de nivel de
actividad, presencia de sistemas de emergencia de una llamada, programas de educación
pública, condición de la vía de paso y frecuencia de patrullaje. Con información de estos
ítems se calcula el puntaje correspondiente para cada una de las secciones.
Índice de fenómenos naturales: recopila información sobre presencia potencial de los
fenómenos naturales de movimientos telúricos, inundaciones y deslizamientos de cada uno
de los sitios correspondientes a las secciones a evaluar.
55
El cálculo numérico de un índice de vulnerabilidad para cada una de las secciones es dado por la
suma de cada uno de los puntajes anteriormente evaluados. Se reportan los resultados por índice
para cada una de las secciones, con lo cual es posible identificar cuál es la más vulnerable.
4.2.3. Módulo de análisis de vulnerabilidad para tanques
En este módulo se presenta inicialmente con la opción de la selección de la norma bajo la cual pudo
haber sido diseñado el tanque (API 650 ó API 620), y se recomienda conocer de antemano tanto su
contenido principal como los anexos. En caso de no haber tenido en cuenta ninguna norma de
diseño, se da la opción de un formulario adicional para recopilar información básica.
En el formulario de la norma API 620 se recopila información de diseño e instalación,
específicamente sobre cimientos, estructuras de soporte y adyacentes, uso de precalentamiento y
postcalentamiento para alivio de estrés, martilleo, diseño antisísmico, instalación de dispositivos
para alivio de presión y en general toda la metodología de instalación. Las preguntas realizadas son
estrictamente basadas en los requerimientos de la norma, así que alguna falta en ella corresponde a
una penalización en el puntaje.
De igual manera la norma API 650 realiza preguntas sobre las características de diseño,
enfocándose en las características de los cimientos, techos flotantes externos, diseño antisísmico,
techos domo en aluminio, techos internos flotantes y sistemas de detección de fugas. El índice de
vulnerabilidad del tanque es calculado de la misma manera que para la norma API 620.
En el caso que el diseño del tanque no esté basado en ninguna norma se provee un formulario
adicional donde se recopila información genérica sobre diseño y operación, sistemas de detección
de incidentes y sistemas de mitigación en caso de incendio (portátiles e in situ). A pesar que se trata
información tan específica como en las otras opciones, es posible verificar las condiciones más
importantes para determinar la potencial vulnerabilidad de los tanques. Como en todos los casos, la
evaluación es realizada para cada uno de los tanques del sistema de almacenamiento considerado.
56
5. ESTUDIO DE CASO
El diseño de toda la metodología y de la herramienta computacional es utilizado para evaluar el jet
ducto de Puente Aranda-El Dorado. La información utilizada y los resultados obtenidos son
explicados por módulo de la herramienta.
5.1. Seccionamiento
Este módulo requiere de información sobre densidad poblacional, nivel de actividad y profundidad
y edad de la tubería. Según el trazado del jet ducto y la información demográfica del censo
realizado por el DANE en 2005, se tienen cuatro cambios significativos en la densidad poblacional
según lo reportado en la (Botiva & Fernandez, 2009). Los datos de las cinco secciones
suministradas a la herramienta computacional son resumidos en la siguiente tabla.
Tabla 8 Seccionamiento-densidad de población
Sección Densidad de
Población Densidad de Población Inicio Sección Fin Sección
Personas/km2 Clasificación m m
1 1090,62 Clase 3 0 1353
2 10083,20 Clase 2 1353 4445
3 17707,48 Clase 2 4445 5374
4 27770,08 Clase 1 5374 7450
5 978,06 Sin Población 7450 9223
Para el caso de los niveles de actividad se tiene la información reportada en la tesis de referencia
(Botiva & Fernandez, 2009), hallada con las capas de ubicación de industrias y vías principales
alrededor de la tubería. Los datos correspondientes son resumidos en la siguiente tabla.
Tabla 9 Seccionamiento-nivel de actividad
Sección Nivel de Actividad Inicio Sección Fin Sección
Clasificación m m
1 Bajo 0 1353
2 Medio 1353 5374
3 Alto 5374 7450
4 Bajo 7450 9223
Finalmente, no se reporta ninguna variación en la profundidad y edad de la tubería, por lo cual se
cuenta para ambos casos con una sola sección de la longitud total del jet ducto, 9223 metros, con
una profundidad entre 0 y 1.5 metros y una edad de 20 a 30 años.
57
Los resultados de seccionamiento de la tubería para la información suministrada dan lugar a 5
secciones, cuya información es resumida a continuación
Tabla 10 Seccionamiento- continuación
Sección Inicio Fin Densidad Población Nivel Actividad Prof. Edad
m m Clase Clase m Años
1 0 1353 Clase 3 Baja 0 - 1.5 20 - 30
2 1353 4445 Clase 2 Media 0 - 1.5 20 - 30
3 4445 5374 Clase 2 Media 0 - 1.5 20 - 30
4 5374 7450 Clase 1 Alta 0 - 1.5 20 - 30
5 7450 9223 No Pob. Baja 0 - 1.5 20 - 30
(Botiva & Fernandez, 2009)
La ubicación geográfica de cada una de las secciones es presentada en el siguiente mapa (Botiva &
Fernandez, 2009)
Ilustración 7. Ubicación geográfica de las secciones.
58
5.2. Análisis de vulnerabilidad para tuberías
5.2.1. Índice de daños por terceros
Para la evaluación se tomó una profundidad de la tubería de 60 pulgadas, aproximadamente metro y
medio, en todas las secciones. Se trata de una distancia acorde al tipo de suelo y locación de la
línea, (Botiva & Fernandez, 2009). Además, no se tiene información sobre ningún tipo de
protección de concreto, encajonamiento, o cintas de advertencia enterradas. El nivel de actividad se
reporta también en la tesis de referencia (Botiva & Fernandez, 2009), y es obtenido de acuerdo al
número de industrias y estaciones de servicio en los alrededores. Dos de las secciones (1 y 5) tienen
un nivel de actividad bajo, dos se identifican con nivel medio (2 y 3), y una de nivel alto (4). Sin
embargo, las secciones 1 y 5 tienen instalaciones por encima del suelo –la planta de
almacenamiento de Ecopetrol y el aeropuerto internacional El Dorado-. Las demás secciones se
encuentran totalmente enterradas. Se provee, por requerimiento legal, de un sistema de emergencias
de una llamada, y es reportado en la tesis de referencia (Botiva & Fernandez, 2009) que se realizan
frecuentes programas de educación y reuniones con autoridades públicas para discutir temas
relacionados con la operatividad y seguridad del ducto.
Las condiciones del corredor vial del sistema de transporte son asumidas como buenas para las
secciones inicial y final ya que se encuentra en instalaciones separadas del público, mientras que
para las demás secciones se asocia con el nivel de actividad (medio para las secciones 2 y 3, y bajo
condiciones promedio para la 4). Es asumido también una frecuencia de patrullaje menor a una vez
por mes dada la ubicación urbana de la tubería y por ende se ocasionan dificultades en la
inspección.
5.2.2. Índice de corrosión
Las únicas secciones que presentan exposición atmosférica son la 1 y 5, por las características de
conexión con los sitios de carga y descarga de combustible. Se asumen condiciones de intemperie
de baja humedad en estos lugares. Las condiciones de corrosión interna son bastante regulares, pues
solo cuenta con medidas operacionales y de mantenimiento como la utilización de marranos de
verificación y limpieza. Con respecto a la corrosión de metales enterrados, se tiene protección
catódica y recubrimiento anticorrosivo de características promedio según la tesis de referencia
(Botiva & Fernandez, 2009). Se debe tener en cuenta cierta interferencia y generación de pares
eléctricos por líneas de alta tensión en las secciones 2 y 3.
59
5.2.3. Índice de diseño
Las características de diseño de la tubería son: medida nominal de 6’’ y tubería de cédula 40 con
espesor de 0.2799 pulgadas. Se asume que la presión máxima de operación cumple con las
características de la parte 192.619 del Código de Regulaciones Federales de los Estados Unidos
(DOT, 2009) obteniendo un valor aproximado de 200 psi, y la presión de pruebas hidrostáticas se
tomó como 400 psi. También se supone que se tuvo en cuenta un potencial de movimientos
telúricos bajo durante el diseño del sistema.
5.2.4. Índice de operación incorrecta
Para determinar este índice se asume que todos los procesos de diseño, construcción, operación y
mantenimiento de la línea que realiza el operador satisfacen los requisitos que garantizan un
transporte seguro, y los potenciales de operación incorrecta son mínimos debido a los controles de
alto nivel que realiza la compañía.
5.2.5. Índice de fenómenos naturales
En el módulo de sismos se determinó una intensidad sísmica moderada según la microzonificación
sísmica para la ciudad de Bogotá realizada por Ingeominas (Fondo de prevención y atención de
emergencias, 2010). La pendiente y la diferencia de altura de terreno se toman para todo el trayecto
como el valor más bajo, pues se trata de una parte plana de la ciudad. Para todas las secciones es
también uniforme el tipo de suelo (arcillas franco limosas) y el uso de suelo (urbano). El valor de
precipitación se toma de acuerdo al promedio anual para el aeropuerto El Dorado reportado en
(Instituto de hidrología, metereología y estudios ambientales, 2010). El análisis de inundaciones
toma un valor de difusión del suelo bajo y un nivel freático mayor de 50 metros debido a la
canalización de ríos y pavimentación de vías, procesos de urbanización que evitan la filtración a
reservorios de agua subterránea. No existen tampoco cauces cercanos, y el análisis toma en cuenta
que se han presentado inundaciones.
5.2.6. Factor de impacto del derrame
La ficha de seguridad del jet fuel A/A1 reportada en (Calay & Coldo, 2008) muestra una alta
inflamabilidad del combustible, no ocasiona mayores riesgos a la salud humana y es estable
60
reactivamente. En el caso de un derrame se reporta un valor de 100 libras antes de causar daños
considerables. La permeabilidad del suelo para arcillas blandas franco limosas se encuentra entre
10-5
y 10-7
cm/s como se revisó en el estado del arte. El factor de impacto tiene en cuenta la
densidad de población, y para su análisis se supone un derrame de 200 barriles de combustible.
Los resultados de puntajes para el análisis de vulnerabilidad por sección se muestran en la siguiente
tabla.
Tabla 11 Puntajes por sección
Sección IDDPT IDC IDO IDC IDD FI Total
1 35 32 80 57 68 8 34
2 35 30 80 57 68 8 33,7
3 45 32 80 57 68 4 70,5
4 23 32 80 57 68 4 65
5 45 30 80 57 58 4 67,5
Se identifica la sección 2 como la más vulnerable del sistema de transporte de combustible.
5.3. Análisis de vulnerabilidad para tanques
Para el análisis de vulnerabilidad en sistemas de almacenamiento de combustible, se tienen en
cuenta los mismos puntajes que la primera sección en todos los índices a excepción del índice de
diseño de tuberías, que es reemplazado por el índice de sistemas de almacenamiento. Para el
suministro de información se asume que el tanque se diseñó bajo la norma API 650, cumpliendo
todos los estándares. Los resultados se darían por tanque como una sección diferente para cada uno,
aunque se asume que son iguales. Los puntajes son los siguientes:
Índice de daños por terceros: 35.
Índice de corrosión: 32.
Índice de operación: 80.
Índice de fenómenos naturales: 57.
Índice de almacenamiento: 68.
Factor de impacto por derrame: 8.
Puntaje final: 34.
61
5.4. Estimación de frecuencias
De acuerdo a la metodología, se determinaron las frecuencias para el árbol de falla utilizando como
base las frecuencias reportadas en la literatura, y modificándolas con los resultados del análisis de
vulnerabilidad. Las frecuencias utilizadas para cada sección son, por rama y para cada escenario de
pérdida de contención, las siguientes (en caso de faltar alguna frecuencia, se asumió la frecuencia
de referencia sin modificaciones).
Tanto el diseño de los árboles de falla como las frecuencias utilizadas tienen la misma base de
acuerdo a lo visto en la metodología, y salvo la modificación de frecuencias realizada a la rama de
fuente de diseño (que utiliza el índice de diseño en tuberías y el índice de almacenamiento en
tanques), no se tiene en cuenta preliminarmente el efecto que cause el aislamiento de la zona de
almacenamiento en las frecuencias de falla. Dado que una planta de almacenamiento es
especialmente diseñada para tal fin, se decide penalizar sus frecuencias de pérdida de contención
debido a que las frecuencias de fuentes deben ser menores. El valor se toma como el 20% del
calculado. Las frecuencias de pérdida de contención para cada caso son entonces:
Tabla 12 Frecuencias de pérdida de contención
Sección Pérdida menor (/km año) Pérdida intermedia (/km año) Pérdida mayor (/km año)
1 0,000483 0,00011256 0,000067
2 0,000383 0,0001139 0,000067
3 0,000383 0,00011256 0,000067
4 0,000383 0,00011256 0,000067
5 0,000384 0,0001139 0,000067
Almacenamiento 0,0000766 0,00002278 0,0000134
5.5. Caracterización de escenarios
La información de la línea y del combustible transportado utilizado para los cálculos de pérdida de
contención en tuberías es según la tesis de referencia (Botiva & Fernandez, 2009):
62
Tabla 13 Información tubería
Parámetro Símbolo Cantidad Unidades
Densidad Jet
Fuel A1 ρ 800 kg/m3
Presión
Atmosférica Patm 74660,53 N/m2
Presión
Absoluta
dentro de la
línea
P 1039886,53 N/m2
Diametro línea D 6,625 in
Flujo de
Bombeo línea F 650 barriles/h
Flujo de
Bombeo línea F 7,583333333 Galon/s
Flujo de
Bombeo línea F 0,028706034 m3/s
Flujo de
Bombeo línea F 22,96482735 kg/s
Utilizando la metodología de cálculo de tasas de liberación de combustible, y asumiendo tiempos de
pérdida de contención de 5 minutos para rupturas mayores e intermedias, y 10 minutos para
pérdidas menores se tiene:
Tabla 14 Tasas de liberación de combustible
Tipo de
pérdida
% diámetro
total
Diámetro ruptura
[in]
Área ruptura
[m2]
Tasa de liberación
[kg/s]
Masa liberada
[kg]
Menor 20% 1,325 0,00088937 21,66948325 13001,68995
Intermedia 40% 2,65 0,003557479 86,677933 26003,3799
Mayor 60% 3,975 0,008004328 195,0253493 58507,60478
Para cada una de las secciones fueron calculadas las probabilidades de ignición inmediata,
retardada, y generación de eventos explosivos, asumiendo una pérdida de 40 000 kg (Q), y
utilizando la ecuación
Con a=0.00055 y b=0.53 para el jet fuel, que representa una relación histórica entre ignición
inmediata y retardada de 1 a 10. Sus resultados son:
63
Tabla 15 Probabilidades ignición
Sección Ignición inmediata Ignición retardada Explosión
1 0,151166127 1,51E-02 0,58
2 0,151166127 1,51E-02 0,58
3 0,151166127 1,51E-02 0,58
4 0,151166127 1,51E-02 0,58
5 0,151166127 1,51E-02 0,58
Almacenamiento 0,151166127 1,51E-02 0,58
Dado que los eventos se pueden generar en cualquier zona del poliducto y sus dimensiones se
asumen idénticas para cada uno, se tienen los mismos valores de probabilidad para todas las
secciones, los cuales se ven modificados por las frecuencias. De tal manera que la probabilidad de
aparición de cada uno de los eventos es:
Tabla 16 Probabilidades de los eventos
Sección Jetfire Flashfire Poolfire Dispersión
1 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
2 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
3 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
4 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
5 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
Almacenamiento 0,136049514 0,006698039 4,850304306E-03 0,886395049
5.6. Caracterización física de los escenarios
El cálculo de caracterización de pool fire tiene en cuenta las entalpías de vaporización y de
combustión del jet fuel para calcular la tasa de cambio en la altura de la piscina y determinar el
diámetro de equilibrio entre la combustión y el derrame. La tasa de combustión calculada es de
0,056144389 kg/m2s y la de cambio de altura 7,13034E-05 m/s. Según los cálculos utilizando
modelos matemáticos de dimensionamiento de piscinas de combustible se tiene lo siguiente:
Tabla 17 Caracterización poolfire
Tasa volumétrica de
liberación [m3/s] Diámetro max. [m] Altura poolfire [m]
Radiación media emitida
[kW/m2]
Menor 0,02708333 21,9913089 27,69689342 28,57228805
Intermedio 0,05416667 31,1004072 35,24025021 22,87324736
Mayor 0,121875 46,6506108 46,71134886 20,44459943
64
Evidentemente los valores de diámetro y altura de los escenarios de poolfire para cada tipo de
pérdida, son proporcionales a la tasa de liberación de combustible; sin embargo la radiación emitida
por el mismo disminuye debido al término exponencial en la determinación de la misma.
La caracterización del jetfire considera elementos como la fracción molar de producto en una
mezcla estequiometríca de aire y combustible, y temperaturas adiabáticas de flama y del fluido del
jet en el cálculo de la longitud del mismo. Sin embargo los modelos se pueden simplificar hasta el
punto de considerar únicamente los pesos moleculares del aire y el combustible, la relación aire-
combustible mencionada anteriormente y el diámetro del jet, que corresponde al diámetro del
orificio en la tubería. Las longitudes obtenidas para cada uno de los orificios, menor, intermedio y
mayor, son las siguientes:
Tabla 18 Longitudes jetfire
L menor (m) 3,67569131
L intermedia (m) 7,35138263
L mayor (m) 11,0270739
Considerando el caso especial del los jetfire producto de fugas de GLP, se cuenta con los siguientes
datos para la longitud, ancho en el extremo y rango de riesgo colateral con letalidad 50%,
respectivamente, para una flama con forma cónica:
Tabla 19 Caracterización jetfire
L menor (m) 42,3581948
L intermedia (m) 59,9035336
L mayor (m) 89,8553003
W menor (m) 10,5895487
W intermedio (m) 14,9758834
W mayor (m) 22,4638251
rs,50 menor (m) 78,9631365
rs,50 intermedio (m) 109,372588
rs,50 mayor (m) 160,11583
Los datos anteriores se calculan a partir de relaciones sujetas al flujo másico de la fuga y el tiempo
de exposición, observando que concuerdan con la noción de la forma de un jetfire con forma cónica.
65
Los valores en el caso del GLP son considerablemente mayores a los reportados para un
combustible con las características del producto transportado, que se asemejan a las del keroseno
convencional; el ancho reportado, W [m], corresponde a la mitad de toda la amplitud del jet cónico
en un extremo, mientras que el valor de riesgo colateral se toma como un radio de daño en una
evaluación posterior de consecuencias.
En el caso de caracterización de accidentes en sistemas de almacenamiento, se realizan varias
suposiciones. Se asume que los eventos probables corresponden a pool fire y explosión de nube de
vapor. Para el modelamiento de pool fire se tendría un escenario de piscina correspondiente a las
dimensiones de la segunda contención, y se asume como 10 metros, con lo cual se tendría una altura
de incendio de 16 metros y una radiación media emitida de 30 kW/m2.
Para realizar el modelamiento de explosiones de nube de vapor se asumen ciertas variables en la
evaluación. Los volúmenes de la región a analizar, y de los obstáculos se fijan en 60 000 y 16 000
m3 respectivamente. La distancia objetivo de análisis es asumida como 50 metros, y el nivel de
explosión en la región obstruida es 10, y en la no obstruida es 3 (valores usualmente asumidos en el
modelo). El tamaño de la nube de vapor generada es calculado con la densidad de la fase vapor del
combustible, su volatilidad, y la relación estequiométrica aire/combustible necesaria para explosión
(4%). Los resultados para cada uno de los volúmenes de derrame son respectivamente los
siguientes:
Tabla 20 Región obstruída
Región obstruida
Tamaño nube Distancia escalada (R') Sobrepresión escalada Sobrepresión (Pa) Impulso escalado Impulso (Pa.s)
134408,6022 0,4 3,2 323949,5 0,7 11299,1
403225,8065 0,4 3,2 323949,5 0,7 11299,1
672043,0108 0,4 3,2 323949,5 0,7 11299,1
Tabla 21 Región no obstruida
Región no obstruida
Tamaño nube Distancia escalada (R') Sobrepresión escalada Sobrepresión (Pa) Impulso escalado Impulso (Pa.s)
134408,6022 0,3 0,1 5066,3 0,1 2348,3
403225,8065 0,2 0,1 5066,3 0,1 3952,3
672043,0108 0,2 0,1 5066,3 0,1 4761,2
66
Para la caracterización de escenarios de explosión de nube de vapor en sistemas de
almacenamiento, se suponen los mismos valores de derrame que en los casos de pérdida de
contención menor, intermedia y mayor en sistemas de transporte. Las caracterizaciones son
entonces equivalentes.
5.7. Análisis de consecuencias
Con la utilización de los resultados de la caracterización física de los incidentes como alimentación
a las funciones Probit para daños en humanos, se determinaron las siguientes consecuencias:
Tabla 22 Probabilidades en humanos
Ruptura de
tímpano (%)
Muerte por fractura de
cráneo (%)
Muerte por impacto
(%)
Muerte por hemorragia
pulmonar (%)
Menor 95,0 95,0 95,0 95,75970395660
Intermedio 95,0 95,0 95,0 95,75970395660
Mayor 95,0 95,0 95,0 95,75970396
Además es posible determinar los umbrales de afección por sobrepresión e impulso a personas.
Estos valores reportan una distancia dentro de la cual se cumplen los criterios dados según el tipo de
daño. Los valores tanto para los umbrales de sobrepresión como los de impulso se presentan
acontinuaci
Tabla 23 Umbrales de afección sobrepresión
Umbral
letalidad
100%
Umbral letalidad
50%
Umbral de
letalidad
Ruptura
timpano 50%
Umbral
daño
pulmonar
Umbral
ruptura
timpano
Menor 42 48 55 81 88 140
Intermedia 42 48 55 81 88 140
Mayor 42 48 55 81 88 140
Umbrales de afección por impulso a personas.
Tabla 24 Umbrales de afección impulso
Umbral de
letalidad
Letalidad
100%
Letalidad
50%
Menor 22 24 26
Intermedia 22 24 26
Mayor 22 24 26
67
Tomando e caso especial del jet fire a partir de GLP, los datos hallados para el rango de riesgo
colateral con letalidad 50%, son una medida del riesgo como consecuencia a la radiación producida
por el jet, el cual se ve representado en una distancia antes de la cual la letalidad reporta un valor
del 50%. Los datos obtenidos son:
Tabla 25 Rangos de riesgo
rs,50 menor (m) 78,9631365
rs,50 intermedio (m) 109,372588
rs,50 mayor (m) 160,11583
El análisis de consecuencias sobre ambiente básicamente reporta las cantidades de contaminantes
emitidos en caso de combustión o explosión, o simplemente las tasas de dispersión en caso de que
no exista ninguna fuente de ignición. Asumiendo un tiempo de respuesta de 15 minutos por parte de
autoridades de emergencia, se tienen valores de combustión de pool fire para cada uno de los
escenarios de la siguiente manera:
Tabla 26 Valores de combustión poolfire
Para jet fire, se asume que la tasa de combustión corresponde a la de liberación de combustible, y se
tienen los siguientes valores:
Tabla 27 Valores de combustión jetfire
Masa de combustible quemada [kg]
Menor 19500
Intermedia 39000
Mayor 87750
Finalmente, para explosiones de nube de vapor se asume que el total de combustible es quemado,
así que los resultados serían equivalentes para jet fire.
Masa de combustible quemada [kg]
Menor 19192,9583
Intermedia 38385,9165
Mayor 86368,3122
68
6. MANUAL DE UTILIZACIÓN DE LA HERRAMIENTA COMPUTACIONAL
La herramienta computacional, desarrollada en Microsoft Access™, cuenta con diferentes módulos
correspondientes a cada una de las fases propuestas en la metodología. La herramienta de
evaluación comienza con una ventana de bienvenida, donde se debe seleccionar el módulo a
utilizar. Si se desea evaluar sistema de almacenamiento de hidrocarburos, se debe dar clic en Iniciar
evaluación de tanques, para especificar el número de unidades a evaluar. En caso de que desee
evaluar sistema de transporte, se debe inicializar el módulo de seccionamiento. Este modulo cuenta
con 4 ventanas similares a la figura 8, una para cada característica básica de evaluación. Se debe
especificar la clase de cada característica, y la distancia final de cada una de las secciones. Después
de evaluar cada ventana, se genera el reporte de seccionamiento, mostrado en la figura 9. Al
finalizar el módulo de seccionamiento se inicia la evaluación de cada uno de los índices propuestos.
1
Ilustración 8. Ventana del módulo de seccionamiento.
69
Ilustración 9. Ejemplo de reporte de seccionamiento.
Para cada uno de los índices, se cuenta con una ventana de características similares a la que se
muestra en la figura 10. Para realizar correctamente la evaluación se debe responder todos los
recuadros, y hacer clic en el botón calcular total. Una vez que todos los subíndices han sido
calculados, se realiza el cálculo del índice a través del botón Total. Para guardar la información de
cada sección se debe hacer clic en el botón Siguiente sección, indicado por una flecha hacia la
derecha. En el caso de encontrarse en la última sección también debe hacerse clic en este botón, de
lo contrario la información no será almacenada. Después de haber terminado la evaluación de ese
índice para todas las secciones, se procede a hacer clic en el botón Continuar para evaluar el
siguiente índice. Una vez que todos los índices han sido evaluados se genera el reporte de puntajes
por índice, para cada una de las secciones, tal y como se muestra en la ilustración 11.
70
Ilustración 10. Ventana del módulo de evaluación, índice de daños por terceros.
Ilustración 11 Formulario de resultados
71
La evaluación de consecuencias comienza inmediatamente después de finalizado el análisis de
vulnerabilidad. En primera instancia se calculan y reportan las frecuencias de cada uno de los
eventos de pérdida de contención contemplados para cada una de las secciones a través de ventanas
como la que se muestra en la ilustración 12. Después de reportarse dichas frecuencias, se inicia
automáticamente el módulo de análisis de consecuencias.
Ilustración 12 Formulario de evaluación de frecuencias
Para realizar el análisis de consecuencias debe reportarse la presión interna del ducto en pascales
con el objetivo de realizar los cálculos de caracterización física de cada uno de los incidentes, que
son reportados en una ventana como la que se muestra en la ilustración 13. Con los botones de
anterior y siguiente se puede modificar la magnitud del evento que se está evaluando, entre menor,
intermedio y mayor. Al hacer clic en el botón continuar se muestra los resultados de la evaluación
de consecuencias sobre humanos, en una ventana idéntica a la mostrada en la figura 7, y donde
también se puede navegar por las tres distintas magnitudes de los escenarios no deseados con los
botones anterior y siguiente. Esta ventana finaliza el programa, y retorna al usuario a la ventana
inicial.
72
Ilustración 13 Formulario de resultados de consecuencias
73
Ilustración 14 Resultados de probabilidades para VCE
La estructura completa de la herramienta computacional es la siguiente.
74
Ilustración 15 Estructura de la herramienta computacional
75
7. CONCLUSIONES
El análisis de vulnerabilidad es una herramienta de relativamente baja complejidad a partir de la
cual es posible llevar a cabo una evaluación completa sobre un sistema específico, en este caso el
transporte y almacenamiento de hidrocarburos. Para este, la efectividad y robustez de dicho análisis
mejora en la medida en la que se considera la información relevante en el sistema sin volverse una
gran cantidad de información que se torna engorrosa de manejar. Este aspecto es evidente
particularmente al llevar a cabo el seccionamiento, en el cual se procura tener en cuenta los datos
que proveen la mejor calidad de información y a partir de la cual es posible obtener aún más
elementos para la evaluación. En este caso, tanto el seccionamiento como el análisis de
vulnerabilidad permitieron obtener los elementos básicos para la obtención de las frecuencias de
falla, el análisis de consecuencias y la determinación de la sección más vulnerable, que resulto
siendo la tercera sección del tramo de tuberías.
La caracterización de escenarios y el análisis de consecuencias pusieron en evidencia la
vulnerabilidad de las instalaciones a dichos eventos, en los cuales la sobrepresión y la radiación
pueden ocasionar perdidas de gran magnitud en personas, ambiente y otros. Este hecho además
permite considerar a las medidas de control, prevención y mitigación como vitales dentro de la
planeación de un sistema tan complejo como el poliducto de Mansilla-Puente Aranda.
Se logró realizar un análisis del sistema en términos de riesgo y consecuencias con los objetivos
especificados, teniendo en cuenta daños intencionados y no intencionados, y riesgos naturales. Los
resultados obtenidos para los escenarios de nube de vapor, incendio, dispersión, jetfire, poolfire y
explosiones son válidos como una primera aproximación a las consecuencias posibles sobre
humanos y ambiente, sin embargo son una buena base en un análisis futuro
76
8. TRABAJO FUTURO
Es posible complementar el presente trabajo desde diferentes aspectos. Uno de ellos considera una
aproximación dinámica del sistema, en la cual se evalúan todos los fenómenos presentes teniendo
en cuenta cómo se ven influenciados por el tiempo. Dicha aproximación dinámica permite
considerar al sistema de forma más real y considerar una gran cantidad de elementos que permiten
ver su interacción con el entorno. Naturalmente considerar la influencia del tiempo en las variables
y frecuencias del sistema, conlleva una mayor capacidad de cómputo en la medida en que no solo se
evalúan los eventos por sí mismos, sino la ocurrencia, dependencia, secuencia e interacción de los
mismos, además de la comunicación en tiempo real que puede existir en todo momento. Un método
que permite describir un sistema tan complejo de forma más sencilla, conlleva al uso de Pi cálculos,
con los cuales es posible considerar las características mencionadas anteriormente.
Al igual que la aproximación dinámica puede llevar a resultados más acertados en la evaluación,
también se puede considerar trabajas más a fondo en la herramienta computacional en los elementos
que conciernen a la profundidad, detalle e implementación de nuevos índices, en la consideración
de nuevas formas de cálculo de los mismos y los puntajes respectivos de tal forma que dicho
puntaje represente de la forma más cercana la zona en la que se trabaja. Asimismo, tanto la
herramienta computacional como los análisis por medio de árboles de eventos y evaluación de
consecuencias pueden evolucionar en términos de complejidad estructural, usabilidad,
comunicación con el usuario y presentación de la información
77
9. REFERENCIAS
A. Ronza, J. V. (2007). Using transportation accident databases to investigate ignition and
explosion probabilities of flammable spills. Journal of Hazardous Materials , Vol.146, pp. 106–123.
API, American Petroleum Institute. (2009). Design and Construction of Large, Welded, Low-
Pressure Storage Tanks.
API, American Petroleum Institute. (2007). Welded Steel Tanks for Oil Storage.
Ávila García, T. (2009). ANÁLISIS DE RIESGO DE INFRAESTRUCTURA CRÍTICA: IDENTIFICACIÓN Y
VALORACIÓN DE LA VULNERABILIDAD A EVENTOS INTENCIONADOS, EN INFRAESTRUCTURA
PETROLERA.
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79
10. ANEXOS
Pérdida de
contención totalFuente
externa
Fuente de
diseño
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Falla sistema
de control,
seguridad o
alarma
Sistema
de alarma
Sistema
de control
Sistema de
seguridad
Error del
sistema
Error humano
[10^-1,10^-4]
Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Error humano
en operación
[10^-1,10^-4]
Hundimiento
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico
Tipo de
exposición
Subterraneo
Superficial
Ilustración 16 Árbol de falla para pérdida de contención total en tubería.
80
Pérdida de
contención
intermedia
Fuente
externa
Fuente de
diseño
Corrosión
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Falla sistema
de control,
seguridad o
alarma
Sistema
de alarma
Sistema
de control
Sistema de
seguridad
Error del
sistema
Error humano
[10^-1,10^-4]
Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Error humano
en operación
[10^-1,10^-4]
Hundimiento
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico
Tipo de
exposición
Subterraneo
Superficial
Ilustración 17 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en tubería.
81
Pérdida de
contención
menor
Fuente
externa
Fuente de
diseño
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Hundimiento
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Corrosión
interna
Abrasión
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Tipo de
exposición
Subterraneo
Superficial
Ilustración 18 Árbol de falla para pérdida de contención menor en tubería.
82
Pérdida de
contención total
Fuente
externa
Fuente de
diseño
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Falla sistema
de control,
seguridad o
alarma
Sistema
de alarma
Sistema
de control
Sistema de
seguridad
Error del
sistema
Error humano
[10^-1,10^-4]
Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Error humano
en operación
[10^-1,10^-4]
Hundimiento
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico
Ilustración 19 Árbol de falla para pérdida de contención total en almacenamiento.
83
Pérdida de
contención
intermedia
Fuente
externa
Fuente de
diseño
Corrosión
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Falla sistema
de control,
seguridad o
alarma
Sistema
de alarma
Sistema
de control
Sistema de
seguridad
Error del
sistema
Error humano
[10^-1,10^-4]
Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Error humano
en operación
[10^-1,10^-4]
Hundimiento
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico
Ilustración 20 Árbol de falla para pérdida de contención intermedia en almacenamiento.
84
Pérdida de
contención
menor
Fuente
externa
Fuente de
diseño
Intencional
No
intencional
Natural
Antrópica
Avalancha
Geológica
Hundimiento
Por
intervención
Por
actividad
Fuente de
operación
Corrosión
interna
Abrasión
Remoción en
masa
Movimiento
telúrico Omisión
[10^-1,10^-4]
Error de
construcción
[10^-1,10^-4]
Error de
diseño
[10^-1,10^-4]
Ilustración 21 Árbol de falla para pérdida de contención menor en almacenamiento.
