Estudio de viabilidad de implementación de barreras de seguridad en ductos de transporte de hidrocarburos desde el punto de vista del Índice de calidad de vida C. Fernandez Rojas Resumen Grandes cantidades de petróleo y sus derivados son transportados por medio de tuberías, las cuales representan el sistema más eficiente y seguro con respecto a otros medios de transporte [1]. A pesar de ello, se pueden presentar fallas que resultan en la pérdida de contención, generando a su vez consecuencias significativas que están directamente relacionadas con las características de la sustancia transportada, la cantidad de volumen derramado y las condiciones de la zona en donde se genera el evento. Por lo anterior, resulta de gran importancia evaluar las consecuencias de la pérdida de contención desde una perspectiva social, ambiental y económica [2]. Con el fin de prevenir las fallas en las tuberías, se han desarrollado diferentes métodos de protección tales como las barreras de seguridad que brindan una alternativa confiable para prevenir una pérdida de contención y/o disminuir las consecuencias en caso de que ocurra una falla. Entre estas, se encuentra el seccionamiento el cual consiste en la implementación de válvulas distribuidas a lo largo de la tubería, con el objetivo de disminuir el volumen del material derramado dada una pérdida de contención. La implementación de este tipo de barrera permite que el volumen derramado sea únicamente el contenido entre las válvulas de dicho segmento, lo cual se traduce en la disminución de la magnitud de las afectaciones. En este trabajo se realizó un estudio de viabilidad de la implementación del seccionamiento como barrera de seguridad por medio de la evaluación de cuatro alternativas de seccionamiento aplicadas a un caso de estudio, para evaluar rigurosamente las alternativas y teniendo en cuenta que uno de los objetivos primordiales de la gestión de riesgos se basa en la premisa de ayudar a las personas a lograr una larga vida con buena salud, se tuvo en cuenta un factor asociado al riesgo y al Índice de Calidad de Vida (LQI por sus siglas en inglés) ya que este índice es un indicador social que refleja la duración prevista de la vida en buena salud y la calidad de vida mejorada por la riqueza. Este factor es fundamental, pues funciona como una herramienta para evaluar las decisiones que se tomen con respecto a la gestión del riesgo y como éstas afectan a la población [3]. Adicionalmente en la evaluación se tuvieron en cuenta los costos asociados a la implementación y operación de dicha barrera de seguridad. Los resultados del estudio de viabilidad señalaron que el seccionamiento es una buena opción para implementarla como barrera de seguridad en sistemas de transporte por tuberías, ya que de manera efectiva disminuye la magnitud de las afectaciones, sin embargo este debe realizarse de manera cuidadosa, se recomienda que sea ajustado a las necesidades de cada caso de estudio. A modo de concusión, el LQI funciona apropiadamente para evaluar el impacto que una instalación o proyecto de ingeniería puede tener en la calidad de vida de la población. Palabras clave: Tubería, barreras de seguridad, válvulas de seccionamiento, índice de calidad de vida, Riesgo. El siguiente glosario se presenta para introducir al lector los términos más relevantes que se deben tener en cuenta en el proyecto. Glosario Sistema de transporte por tubería: Sistema de tubería con diferentes componentes tales como: válvulas, bridas, accesorios, dispositivos de seguridad o alivio, entre otros, por medio del cual se transportan hidrocarburos en estado líquido o gaseoso) [4]. Seccionamiento: Barrera de seguridad activa consistente en segmentar la longitud total de la tubería por medio de válvulas, con el fin de disminuir el volumen derramado en caso de pérdida de contención para de esta forma disminuir los riesgos [5] [6]. Riesgo involuntario: Corresponde al riesgo que no surge de una decisión voluntaria [7]. Riesgo voluntario: Riesgo que se asume deliberadamente a nivel individual [7]. Volumen muerto: El volumen muerto corresponde al volumen disponible en una tubería que es susceptible de fuga dada una falla del sistema, una vez los sistemas de bombeo se han detenido [8].
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Estudio de viabilidad de implementación de barreras de seguridad en ductos de transporte de hidrocarburos desde el
punto de vista del Índice de calidad de vida
C. Fernandez Rojas Resumen
Grandes cantidades de petróleo y sus derivados son transportados por medio de tuberías, las cuales representan el sistema más eficiente y seguro con respecto a otros medios de transporte [1]. A pesar de ello, se pueden presentar fallas que resultan en la pérdida de contención, generando a su vez consecuencias significativas que están directamente relacionadas con las características de la sustancia transportada, la cantidad de volumen derramado y las condiciones de la zona en donde se genera el evento. Por lo anterior, resulta de gran importancia evaluar las consecuencias de la pérdida de contención desde una perspectiva social, ambiental y económica [2]. Con el fin de prevenir las fallas en las tuberías, se han desarrollado diferentes métodos de protección tales como las barreras de seguridad que brindan una alternativa confiable para prevenir una pérdida de contención y/o disminuir las consecuencias en caso de que ocurra una falla. Entre estas, se encuentra el seccionamiento el cual consiste en la implementación de válvulas distribuidas a lo largo de la tubería, con el objetivo de disminuir el volumen del material derramado dada una pérdida de contención. La implementación de este tipo de barrera permite que el volumen derramado sea únicamente el contenido entre las válvulas de dicho segmento, lo cual se traduce en la disminución de la magnitud de las afectaciones. En este trabajo se realizó un estudio de viabilidad de la implementación del seccionamiento como barrera de seguridad por medio de la evaluación de cuatro alternativas de seccionamiento aplicadas a un caso de estudio, para evaluar rigurosamente las alternativas y teniendo en cuenta que uno de los objetivos primordiales de la gestión de riesgos se basa en la premisa de ayudar a las personas a lograr una larga vida con buena salud, se tuvo en cuenta un factor asociado al riesgo y al Índice de Calidad de Vida (LQI por sus siglas en inglés) ya que este índice es un indicador social que refleja la duración prevista de la vida en buena salud y la calidad de vida mejorada por la riqueza. Este factor es fundamental, pues funciona como una herramienta para evaluar las decisiones que se tomen con respecto a la gestión del riesgo y como éstas afectan a la población [3]. Adicionalmente en la evaluación se tuvieron en cuenta los costos asociados a la implementación y operación de dicha barrera de seguridad. Los resultados del estudio de viabilidad señalaron que el seccionamiento es una buena opción para implementarla como barrera de seguridad en sistemas de transporte por tuberías, ya que de manera efectiva disminuye la magnitud de las afectaciones, sin embargo este debe realizarse de manera cuidadosa, se recomienda que sea ajustado a las necesidades de cada caso de estudio. A modo de concusión, el LQI funciona apropiadamente para evaluar el impacto que una instalación o proyecto de ingeniería puede tener en la calidad de vida de la población. Palabras clave: Tubería, barreras de seguridad, válvulas de seccionamiento, índice de calidad de vida, Riesgo. El siguiente glosario se presenta para introducir al lector los términos más relevantes que se deben tener en cuenta en el proyecto. Glosario
Sistema de transporte por tubería: Sistema de tubería con diferentes componentes tales como: válvulas, bridas, accesorios, dispositivos de seguridad o alivio, entre otros, por medio del cual se transportan hidrocarburos en estado líquido o gaseoso) [4].
Seccionamiento: Barrera de seguridad activa consistente en segmentar la longitud total de la tubería por medio de válvulas, con el fin de disminuir el volumen derramado en caso de pérdida de contención para de esta forma disminuir los riesgos [5] [6].
Riesgo involuntario: Corresponde al riesgo que no surge de una decisión voluntaria [7].
Riesgo voluntario: Riesgo que se asume deliberadamente a nivel individual [7].
Volumen muerto: El volumen muerto corresponde al volumen disponible en una tubería que es susceptible de fuga dada una falla del sistema, una vez los sistemas de bombeo se han detenido [8].
Volumen dinámico: El volumen dinámico corresponde al volumen vertido como consecuencia de una falla en el sistema de tuberías, en la fase previa a la detención del bombeo [8].
Riesgo individual: Probabilidad anual de que un individuo sea afectado debido a una situación de peligro [9].
Riesgo social: El daño total en una sociedad, empresa o institución debido a un peligro de interés primario [9]
Índice de calidad de vida: Es Indicador social que involucra la duración prevista de la vida en buenas condiciones de salud y la calidad de vida mejorada por la riqueza [3].
1. Introducción
A lo largo de los años el transporte de petróleo y sus derivados a través de tuberías ha sido el sistema más seguro, confiable y económico. Dichas tuberías están expuestas a un deterioro constante debido a diferentes factores, tales como envejecimiento, diseño inadecuado, mantenimiento indebido y protección inadecuada, entre otros, lo que conlleva a que estos sistemas estén propensos a presentar fallas que pueden resultar en derrames de sustancias peligrosas [10]. Cantidades considerables de derrames de sustancias peligrosas se han presentado alrededor del mundo llamando la atención de las compañías petroleras, entidades gubernamentales, consumidores y demás actores involucrados debido a las efectos negativos relacionados con la seguridad, la salud pública, el deterioro de los ecosistemas, la perdida de flora y fauna, las finanzas, entre otros [1]. A partir de estas situaciones, diferentes entidades como CONCAWE (Conservation of Clean Air and water in Europe) Y PHMSA (Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration) han enfocado sus actividades en la protección de la salud y el medio ambiente [2] [11]. Dichas entidades se encargan de llevar un control riguroso y reportar los incidentes ocurridos con el fin de que las causas sean tenidas en cuenta en un futuro por las demás compañías para evitar desastres, así como generar una serie de directrices y pautas que sirven como guía para la seguridad en el transporte de este tipo de sustancias. En Colombia, la entidad encargada de recopilar información y sistematizar estos incidentes es ANLA (Autoridad Nacional de Licencias Ambientales). CONCAWE [12] ha reportado información para el total de derrames ocurridos, especificando cada una de sus causas clasificándolas en 5 categorías: fallas mecánicas, fallas operacionales, corrosión, amenazas naturales y acción de terceros. En Europa, para el periodo comprendido entre el año 2005 y el 2012 se presentaron 72 derrames los cuales generaron un total de 60905 Bbl derramados [12]. Por otro lado, según el reporte generado por PHMSA [11] para el mismo periodo, en Estados Unidos se presentaron un total de 2832 incidentes, los cuales dieron como resultado un total de 764028 barriles derramados. Para los incidentes ocurridos con las compañías norteamericanas en este periodo, se presentaron 141 fatalidades, de las cuales entre el 70 y 90% afectaron a la comunidad y entre el 10 y 30% a trabajadores. Adicionalmente, se presentaron 592 personas afectadas con lesiones de las cuales en promedio cerca del 70% corresponde a personas externas y 30% a personal perteneciente a la industria [11]. Debido a la constante preocupación de diferentes agentes tanto de la industria como gubernamentales, se han desarrollado diferentes métodos de protección con el fin establecer alternativas para disminuir el riesgo. Las barreras de seguridad son los métodos de protección más utilizados en la industria de procesos y éstas se pueden clasificar en tres grupos: barreras pasivas, entre las cuales se encuentran los recubrimientos, inhibidores y protección catódica, las de gestión entre las cuales se encuentra las inspecciones en línea (ILI, por sus siglas en ingles) y las activas entre las cuales se encuentra la de seccionamiento [13]. El objetivo de este estudio es evaluar la viabilidad de la implementación de una barrera de seguridad específica, en este caso la barrera de seccionamiento; teniendo en cuenta el riesgo, el índice de calidad de vida (LQI, por sus siglas en inglés) y aspectos económicos relacionados con la implementación y operación de dicha barrera. El presente documento se divide en 6 secciones. La presente sección corresponde a la introducción del proyecto, en el cual se presenta la problemática y antecedentes del problema a tratar. En la sección 2 se mostrarán los tipos de barreras de seguridad, se presentará la barrera seleccionada para este estudio, se discutirán las alternativas para el seccionamiento y adicionalmente se definirá el criterio de Índice de Calidad de Vida. En la sección 3 se presentará la metodología propuesta para el desarrollo del estudio explicando cada uno de sus componentes y fundamentos teóricos.
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En la sección 4 se presentará el caso de estudio. La sección 5 comprende los resultados y su respectivo análisis así como la evaluación y comparación de alternativas. Finalmente en la sección 6 se presentarán las conclusiones del trabajo.
2. Estado del arte
A continuación se presentan los tipos de barrera de seguridad existentes actualmente en la industria para prevenir una pérdida de contención y/o disminuir las consecuencias en caso de que ocurra una falla, posteriormente se presentará la barrera de seguridad seleccionada así como sus alternativas. Finalmente se explicará el concepto de Índice de Calidad de Vida.
2.1. Barreras de seguridad Las barreras de seguridad corresponden a sistemas que tienen como función prevenir, detener o mitigar la evolución de algún incidente. Las barreras de seguridad utilizadas en tuberías de transporte de hidrocarburos pueden ser pasivas, de gestión o activas [13]. Pasivas Las barreras pasivas son aquellas que están integradas en el diseño del sistema, son independientes del sistema de control operacional y no necesitan de alguna acción ya sea eléctrica o mecánica para cumplir con su función [13]. Las barreras de este tipo corresponden a los inhibidores los cuales se clasifican en aniónicos, catiónicos, entre otros; los recubrimientos pueden ser orgánicos, inorgánicos, metálicos, etc. y la protección catódica puede ser galvánica, de corriente impresa o aislamiento térmico [14]. De gestión Las barreras de gestión corresponden a tecnologías de inspección utilizadas a lo largo de las tuberías para verificar el estado del ducto. Para este fin se implementan las inspecciones en línea (ILI), esta herramienta permite localizar áreas de corrosión, corrosión bajo tensión, abolladuras, fisuras entre otros daños que puedan ocurrir en las tuberías. Los tipos de inspecciones más utilizados son Fuga de flujo magnético (MFL), Close potential survey (CIS/CIPS), The Pearson survey method [15] [16] [17]. Activas Las barreras activas corresponden a aquellas barreras que necesitan de una señal y una acción para ser activadas e involucran la intervención del personal o de alguna fuente externa [13]. Las barreras activas en los ductos están relacionadas con el control de las tuberías. Disponen de sistemas automatizados que detectan las fugas y comprueban continuamente el balanceo de la línea, las presiones y demás condiciones del sistema [13]. Dada la ventaja que presenta el seccionamiento en términos de su utilidad en la reducción de volumen derramado y por lo tanto en la disminución de las afectaciones que puede provocar una pérdida de contención, el seccionamiento se considera una excelente alternativa para implementar en tuberías de transporte de hidrocarburos.
Seccionamiento El seccionamiento corresponde a la implementación de válvulas distribuidas a lo largo de la tubería, con el objetivo de disminuir el volumen derramado dada una pérdida de contención. Existen dos grandes clasificaciones de las aproximaciones para el seccionamientos de ductos. La primera clasificación comprende las aproximaciones prescriptivas que corresponden a condiciones de máximos y mínimos basadas en generalidades del sistema. Se encuentran consolidadas en los estándares, códigos y normativa establecidos por la industria y el gobierno respectivamente. En éstos se determinan las distancias máximas entre válvulas de seccionamiento necesarias para garantizar un nivel mínimo de seguridad en la operación, basadas primordialmente en el principio de protección a la población [6] [18].
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Entidades como The American Society of Mechanical Engineers (ASME), International Organization for Standardization (ISO), Canadian Standar Asociation (CSA), entre otras, presentan aproximaciones prescriptivas por medio de estándares para el diseño y operación de ductos de transporte de sustancias peligrosas. A continuación se presentan diferentes estándares y su recomendación con respecto al espaciamiento entre válvulas.
Tabla 1. Distanciamiento recomendado por diferentes entidades internacionales
Estándar Distanciamiento recomendado (km)
ASME B31.4 [19] 12
CSA Z662-11 [20] 15 US DOT CFR 195. 260 [21] 16
El segundo grupo corresponde a las aproximaciones por desempeño las cuales tienen en cuenta particularidades de cada sistema y lo evalúan rigurosamente. Entre éstas se encuentran la aproximación por lógica difusa la cual se fundamenta en el criterio de expertos basándose en el principio de protección a la población, a la infraestructura vital y mantenimiento; la aproximación de los índices de riesgo que se basa principalmente en la protección al medio ambiente y finalmente la aproximación por optimización la cual permite la aplicación de todos los principios en los que se basan las demás aproximaciones, acopla las alternativas prescriptivas y las incorpora como restricciones [18] [22]. En este trabajo se tomarán como base aproximaciones por desempeño, teniendo como restricción en el modelo el estándar recomendado por la Asociación de estándares Canadiense (CSA Z662-11), el cual relaciona los segmentos de la tubería con el principio de protección a la población. Para la implementación del seccionamiento en tuberías se emplean válvulas de seccionamiento que pueden ser tipo compuerta de doble expansión de paso completo y continuado proporcionando un doble bloqueo en el mismo sentido del flujo y purga, o válvulas de bola de paso completo y continuado, con doble bloqueo [20] [23]. Deben proporcionar un sello seguro en ambos extremos, con el objetivo de limitar el riesgo y daño que se puede generar en caso de que un ducto sufra una rotura en el sistema. De acuerdo a los diferentes estándares internacionales, las válvulas deben cumplir con las siguientes condiciones:
Se deben instalar en lugares de fácil acceso.
Deben estar protegidas de daños o alteraciones.
Debe considerarse una infraestructura para su fácil operación y deben estar soportadas adecuadamente para prevenir el asentamiento diferencial o el movimiento de la tubería conectada [20] [24].
Para este tipo de válvulas se recomienda el uso en posiciones extremas. En caso de una falla, la válvula pasara de estar completamente abierta a estar completamente cerrada. Éste tipo de válvulas impiden que el flujo vaya en sentido contrario. De acuerdo a los criterios mencionados anteriormente, se seleccionó la válvula de compuerta de paso completo o paso integral (Trough conduit valve gate) cuyo diseño permite que el fluido, a su paso por la válvula, no encuentre alguna discontinuidad en la superficie interior del tubo y la válvula; adicionalmente permite el uso de equipos de limpieza e inspección en tuberías [25]. En este tipo de válvulas la compuerta está compuesta por una placa vertical, cuya parte inferior es un anillo de diámetro interior igual al de la tubería y superior a la placa sólida. De esta forma, cuando la compuerta se desplaza hacia arriba presenta al fluido un paso totalmente continuo. Al descender la compuerta, el anillo que forma su parte inferior se aloja en una cavidad que presenta en su base el cuerpo de la válvula, la cavidad inferior suele estar acompañada de una válvula de drenaje. Este tipo de compuertas se denominan de placa (Slab gate) y su estanqueidad se logra gracias a la propia presión del fluido circulante, auxiliada por la presión que ejercen contra ella los anillos de asiento flotantes provistos de muelles [25]. El material más frecuente en este tipo de válvulas es el acero al carbono. El diseño de estas válvulas utiliza dos sellos flotantes de resorte los cuales son activados por presión, moviendo el sello aguas arriba en contacto con la puerta lo que provoca un cierre hermético y completo tanto con el sello de aguas arriba como el de aguas abajo. Se utiliza politetrafluoroetileno (PTFE) más conocido como teflón, para asegurar el sellado primario y cuando los asientos de
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teflón se destruyen, el contacto de metal con metal entre la losa y los asientos puede cumplir la función de sellado secundario [26].
Ilustración 1. Secuencia de cerrado para una válvula de compuerta [22]
La dinámica de cierre para este tiempo de válvulas bajo condiciones de flujo presenta un comportamiento decreciente con respecto al empuje del vástago, el cual varía en el tiempo; es decir la compresión de empuje del vástago es mayor a medida que aumenta el tiempo (Ilustración 1). Los tiempos de cierre en este tipo de válvulas oscilan entre 30 segundos y 2 minutos [27].
2.2. Life Quality Index (LQI) El Índice de calidad de vida (LQI, por sus siglas en inglés) es un indicador socio económico que como su nombre lo indica, mide la calidad de vida o el disfrute total de la vida de una sociedad [28]. Corresponde a un indicador social que refleja la duración prevista de la vida en buena salud y la calidad de vida mejorada por la riqueza. Se basa en la premisa de que ayudar a las personas a lograr una larga vida con buena salud es un valor fundamental y por lo tanto, es ético y razonable perseguir esto como un objetivo primordial de la gestión de riesgos [3]. Considerando que cualquier proyecto de ingeniería que se implemente va a tener un impacto en la calidad de vida de la comunidad, el LQI funciona como una herramienta para evaluar la racionalidad y la eficacia de las decisiones que se tomen en la gestión del riesgo y cómo éstas afectan la vida, la salud y la seguridad de la población. El modelo conceptual del índice de calidad de vida combina la riqueza social y la longevidad. Comprende tres componentes principales, el producto interno bruto por persona, relación de tiempo de trabajo a tiempo de ocio y la expectativa de vida [3] (Ilustración 2).
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Ilustración 2. Modelo conceptual del LQI [5]
Adicionalmente el Índice de Calidad de Vida se puede relacionar con la disposición social a pagar (Social Willingness- to- Pay) que corresponde a la cantidad de dinero que las personas están dispuestas a pagar hasta cierto punto con el fin de obtener una ganancia adicional, que en este caso correspondería a la reducción del riesgo; para de esta manera elevar su calidad de vida e incrementar sus años de vida [29]. Debido a que la evaluación de la percepción del riesgo es una variable muy subjetiva que depende completamente de la percepción de cada persona y en gran parte de su nivel económico y educativo, el concepto de disposición social a pagar no se tendrá en cuenta en el desarrollo de este estudio. Por lo tanto, a partir del concepto del LQI se pretende evaluar la viabilidad de implementación del seccionamiento como barrera de seguridad en un ducto de transporte de hidrocarburos. En la siguiente sección del documento se presenta la metodología propuesta para el desarrollo de este estudio.
3. Metodología
La metodología empleada en este trabajo consta de 5 fases. La primera fase comprende la definición del caso base, la
generación de alternativas de seccionamiento y la dinámica de pérdida. En la segunda fase se realiza el análisis de riesgo
tanto individual como social, la fase 3 comprende el análisis del Índice de calidad de vida (LQI). Adicionalmente en la fase
4 se realiza un análisis de los costos relacionados con el sistema. Finalmente se realiza la comparación de cada una de las
alternativas y se selecciona la mejor alternativa en base a los criterios mencionados anteriormente.
Ilustración 3. Metodología del estudio
Fase 1
• Generación de alternativas de seccionamiento y dinámica de pérdida
Fase 2 • Anáiisis del Riesgo
Fase 3 • Analisis Índice de Calidad de Vida (LQI)
Fase 4 • Analisis económico
Fase 5 • Comparación de alternativas
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A continuación se presenta el desarrollo detallado de cada una de las fases así como los fundamentos teóricos correspondientes.
3.1. Fase 1- Caso base, generación de alternativas de seccionamiento y dinámica de pérdida.
A partir del caso base se generan las alternativas de seccionamiento y se determinan las características iniciales del ducto, las condiciones de riesgo y del índice de calidad de vida, para de esta forma tener un punto de comparación a la hora de evaluar las alternativas y su viabilidad. El caso base corresponde a un sistema de transporte de gasolina por medio de tubería, el cual no cuenta con seccionamiento; es decir, aparte de las válvulas de apertura y cierre, no cuenta con válvulas ubicadas a lo largo de la longitud de la tubería, por consiguiente el volumen derramado en caso de una pérdida de contención podría involucrar todo el volumen contenido en la longitud de la tubería y las consecuencias podrían ser mayores ya que no se tiene una barrera de seguridad que mitigue las consecuencias que esto conlleva. A partir de las condiciones actuales del ducto y en base a la literatura y al trabajo que adelantan los estudiantes de maestría John Fontecha y Alejandra Cano en la tesis de seccionamiento óptimo de hidrocarburos líquidos en tuberías, se obtuvieron 4 alternativas de las configuraciones más favorables de localización de válvulas de seccionamiento por medio de aproximaciones por desempeño enmarcadas en un modelo de optimización e incorporando como restricción para este caso el estándar canadiense. Estas aproximaciones están basadas en un modelo de flujo en redes encontrando el camino de menor costo, mediante la incorporación del volumen derramado, parámetros de vulnerabilidad ambiental y social. El algoritmo de resolución empleado corresponde al algoritmo de Bellman Ford. A partir de un análisis de sensibilidad realizado y con el objetivo de tener un resultado más preciso y evitar el riesgo de ignorar datos importantes se trabajó con la aproximación fija impuesta de 100m. Las 4 aproximaciones empleadas se explican a continuación Aproximación Volumen Muerto (Dead load approach) Este modelo corresponde a una aproximación del total del volumen muerto derramado, encontrando la mejor configuración de ubicación de válvulas por medio de la búsqueda del menor volumen derramado. Aproximación Máximo volumen dinámico (Maximum dynamic volumen approach) A diferencia de la aproximación de máximo volumen muerto, esta alternativa hace una aproximación del total del volumen derramado teniendo en cuenta la tasa de descarga que se genera después de que la válvula se cierra. Encuentra la configuración más óptima de la ubicación de las válvulas por medio de la búsqueda del menor volumen derramado.
Esta alternativa realiza una aproximación con respecto al valor esperado del volumen derramado.
( ) ∑ ( ) [2]
Aproximación Final (Final Approach)
Corresponde a una aproximación que relaciona el valor esperado del volumen derramado con una constante experimental.
( ) [3]
8
Cálculo del volumen derramado Para el cálculo del volumen derramado se hizo uso del programa PipeLeak Calculator 2.0, el cual permite caracterizar la operación del transporte de líquidos como hidrocarburos por ductos y los posibles escenarios de perdida de contención primaria. Los parámetros de entrada al programa corresponden a información relevante del fluido tal como densidad, viscosidad del fluido así como de la tubería: presión de operación, tiempo de corte de bomba, tasa de bombeo, coeficiente de descarga, diámetro del orificio, locación de interés y material del ducto. Adicionalmente, se alimentó al programa un archivo plano el cual contenía la localización de las válvulas (abscisado km), altimetría (m), diámetro de la tubería (in), válvulas de seguridad y válvulas de cheque, para finalmente obtener las cantidades de volumen derramado así como de tasa de descarga, tiempo de descarga y demás condiciones características del sistema.
Tabla 2. Variables de entrada del programa Pipeleak calculator 2.0 Inputs
Densidad de la sustancia (kg/m3) 870 Viscosidad de la sustancia (cP) 4.0 Presión de operación (psi) 70.0 Tiempo de corte de la bomba (min) 5.0 Tasa de bombeo (BPM) 47.5 Coeficiente de descarga (0.61-1) 0.61 Diámetro del orificio (in) 0.25 Locación de interés (km) 0.5
3.2. Fase 2 - Análisis del riesgo
En el presente trabajo se calculó el riesgo individual y social debido a una falla en un ducto de transporte de hidrocarburos. Para la realización del análisis de riesgo se requiere de la identificación integral de riesgos y la definición de un conjunto representativo de consecuencias [30]. En primer lugar, para el cálculo del riesgo individual es necesario realizar la segmentación del tramo para calcular correctamente las afectaciones.
3.2.1. Segmentación
Los ductos, a diferencia de la mayoría de las instalaciones que se someten a una evaluación de riesgos, presentan condiciones que varían sobre toda su longitud. Es por esto que resulta conveniente examinar el ducto en secciones más cortas, para de esta forma aumentar la exactitud en la evaluación de cada segmento [31]. Se definen dos métodos para la segmentación de tuberías los cuales pueden ser segmentación estática o dinámica. Para la segmentación estática, se proponen criterios como “cada milla” o “entre estaciones de bombeo”. Las desventajas de un enfoque de este tipo son que los puntos de quiebre que se eligen pueden ser inadecuados e innecesarios limitando la utilidad del modelo y escondiendo puntos de riesgo si las condiciones se promedian en la sección y por el contrario los riesgos serán exagerados sí se utilizan las condiciones del peor caso para toda la longitud del ducto [31]. Por otro lado, la segmentación dinámica que se considera el método más apropiado, consiste en insertar un punto de quiebre en el cual ocurran riesgos significativos; por ejemplo, la sección debe tener características como misma especificación de la tubería (grosor de la pared, diámetro, etc.), condiciones del suelo (pH, humedad, etc.), población, tasa de descarga, caudal, entre otros, a lo largo de todo el segmento de principio a fin [31]. A partir de esto se realizó una segmentación dinámica en la tubería a tratar en este estudio. Inicialmente se dividió la totalidad de la distancia del ducto en tramos en los cuales la densidad poblacional fuera uniforme, se realizó una clasificación de la densidad de población como baja, media, alta y muy alta dependiendo de la cantidad de personas en el área de influencia de cada segmento. Seguido a esto, para cada aproximación se realizó la división del ducto de acuerdo a los tramos en los cuales la tasa de descarga no presentara variaciones. Finalmente, se superponen las dos segmentaciones anteriores y se ubican los puntos de quiebre, obteniendo la segmentación dinámica final. Una vez se tiene la segmentación para las cuatro aproximaciones, se procede a realizar el cálculo del riesgo.
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3.2.2. Estimación de la Frecuencia de falla
La frecuencia de falla corresponde a la probabilidad de que se presente una ruptura en la tubería y de esta forma se genere una pérdida de contención. La frecuencia de falla base se obtiene a partir de datos históricos de incidentes de este tipo.
3.2.3. identificación de sucesos finales
Para estimar el nivel de riesgo lo primero que se debe calcular es la probabilidad de ocurrencia de los eventos y sus posibles consecuencias. La técnica más utilizada para la identificación de escenarios y sus probabilidades de ocurrencia es el árbol de eventos. El árbol de eventos es un método lógico inductivo que permite identificar las diferentes secuencias de accidentes que pueden resultar de un sólo evento de iniciación y está basado en la discretización de la evolución de accidentes. Las secuencias de accidentes son cuantificadas en términos de la probabilidad de ocurrencia [32]. A partir del evento iniciador, el cual en este caso correspondería a la ruptura de la tubería, y su frecuencia base, se seleccionaron los eventos finales dependiendo del comportamiento y las condiciones del derrame y se escogieron los escenarios que presentan las consecuencias de mayor magnitud sobre las personas y en la infraestructura para el cálculo de los efectos.
3.2.4. Cálculo de efectos Los modelos de Incendio de piscina, explosión de nube de vapor y llamarada son los que cumplen con las características mencionadas anteriormente y serán los que se van a utilizar en este estudio. Los modelos permiten calcular los efectos de un escenario por medio de la estimación de parámetros relevantes como cantidad de sustancia liberada, tamaño del incendio, y las dimensiones de la piscina antes de la ignición [33]. Incendio de piscina (Pool Fire) Un “pool fire” se puede definir como la difusión turbulenta del fuego encendido sobre una piscina horizontal de un material inflamable. Un aspecto clave de estos fuegos es que existe un grado de retroalimentación entre el fuego y el material inflamable, es decir hay transferencia de calor desde el fuego a la piscina que influencia o controla la tasa de evaporación y por lo tanto el tamaño del fuego y otras características. Los parámetros más importantes para este escenario los cuales determinan el dimensionamiento de la piscina, son longitud de llama, inclinación y arrastre [33]. Se utilizará el modelo de llama sólida, el cual corresponde a un modelo semi-empírico para el cálculo de la radiación de calor
( ) ( ) [4]
En donde,
( )
Para el cálculo de la potencia de emisión superficial se debe partir de la potencia de emisión superficial máxima ( ) y de la potencia de calor superficial correspondiente a la formación de hollín ( ) que cubre cierta fracción de la llama y que disminuye la emisión de calor.
( ) [5]
El factor de vista corresponde a la relación entre la radiación recibida por un objeto y la emitida por unidad de área a partir de la forma de la llama [34].
10
Se calcula teniendo en cuenta el factor máximo vertical y el factor máximo horizontal teniendo en cuenta que para este modelo se hace la suposición de que la llama tiene forma de cilindro o cilindro inclinado:
√
[6]
Para el cálculo se tiene en cuenta la presión del vapor de agua parcial en el aire ( ) a una humedad relativa RH y la distancia del área de la superficie de la llama al objeto ( ). La presión atmosférica tiene en cuenta cuánta de la radiación emitida es absorbida por la atmósfera.
[7]
En donde, ( ) ( ( )) [8]
, ,
Explosión de nube de vapor (Vapour Cloud Explosion (VCE)) Todas las VCE resultan de la ignición de una nube inflamable formada debido a la liberación de una gran cantidad de líquido o gas inflamable vaporizado de un tanque de almacenamiento, proceso de transporte o una tubería [33]. Sin embargo, no todas las descargas necesariamente conducen a un VCE. Las siguientes condiciones se deben presentar para que se genere.
El material liberado debe ser inflamable y debe estar en condiciones de presión y temperatura apropiadas.
La nube debe formarse antes de que ocurra la ignición.
Una parte de la nube debe estar dentro del rango de inflamabilidad del material.
Es necesaria la presencia de turbulencia para que se genere sobrepresión en la nube de vapor [33]. Llamarada (Flash Fire) Cuando se forma una nube de vapor inflamable existe la posibilidad de que esta llegue a incendiarse, debe existir una fuente de ignición a alguna distancia del punto de la fuga, y la concentración dentro de la nube debe estar dentro de los límites de inflamabilidad de la sustancia. El fenómeno peligroso que presenta una llamarada son los efectos por radiación [33]. Para estos escenarios, se pueden utilizar dos modelos: El primero corresponde a los modelos de explosión TNT en los cuales la energía que contribuye está basada en el contenido total de energía presente en la nube mas no tiene en cuenta el mecanismo de explosión ni los puntos alejados de la misma. Por otro lado, el método TNO multienergy tiene en cuenta la cantidad total de energía por combustión en las aquellas partes de la nube en las que hay obstáculos presentes y/o áreas confinadas. Un área obstruida es aquella en la que se encuentran presentes obstáculos y presentan una configuración adecuada para acelerar la llama si el área está sumida en un gas o una mezcla de gases inflamables. Asume que la explosión está compuesta por cierto número de subexplosiones. A partir de la masa inflamable, las características de las sustancias y las gráficas que dependen de la fuerza de la fuente se pueden conocer la sobrepresión generada. Posteriormente se elige la clase de explosión a partir de lo expuesto en el Yellow Book [33] donde se tiene en cuenta la fuerza de la fuente de 1 – 10 siendo 1 deflagración muy débil y 10 fuerte detonación. Para estos escenarios se utilizó el modelo TNO multi-energy. Este modelo se basa en que la energía de explosión depende en gran medida en el nivel de congestión y no de la cantidad de combustible presente en la nube. A su vez asume que la explosión está compuesta por cierto número de subexplosiones.
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El método TNO identifica los volúmenes confinados en un proceso, asigna un grado relativo de confinamiento y finalmente determina la contribución a la sobrepresión desde el volumen confinado por medio de curvas semi empíricas para determinar la sobrepresión. Las ecuaciones utilizadas en este modelo se muestran a continuación
(
) [9]
En donde Es la distancia a escala Sachs desde la carga, es la distancia desde la carga ( ), es la energía de combustión de carga ( ), es la presión ambiente ( )
[10]
[(
)
] [11]
En donde es la sobrepresión en el lado de la explosión , es la sobrepresión en la escala de Sachs, es la presión ambiente ( ), es la duración de la fase positiva, es la duración de la fase positiva en la escala de Sachs, es la energía de combustión de carga ( ), es la velocidad ambiente del sonido ( )
3.2.5. Cálculo de afectaciones Para estimar las afectaciones debido a los efectos directos de las explosiones, las cuales incluyen sobrepresión y radiación térmica se hace uso de los análisis PROBIT. Existen gran cantidad de métodos que representan las curvas dosis- respuesta, para exposiciones únicas el método PROBIT es adecuado, ya que provee una línea recta equivalente a la curva de dosis- respuesta. La variable PROBIT esta relacionada con la probabilidad de la siguiente manera.
( ) ∫ (
)
[12]
La relación PROBIT mostrada en la ecuación transforma la forma sigmoide de la respuesta normal frente a la curva dosis en una línea recta cuando se traza usando una escala PROBIT lineal. Para diferentes tipos de exposiciones se tiene diferentes parámetros PROBIT ( ), los cuales relacionan una factor causativo V que representa la magnitud de la exposición [35].
[13] El cálculo del riesgo tanto individual como social depende de las probabilidades de los eventos y las consecuencias mencionados en los incisos anteriores.
3.2.6. Cálculo del riesgo Riesgo individual El riesgo individual se define como la probabilidad que tiene una persona de morir en un año y en una ubicación específica como consecuencia de un accidente relacionado con sustancias peligrosas. Para exponer estos resultados se utilizan los iso contornos de riesgo los cuales corresponden a gráficas en las cuales se muestran curvas que tienen un valor de riesgo uniforme [36].
12
En el caso de los ductos el cálculo del riesgo individual se compone de 4 variables dependientes de las condiciones de operación y de las proximidades del ducto. A saber, la frecuencia de falla del ducto ( ), la probabilidad de ocurrencia
de eventos accidentales asociados a la perdida de contención ( ), la probabilidad de obtener unas consecuencias específicas ( )y la longitud de interés ( ).
( ) ∑ [14]
Riesgo Social El riesgo social corresponde a la probabilidad por año de que un grupo de tamaño específico se convierta en victima letal de un accidente con sustancias peligrosas [36] [37]. El riesgo social se representa en curvas logarítmicas F/N en las cuales se muestra la frecuencia acumulada (probabilidad) en función del número de fatalidades.
En el cálculo del riesgo social, se incluyen la frecuencia de ocurrencia de N o más fatalidades ( ), el número de fatalidades ( ) y la aversión al riesgo ( ) y se relacionan como se muestra a continuación
[15] Para la realización de éstos cálculos se implementa el software Risk Curves y Effects® simulando los escenarios de cada una de la aproximaciones y el caso base con los sucesos finales de incendio de piscina, explosión de nube de vapor y llamarada. Los parámetros de entrada que requiere el programa corresponden a la densidad poblacional de las áreas de influencia del ducto, frecuencias de falla para cada suceso final, tasas de descarga, tiempos de derrame, cantidad de masa explosiva así como datos meteorológicos de la zona. Finalmente, al tener los resultados tanto del riesgo social como de riesgo individual se procede a evaluar el riesgo. Cabe aclarar que en este proyecto se tienen en cuenta únicamente los criterios de riesgo involuntario ya que las personas vulnerables se encuentran expuestas a riesgos que no están bajo su control ni se derivan de una decisión voluntaria [7]. Para esto es necesario definir los niveles de riesgo máximo y mínimo y de esta forma determinar el riesgo aceptable y tolerable. El riesgo máximo corresponde al límite inferior para el cual todo valor superior no puede ser justificado y deben implementarse mecanismos de reducción de riesgo y el riesgo mínimo corresponde al nivel para el cual todo valor de riesgo inferior se considera no significativo [38]. En este sentido, el riesgo aceptable corresponde a los valores de riesgo inferiores al criterio de riesgo mínimo y el riesgo tolerable se define como aquellos valores que se encuentran dentro del rango de riesgo mínimo y máximo [39]. Los criterios de aceptabilidad se fundamentan tanto en condiciones socios económicos así como en el desarrollo tecnológico, por lo cual difieren para cada país. A continuación se mencionan los criterios de aceptabilidad más importantes a nivel mundial.
Tabla 3. Criterios de aceptabilidad País Criterio de aceptabilidad [Fatalidades/año]
Reino Unido Canadá Australia Países Bajos Brasil
En este trabajo se tomará como base el estándar propuesto por el Reino Unido debido a que es el país pionero en este tipo de regulaciones y establece la normativa más estricta para la protección de las personas. Por lo cual es una buena guía del modelo que se debe seguir en Colombia.
13
3.3. Fase 3- Análisis del Índice de Calidad de Vida (LQI). Para realizar el cálculo del LQI se debe tener en cuenta la función del índice de calidad de vida, la cual es el producto de dos componentes, a saber, una función de potencia para el consumo que corresponde al producto interno bruto (PIB) y una función lineal para la expectativa de vida. En este sentido, el exponente funciona como una medida de compensación entre la expectativa de vida y el consumo [3]. El LQI se calcula como se muestra a continuación
[16]
En donde:
(
)
Para el cálculo del parámetro , se tiene que
[17]
En donde denota la fracción de tiempo gastado en producir ingresos que soporten el consumo. Por lo tanto,
[18]
Debido a que el LQI contiene variables que generan gran incertidumbre al ser dinámicas en el tiempo, se presenta un método para tratar la incertidumbre en el cálculo y en esta medida soportar un análisis más riguroso. Como se mencionó anteriormente, las variables relacionadas con el cálculo del LQI corresponden al Producto Interno Bruto, a la expectativa de vida y al tiempo de trabajo. Con respecto a este último se puede decir que la incertidumbre no es muy alta comparada con los demás parámetros ya que se tienen las mismas regulaciones establecidas con respecto a la jornada laboral en todo el país y éstas no han presentado variación alguna con respecto al tiempo por lo cual se puede suponer que es un parámetro constante que no presenta variabilidad. Por otro lado, el PIB y la expectativa de vida son parámetros directamente relacionados que presentan variabilidad temporal y por lo tanto corresponden a focos de incertidumbre. El método consiste en la implementación de escenarios optimistas, promedio y pesimistas en cuanto al producto interno bruto y adicionalmente escenarios temporales (año actual, a 5 años y a 10 años) tanto para el producto interno bruto como para la expectativa de vida para de esta forma generar intervalos de confianza y evaluar de una forma más rigurosa el comportamiento de estas variables y su relación con el índice de calidad de vida. Expectativa de vida Para el cálculo de la expectativa de vida es necesario tener en cuenta que esta variable está estrechamente relacionada con la probabilidad de muerte. En Colombia, las principales causas de muerte corresponden a enfermedades del sistema circulatorio, homicidios o agresiones, neoplasias, enfermedades infecciosas y parasitarias y por último enfermedades del sistema respiratorio, por lo cual la probabilidad de muerte en general para cualquier individuo es mucho mayor comparado con países desarrollados en donde las principales causas de muerte se limitan a aquellas ocasionadas por la debilidad de la vejez [40]. La probabilidad de muerte a su vez se ve modificada por el nivel de riesgo al que están expuestas las personas. Por lo tanto, para cualquier actividad o proyecto que se implemente se debe buscar que el nivel de riesgo en la zona de influencia no aumente y se mantenga en un nivel aceptable o tolerable por lo cual se siguen los lineamientos propuestos por el Reino Unido en los cuales el nivel de riesgo no puede presentar una reducción mayor al 1% de la probabilidad de muerte general.
14
Por consiguiente, para calcular la expectativa de vida se debe tener en cuenta la modificación que la implementación del sistema tiene en el aumento o disminución de la expectativa de vida. Con datos históricos de expectativa de vida al nacer desde el año 1985 a 2015 obtenidos del Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), se realizó un histograma para determinar la frecuencia y distribución de la expectativa de vida. Seguido a esto, con los datos de probabilidad de muerte obtenidos para cada segmento se modificó la expectativa de vida sumando la probabilidad de muerte a estas frecuencias para de estar forma determinar el valor de expectativa de vida modificado para cada segmento. Adicionalmente se realiza una proyección para determinar la expectativa de vida en los 5 y 10 años siguientes y se evaluó de la misma manera. Producto interno Bruto Por otro lado, para el cálculo del producto interno bruto, se obtuvieron datos históricos del PIB por persona en Colombia de las bases de datos DANE, a partir de estos datos se realizaron proyecciones para el año 2015, 2020 y 2025. Las proyecciones y la estimación de los tres escenarios se realizaron con base a métodos estadísticos. Inicialmente, para el escenario optimista se hizo uso de la desviación estándar, ésta medida de tendencia central índica la diferencia promedio entre cada uno de los valores respecto a su punto central por lo cual corresponde al punto promedio más alto por encima de la media. Se calculó la desviación estándar de los datos históricos y se sumó al valor del último año para calcular el PIB del año siguiente y así sucesivamente hasta llegar al año 2020 y 2025 obteniendo para este escenario un crecimiento exponencial. Para el escenario promedio se calculó el promedio de la diferencia del Producto Interno Bruto entre el año y el año , la cual corresponde a la medida de tendencia central en la cual se encuentran los datos; es decir una proyección neutra que sigue la tendencia de los datos obtenidos. Se realizó el mismo procedimiento que con el escenario optimista, obteniendo un crecimiento que se ajusta a una función lineal. Por último, para el escenario pesimista era posible realizar la proyección con respecto a la desviación estándar o asumir que el PIB no aumentaba a lo largo de los años. Para la primera opción se obtenían valores negativos de PIB por lo cual no era conveniente dicha evaluación teniendo en cuenta que Colombia es un país en desarrollo y que sigue la tendencia de aumento y crecimiento de su economía, por lo cual no es muy factible que el PIB decrezca. Finalmente, se eligió como método de evaluación de este escenario asumir que el PIB no presentaba crecimiento a lo largo de los años. En la gráfica 2 se muestra de manera esquemática el procedimiento.
Ilustración 4. Metodología para el cálculo del LQI.
15
A partir de esto se calculó el índice de calidad de vida y se obtuvieron intervalos de evaluación para cada segmento con el objetivo de comparar con el caso base y determinar el grado de afectación o mejora que la implementación del seccionamiento a lo largo de la tubería pudo generar.
3.4. Fase 4 - Análisis de costos relacionados con el sistema.
La evaluación económica de este estudio se basa en un análisis de los costos tanto de inversión como los costos de remediación en caso de que ocurra una falla en el sistema por medio del método Beneficio/Costo (B/C). Para esto se deben tener en cuenta las diferentes variables que afectan directamente la implementación del sistema, su operación y sus posibles consecuencias en caso de falla. A continuación se explica de manera detallada cada uno de sus componentes.
[19]
Los beneficios corresponden a las ventajas o ganancias. Los des beneficios corresponden a las desventajas o gastos no esperados. Los costos corresponden a gastos anticipados de construcción y operación.
Beneficios Para propósitos de este trabajo los beneficios corresponden a las ganancias que la empresa obtiene por medio del transporte de hidrocarburos. Este valor se puede estimar por medio de la siguiente ecuación:
[20]
En donde el volumen transportado de la siguiente manera:
(
) [21]
El valor de Según el informe publicado por el sistema de información de petróleo y gas colombiano (SIPG) [41], el
promedio de los últimos años del costo de transporte en Colombia para derivados del petróleo es de
.
Costos En este caso los costos corresponden al costo de capital que representa los costos de inversión del proyecto y comprenden el costo de las válvulas, el costo de instalación y transporte. Para estimar el costo de la inversión total capital se tiene en cuenta:
[22]
∑ [23]
En donde: ∑
[24]
Tabla 4. Costos de capital
Costo de capital USD$
Válvula de corte (unidad) incluyendo calibración y transporte 18000
16
Des beneficios Los gastos relacionados en caso de una falla en el sistema corresponden a las pérdidas al no transportar el volumen derramado, a los costos de remediación de suelos y costos de indemnización en caso de que el derrame afecte directamente a las personas que se ubican en cercanías del poliducto.
( ) Pérdidas de transporte Estas pérdidas corresponden al dinero que la empresa deja de ganar en caso de que ocurra un derrame.
[25]
Costo de remediación de suelos contaminados El proceso de remediación de suelos depende directamente del volumen derramado, adicionalmente se deben tener en cuenta el grado de remediación que se quiere lograr, los parámetros del suelo, el contaminante a extraer y los costos. Actualmente existen diferentes técnicas para realizar la remediación de suelos contaminados. Estas se clasifican como “EX SITU” en la cual el material contaminado es transportado a otro lugar para realizar o completar su descontaminación e “IN SITU” en la cual se trata el material en al mismo lugar en el que fue contaminado sin trasladarlo a otro lugar. En la tabla 5 se pueden ver las diferentes técnicas de remediación de suelos.
Tabla 5. Clasificación de diferentes técnicas para la remediación de suelos Tratamientos EX SITU Tratamientos IN SITU
Térmicas Desorción térmica Incineración
Físico-Químicas
Extracción con disolventes Extracción con vapor Lavado Lavado Oxido-Reducción Solidificación/Estabilización Deshalogenación química Electro recuperación Solidificación/Estabilización
Biológicas Biopilas Biorremediación Biodegradación en reactor Fitoremediación
Las tecnologías térmicas suelen ser muy efectivas pero así mismo más costosas, los tratamientos físico químicos son efectivos en cuanto a tiempo y costos pero generan residuos que se deben tratar o disponer lo cual aumenta los costos. Por otro lado, los tratamientos biológicos son tecnologías benéficas para el ambiente, en cuanto a costos son un poco más económicos pero requieren mayores tiempos de tratamiento [42]. Los tratamientos más comunes para remediación de suelos contaminados con hidrocarburos que cumplen con las condiciones de efectividad y costos son la Biorremediación generalmente combinada con la técnica Pump-and-Treat. La Biorremediación consiste en la utilización de microorganismos naturales para degradar sustancias peligrosas a sustancias menos tóxicas [43]. Por otra parte, la técnica de Pump-and-treat se utiliza para extraer contaminantes disueltos en agua subterránea por medio de bombas ubicadas en pozos de extracción para su posterior tratamiento ex situ [43]. A continuación se muestran los costos promedio para estas técnicas de tratamiento.
17
Tabla 6. Costos promedio remediación de suelos [42] [44] Tecnología Costo promedio USD$/m3
Biorremediación 150-200 Pump-and-Treat 200-350
Para realizar el cálculo de los costos de remediación de suelos, se tuvo en cuenta el valor de remediación de suelo por y la infiltración efectiva. Esta última relaciona el área de infiltración y la capacidad de retención del suelo. El área máxima de infiltración se obtuvo a partir de las simulaciones del escenario de incendio de piscina para cada uno de los segmentos. Por otra parte, la capacidad de retención del suelo se clasificó teniendo en cuenta el tipo de suelo presente en esta región. Las formaciones geológicas predominantes en esta región están compuestas en aproximadamente un 63.8% por areniscas y un 36.2% por limolitas, arcillo litas y liditas por lo cual como una aproximación se puede decir que predominan las arenas finas y arenas arcillosas y su capacidad de retención sería de 40 L/m3 [45] [46] [47]. A partir de esta información se puede calcular la cantidad de producto infiltrado por el hidrocarburo (HC) por medio de la siguiente ecuación:
[26]
En donde
( ) ( ) ( )
(
)
Se realiza el cálculo para cada uno de los segmentos y de esta manera se obtiene el costo total para cada aproximación. Indemnización de personas afectadas
[27]
La compensación a personas comprende los siguientes componentes:
Daño a las personas: Se relaciona con la calidad de vida, esto puede manifestarse de forma individual o colectiva. En este caso se incurrirían en los gastos necesarios para regresar a las condiciones en las cuales se encontraba antes del incidente.
Daños a bienes materiales: Resarcimiento de la pérdida material.
Daños económicos: Compensación económica de la interrupción temporal o definitiva del disfrute de un bien o de una actividad lucrativa [48].
Se asume que todas las personas afectadas se indemnizaran de la misma manera. Para este respecto se asume que no se ven afectadas personas directamente ya que el análisis de costos para este tipo de indemnizaciones se debe hacer en un caso puntual en terrenos específicos, por lo cual para propósitos de este estudio no se tendrá en cuenta.
18
4. Caso de estudio
El sistema seleccionado para este estudio corresponde a un ducto de transporte de gasolina con una longitud de 44 km. La altimetría del caso de estudio se muestra en la gráfica 1.
Gráfica 1. Altimetría caso de estudio
La gasolina es transportada por medio de una tubería de 10’’ de diámetro, su material es acero al carbón con una aleación de grado API5LX52. El combustible fluye a una presión promedio de 70 PSI, tiene una tasa de bombeo de 47,5 BPM. La Tabla 7, presenta un resumen de las propiedades del sistema del caso de estudio.
Tabla 7. Resumen de las propiedades del sistema del caso de estudio Parámetro Valor Unidades
Diámetro externo 273.1 Diámetro nominal 10 Extensión total 44 MAOP (Máxima presión de operación permitida) 1500 Espesor promedio 6.35 Rango temperatura de operación 30.4-33.9 Rango de velocidades de operación 1.7-2.4
En la tabla 8 se muestran las propiedades más relevantes de la sustancia.
Tabla 8. Propiedades de la sustancia del caso de estudio Propiedades de la Gasolina
Peso molecular [kg/kmol] 115 Presión de vapor @ 20`C [mm Hg] 400 Punto de fusión [K] 253 Flash point [K] 227.5 Temperatura de auto ignición [K] 553 Temperatura crítica 469.7 Límite explosivo inferior [vol.%] 1.1 Límite explosivo superior [vol.%] 7.6
2500
2520
2540
2560
2580
2600
2620
2640
2660
268028
1061
2158
3539
4915
6099
7347
8642
9736
1104
212
261
1378
8
1495
016
340
1758
4
1882
5
2036
3
2156
1
2285
1
2417
6
2586
7
2708
2
2837
2
2972
9
3109
0
3259
833
864
3497
3
3618
5
3759
8
3884
9
4018
6
4137
8
4259
1
4371
4
Alt
ura
(m
)
Distancia (m)
19
5. Resultados y análisis
En esta sección se expondrán los resultados obtenidos al aplicar la metodología al caso de estudio así como su respectivo análisis.
5.1. Fase 1- Generación de alternativas de seccionamiento y dinámica de perdida
La primera fase corresponde a la generación de alternativas de seccionamiento seguido de la dinámica de perdida. A continuación se presentan las configuraciones de ubicación de válvulas obtenidas para cada una de las aproximaciones (Tabla 9).
Tabla 9. Configuración de válvulas para todas las aproximaciones
En la gráfica 3 se puede ver la ubicación de las válvulas para cada una de las aproximaciones aplicadas al caso de estudio. Cómo se puede ver, todas las configuraciones cumplen con el estándar Canadiense, es decir la distancia máxima entre válvulas en ningún caso excede los 15km.
Gráfica 2. Ubicación de válvulas para todas las aproximaciones aplicadas al caso de estudio
Cálculo de volumen derramado
A partir de las simulaciones realizadas con el programa Pipeleak Calculator 2.0 se obtuvieron los resultados de la dinámica de perdida para cada una de las aproximaciones y para el caso base. Los perfiles de Volumen derramado obtenidos para cada aproximación se pueden ver en Anexos en las gráficas 9 a 11. El perfil de volumen derramado para el caso base se muestra a continuación:
Gráfica 3. Altimetría y carga muerta vs distancia Caso Base
Para el caso base se obtuvo que el volumen derramado total fue de 1994928,4623 bbl.
Los resultados de los volúmenes totales derramados para cada aproximación se presentan en la tabla 10. A partir de esto, se puede determinar el porcentaje de reducción obtenido para cada una de las alternativas al implementar el seccionamiento (Tabla 10).
Tabla 10. Volumen derramado con respecto al caso base
Caso Base Aprox. Vol. Muerto Aprox. Vol. dinámico máx. Aprox. Vol. esperado
Al realizar la comparación del volumen derramado de cada una de las aproximaciones con respecto al caso base, se encontró que las reducciones generadas con la implementación de estas alternativas de seccionamiento oscinalen entre 0.4 y 12.4 %. Se puede ver que las configuraciones de las aproximaciones de volumen muerto y volumen esperado generan las reducciones más altas con respecto a las demás alternativas de seccionamiento. Contrario a esto, la configuración que genera una menor reducción de volumen derramado es la aproximación final. Se puede concluir que la aproximación final es la mejor alternativa en términos de reducción de volumen muerto, disminuyendo la cantidad de volumen vertido en aproximadamente un 12%, la configuración de válvulas para esta aproximación consta de 7 válvulas distribuidas en los kilómetros 1.5, 2.5, 13.6, 25.7, 40.2, 41.2 , 42.6.
5.2. Fase 2 – Análisis de riesgo
En esta sección se expondrán los resultados obtenidos tanto de riesgo individual como de riesgo social.
21
5.2.1. Segmentación del ducto La segmentación de acuerdo a la densidad poblacional del ducto se realizó de acuerdo a la densidad de población en el área de influencia de la tubería de acuerdo a información obtenida del DANE y de la secretaria de planeación.
Tabla 11. Segmentación densidad poblacional Segmento Abscisado (km) Densidad poblacional
1 0.000- 9.500 Media 2 9.500-10.650 Baja 3 10.650- 21.800 Media 4 21.800- 24.200 Baja 5 24.200 – 33.040 Media 6 33.990 – 35.440 Alta 7 35.440 – 38.790 Muy Alta 8 38.790 – 40.840 Alta 9 40.840 – 41.840 Media
10 41.840 – 43.640 Muy Alta
Con la información correspondiente a la densidad poblacional y a las tasas de descarga se realizó la segmentación para cada uno de los modelos. A continuación se muestra la configuración obtenida para la aproximación de volumen muerto. Las segmentaciones de las demás aproximaciones se encuentran en Anexos en las gráficas 13 a 15 y las tablas 21 a 23.
Gráfica 4. Segmentación Dinámica Aproximación Volumen Muerto
En donde
Tabla 12. Identificación de segmentos Aproximación Volumen muerto
Segmento
Segmentación Densidad poblacional Abscisado(km)
Segmentación Tasa de descarga Abscisado(km)
Segmentación FINAL Abscisado(km)
A 0.000- 9.500 0.000 - 1.500 0.000 - 1.500
B 9.500-10.650 1.500 - 2.500 1.500 - 2.500
C 10.650- 21.800 2.500 - 13.600 2.500 -9.500
D 21.800- 24.200 13.600 -25.700 9.500 - 10.650
E 24.200 – 33.040 25.700 -40.200 10.650- 13.600
F 33.990 – 35.440 40.200 -41.200 13.600- 21.800
G 35.440 – 38.790 41.200 - 2.600 21.800- 24.200
H 38.790 – 40.840 42.600 -43.640 24.200- 25.700
I 40.840 – 41.840 - 25.700 - 3.040
J 41.840 – 43.640 - 33.040 -35.440
K - - 35.440 -38.790
L - - 38.790 -40.840
M - - 40.200 -41.200
N - - 40.840 -41.840
O - - 41.840 -42.600
P - - 42.600 -43.640
22
Una vez obtenidas las segmentaciones se procede a realizar el cálculo del riesgo.
5.2.2. Estimación de la frecuencia de falla La frecuencia de falla base fue obtenida a partir de la base de datos derrames de hidrocarburos de la ANLA, la cual comprende todos los derrames ocurridos en Colombia entre el año 2008 y 2015. Se obtuvo que la frecuencia base para
la falla en el poliducto es de
.
5.2.3. Identificación de sucesos finales
Finalmente, se desarrolló el árbol de eventos que representan la formación de escenarios de falla y la probabilidad de ocurrencia, como se muestra a continuación:
Ilustración 5. Árbol de eventos falla de tubería
5.2.4. Cálculo del Riesgo Individual y Riesgo Social Los resultados obtenidos para cada una de las aproximaciones se muestran a continuación, se hará énfasis especialmente en los casos que generaron los resultados menos favorables en términos de riesgo. Aproximación de volumen muerto Al realizar el análisis de cada uno de los 16 segmentos que comprenden esta aproximación, se pudo evidenciar que al evaluar puntos de cada segmento a 50 m de distancia y teniendo en cuenta el derecho de vía, los segmentos se
encuentran dentro del rango tolerable ( ). Así mismo se determinó que el segmento 9 corresponde al menos favorable para esta aproximación debido a que presenta el valor de riesgo individual más alto, estando muy cerca del límite no tolerable. Los resultados de riesgo de toda la longitud de la tubería se pueden ver en la ilustración 6.
Ilustración 6. Resultados Riesgo Aproximación Volumen muerto
A continuación se muestran los isocontornos para el segmento ubicado entre el kilómetro 25.7 y 33.040, así como los valores de Riesgo individual en función de la distancia (Tabla 13).
Tabla 13. Segmento 9 Aproximación Volumen muerto
Segmento 9. Aproximación Volumen Muerto
Longitud: 7.34 Km Máximo valor reportado de Riesgo individual: 2.79E-04 Valor Riesgo individual reportado a 50m: 9.5219E-05
A partir de las curvas F/N obtenidas para cada uno de los segmentos se evaluó el punto en el cual el número de fatalidades fuera máximo y con esta información se realizaron gráficas de barras con el objetivo de comparar los segmentos de mayor contribución al riesgo social así como evaluar cuales cumplen el criterio guía. Las barras representan el número de fatalidades y de acuerdo a la colorimetría se clasifican por su nivel de cumplimiento (color verde indica total cumplimiento y color rojo indica total incumplimiento del criterio guía). El valor guía corresponde a la línea naranja en las gráficas.
Gráfica 5. Riesgo Social Aproximación Volumen Muerto
Para esta aproximación se obtuvo que 8 de los 16 segmentos cumplen con el criterio de riesgo social, uno se encuentra aproximadamente 2% por encima del valor guía y los 7 segmentos restantes sobrepasan en gran medida el criterio. Esto se debe a que la densidad de población a partir del kilómetro 33 aumenta considerablemente. Adicionalmente el
Background map
Background map
Background map
Route
Individual Risk Contours
0,0001 /year
1E-5 /year
1E-6 /year
1E-7 /year
1E-8 /year
1E-9 /year
24
escenario que mayor contribución tiene en esta aproximación es la explosión en el segmento 11 con un 51.1%, seguido de las explosiones de los segmentos 15, 12 y 16. Aproximación Máximo Volumen Dinámico En esta aproximación compuesta por 14 segmentos, los dos segmentos comprendidos entre los 2.5 kilómetros iniciales presentan un valor de riesgo individual en el límite inferior ( ) indicando que el riesgo individual en estos segmentos es aceptable. Los demás segmentos se encuentran dentro del rango tolerable. El segmento 10 ubicado en los kilómetros 33.040 y 35.440 es el que presenta el valor más alto de riesgo individual, muy cercano al límite superior. A continuación se muestran los isocontornos de riesgo obtenidos para este segmento, así como los valores de riesgo individual en función de la distancia (Tabla 14).
Tabla 14. Segmento 10. Aproximación Máximo Volumen Dinámico
Segmento 10. Aproximación Máx. Volumen
Longitud: 2.4 Km Máximo valor reportado de Riesgo individual: 3.86E-04 Valor Riesgo individual reportado a 50m: 9.3792E-05
Para esta aproximación se encontró que los segmentos ubicados en los primeros 33.040 kilómetros cumplen con el valor guía de riesgo social. Por otro lado, los segmentos ubicados después del kilómetro 33.040 no cumplen. El segmento que excede en mayor medida el criterio es el segmento 13, lo cual se puede explicar con el hecho de que la explosión en este segmento es el que genera cerca de un 70 % de la contribución total al riesgo social para esta aproximación. Aproximación Volumen Esperado
Los resultados encontrados indican que todos puntos evaluados a más de 50 metros para cada uno de los segmentos se encuentran en el rango de tolerabilidad. Así mismo al evaluar los valores de riesgo máximo, que generalmente se encuentran dentro del derecho de vía o muy cercanos a este, se puede decir que estos a su vez se encuentran en el límite superior, pero en ningún caso son considerados intolerables ya que no sobrepasan el límite. El segmento comprendido entre el kilómetro 10.650 y el kilómetro 13.600 es el segmento que presenta el valor de riesgo más alto, sin implicar esto, que el segmento se encuentre en un rango no tolerable. En la tabla 15 se muestran los isocontornos para el segmento 3, así como los valores de Riesgo individual en función de la distancia.
Background map
Background map
Background map
Route
Individual Risk Contours
0,0001 /year
1E-5 /year
1E-6 /year
1E-7 /year
1E-8 /year
1E-9 /year
25
Tabla 15. Segmento 3 Aproximación Volumen esperado
Segmento 3. Aproximación Volumen esperado
Longitud: 2.95 Km. Máximo valor reportado de Riesgo individual:2.47E-04 Valor Riesgo individual reportado a 50m: 5.4824E-05
El escenario que tiene mayor contribución al riesgo social en esta aproximación es la explosión de nube de vapor en los dos segmentos comprendidos entre el kilómetro 41 y el km 43.640. Aproximación Final
Con los resultados de riesgo obtenidos se evaluaron los 12 segmentos que comprenden esta aproximación y se evidenció que al evaluar puntos de cada segmento a 50 m, el valor de riesgo de los segmentos se encuentra dentro del rango tolerable. Se determinó que el segmento 9 corresponde al menos favorable para esta aproximación debido a que presenta el valor de riesgo individual más alto. El segmento se encuentra ubicado entre los kilómetros 35.440 y 38.790 y presenta un valor de riesgo individual de 5.6234E-05. En la Tabla 16 se pueden ver los iso contornos de riesgo individual para este segmento, riesgo individual en función de la distancia y resumen de parámetros importantes del segmento.
Tabla 16. Segmento 9 Aproximación Final
Segmento 9. Aproximación Final
Longitud: 3.35 Km. Máximo valor reportado de Riesgo individual: 2,37E-04
Valor Riesgo individual reportado a 50m: 5.6234E-05
Los escenarios que mayor contribución tienen en el riesgo social de esta aproximación son la explosión de nube de vapor en los últimos tres segmentos los cuales se ubican entre el kilómetro 35,440 y 43,640.
Background map
Background map
Background map
Route
Individual Risk Contours
0,0001 /year
1E-5 /year
1E-6 /year
1E-7 /year
1E-8 /year
1E-9 /year
Background map
Background map
Background map
Route
Individual Risk Contours
0,0001 /year
1E-5 /year
1E-6 /year
1E-7 /year
1E-8 /year
1E-9 /year
26
Los resultados completos de riesgo social e individual para todas las aproximaciones se pueden encontrar en Anexos
(Tablas 24 a 78 y gráficas 16 a 18).
Al realizar una comparación del riesgo individual entre las alternativas, se puede afirmar que los segmentos seleccionados como el peor caso para cada una de las aproximaciones no presentan valores que se puedan considerar como intolerables por lo cual se puede decir que la implementación de la segmentación podría mantener los niveles de riesgo tolerable para este caso de estudio (Tabla 17).
Tabla 17. Comparación riesgo individual máximo de las diferentes aproximaciones
La aproximación de volumen muerto y máximo Volumen Dinámico presentan valores muy cercanos al límite superior en donde los riesgos son considerados como intolerables. Las aproximaciones de Volumen Esperado y Aproximación Final muestran los valores de riesgo más bajos con respecto a las demás aproximaciones y estos se encuentran en el rango de tolerabilidad. En conclusión, la Aproximación de Volumen Esperado y Aproximación Final corresponden a las más viables desde el punto de vista del riesgo individual. Con respecto al riesgo social, se puede decir que todas las aproximaciones alrededor del kilómetro 33 en adelante sobrepasan en gran medida el valor guía de riesgo social. La aproximación final es la que presenta el menor número de fatalidades con respecto a las demás, por el contrario la aproximación de volumen muerto es la que mayor valor de riesgo social reporta (Gráfica 6).
Gráfica 6. Comparación de Riesgo Social entre las aproximaciones
Finalmente, se afirma que la Aproximación final es la más conveniente desde el punto de vista de riesgo tanto social como individual al presentar los valores más bajos con respecto a las demás alternativas.
1627
,77
1204
,13
1141
,13
1109
,31
A P R O X I M A C I Ó N VO L U M EN M U ER TO
A P R O X I M A C I Ó N M Á X I M O VO L U M EN
D I NÁ M I C O
A P R O X I M A C I Ó N VO L U M EN ES P ER A D O
A P R O X I M A C I Ó N F I NA L
Fatalidades
27
5.3. Fase 3- Índice de calidad de vida
El cálculo del índice de calidad de vida se realizó de acuerdo a lo mencionado en la metodología para cada segmento en cada una de las cuatro aproximaciones, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones para el caso de Colombia:
Se tiene en cuenta que las horas de sueño hacen parte del tiempo de ocio.
La jornada laboral es de 8 horas al día y 5 días a la semana.
Se tienen en promedio dos semanas de vacaciones al año, por lo cual en el año se trabajan 50 semanas
La vida laboral de una persona promedio es de 42 años.
Por lo tanto,
A continuación se muestran los resultados obtenidos para el caso Base (Tabla 17).
Tabla 18. Resultados índice de Calidad de Vida Caso Base
Al evaluar el índice de calidad de vida en cada uno de los escenarios se puede ver que para el mejor escenario la tendencia es creciente a lo largo de los años debido a que se está incrementando tanto el producto interno bruto, como la expectativa de vida lo cual indica que las personas o en general el país tendrá más tiempo de vida y mejores ingresos para invertir en mejoras a la salud e inversiones necesarias para mejorar la calidad de vida de sus habitantes. Esta misma tendencia se ve en el escenario promedio, en el cual aumenta el índice de calidad de vida aunque no en la misma medida que en el mejor escenario. En contraste a esto, en el peor escenario se pude observar que el índice de calidad de vida disminuye, esto se explica por el hecho de que a pesar de que las personas tendrán una expectativa de vida más alta, para este escenario no se tendrán los ingresos y/o recursos suficientes para realizar inversiones que se vean reflejadas en la calidad de vida. Para el año 2015 el LQI oscila entre $ 981.516 y $950.295. Comparando los valores obtenidos del índice de calidad de vida se puede decir que el valor de este índice para Colombia corresponde a cerca del 20% del LQI en países desarrollados como Estados Unidos, Canadá, Australia, entre otros y a su vez este se encuentra aproximadamente 70% por encima de países como Nigeria, Mozambique y Kenya. Los cálculos y resultados obtenidos para las cuatro aproximaciones así como la tendencia para cada escenario, se muestran en los Anexos (Tablas 79 a 86 y gráficas 19 a 33). Para evaluar la viabilidad de cada aproximación con respecto al índice de calidad de vida se analizó el grado de afectación o mejora que la implementación de cada una de estas alternativas de seccionamiento podría acarrear con
Segmento LQI
2015 2020 2025
Abscisado (km) Mejor Promedio Peor Mejor Promedio Peor Mejor Promedio Peor
respecto al caso base. Se evaluaron cada uno de los segmentos de las diferentes aproximaciones y se determinó el porcentaje de mejora o disminución comparándolos con los valores de LQI del caso base con respecto a cada segmento. Inicialmente se encontró que la aproximación de Volumen Muerto disminuiría el LQI de la población ubicada en el área de influencia de 6 de los 16 segmentos que componen esta aproximación, los cuales representan 14.6 kilómetros de los 44 kilómetros que tiene el ducto. Los porcentajes de disminución y/o aumento del LQI para cada segmento de esta aproximación se muestran en la gráfica 7.
Gráfica 7. Porcentaje de Modificación del índice de Calidad de Vida para Aproximación de Volumen Muerto
Por el contrario, se evidenció que la Aproximación Final afecta de manera positiva el LQI de las personas que se ubican
en el área de influencia de todos los segmentos a lo largo de la tubería (Gráfica 8).
Gráfica 8. Porcentaje de Modificación del índice de Calidad de Vida para Aproximación Final
A continuación se realiza la comparación de las alternativas con respecto al impacto en el índice de calidad de vida, evaluando los porcentajes de afectación máximos, mínimos y promedio así como el número de segmentos en los cuales se generó una mejoría y/o una afectación negativa (Tabla 19).
Tabla 19. Comparación aproximaciones con respecto al índice de calidad de vida
Volumen Muerto Volumen Dinámico Máximo Volumen Esperado Final
En ningún caso es aceptable que la implementación de dichos sistemas presente una afectación negativa ya que lo que se pretende lograr es que si bien la calidad de vida de las personas no mejore tampoco presente perturbaciones que puedan afectarlas directamente de una forma negativa. Cómo se puede ver, las aproximaciones de Volumen Muerto, Volumen Dinámico Máximo y Volumen Esperado presentan un impacto negativo en uno o más segmentos de la tubería, por ende no se pueden considerar viables bajo ninguna circunstancia. La mejor alternativa evaluada desde la perspectiva del índice de calidad de vida corresponde a la aproximación final.
5.4. Fase 4 – Análisis económico
A continuación se presentan los resultados obtenidos al aplicar la metodología del análisis económico en cada uno de sus componentes (Tabla 20). Las siguientes suposiciones se realizaron al efectuar los cálculos:
Se asume que el Volumen efectivo transportado corresponde al 80% del volumen calculado.
Para todos los casos el volumen transportado es el mismo en el intervalo de tiempo definido.
Se tomó como tasa de cambio $2,400/ dólar
Tabla 20. Resultados análisis de costos todas las aproximaciones
Con respecto a los resultados obtenidos, se puede afirmar que desde el punto de vista económico, las cuatro alternativas son viables ya que presentan un valor mayor a 1 indicando que el proyecto produciría ganancias. La alternativa que presenta un mayor valor Beneficio costo es la aproximación final esto debido a que es la configuración que tiene menor número de válvulas lo cual reduce el costo de capital comparado con las demás alternativas.
5.5. Comparación de alternativas
Con respecto a la dinámica de perdida se puede decir que todas las alternativas de seccionamiento presentan una reducción de volumen vertido con respecto al caso base. La menor reducción de volumen derramado que se evidenció corresponde a la configuración de la aproximación final, seguida de la aproximación de Volumen Dinámico Máximo. Para la Aproximación volumen muerto se encontró la mayor reducción de volumen derramado disminuyendo éste con respecto al caso base en cerca del 12.4%.
Aproximación
Volumen muerto
Aproximación
Máximo Volumen
Dinámico
Aproximación Valor
EsperadoAproximación Final
# Válvulas 7 5 4 2
Costo de capital 301.140.000,00$ 215.100.000,00$ 172.080.000,00$ 86.040.000,00$
Por otro lado, al realizar la evaluación de riesgo se obtuvo que la alternativa menos favorable y la que generó valores de riesgo cercanos al límite de intolerabilidad correspondió a la Aproximación de Volumen Muerto. Por el contrario la Aproximación Final resultó ser la alternativa más favorable en términos de riesgo social e individual. Por lo que se refiere al análisis realizado del LQI, todas las alternativas presentaron segmentos en los cuales se evidenciaba una reducción de la calidad de vida de las personas ubicadas en el área de influencia del ducto, a excepción de la Aproximación Final la cual no generó afectaciones negativas en este aspecto. Finalmente al analizar los costos relacionados con cada una de las aproximaciones, se concluye que en efecto la aproximación de volumen muerto es la menos costo eficiente ya que su configuración incluye un número mayor de válvulas. La Aproximación Final es la alternativa que presenta un mayor valor beneficio -costo. En definitiva, la mejor alternativa de seccionamiento para el caso de estudio de este proyecto corresponde a la Aproximación Final la cual cumplió con cada uno de los ítems de evaluación como la mejor alternativa.
6. Conclusiones
El seccionamiento corresponde a una alternativa eficiente en cuanto a la reducción de riesgos en caso de falla en tuberías.
Las diferentes configuraciones de ubicación de válvulas permitieron reducir el volumen derramado entre un 0.4% y un 12.4% con respecto al caso base.
Para este caso de estudio se obtuvo que la aproximación final fue la mejor alternativa de seccionamiento.
La densidad poblacional y la tasa de descarga como parámetros de segmentación permitieron la definición de 16 segmentos para la aproximación de volumen muerto, 14 segmentos para la aproximación de volumen dinámico máximo y volumen esperado y 12 segmentos para la aproximación final.
Los eventos finales seleccionados para este estudio corresponden al incendio de piscina y explosión de nube de vapor al ser las que generan una mayor afectación tanto a la población como a la infraestructura. Adicionalmente se consideró la llamarada como evento final ya que cuando se presenta la explosión de una nube e vapor generalmente se da la llamarada en zonas de la nube que no están confinadas.
A pesar de que al realizar la implementación del sistema, se modifica la probabilidad de muerte al agregar una nueva posible causa de muerte, al realizar el análisis correspondiente por segmento se determinó que para todos los segmentos la probabilidad de muerte está dentro del límite tolerable, es decir no exceden el 1% de la probabilidad de muerte general.
El riesgo social se ve afectado en gran medida por la densidad de población en las zonas de evaluación.
La implementación de cualquier proyecto o sistema de ingeniería genera una modificación en la calidad de vida de las personas que se encuentran en las áreas de influencia del mismo.
La metodología incorpora efectivamente la evaluación de los elementos más significativos en cuanto a las consecuencias que una pérdida de contención puede generar.
A partir del método de reducción de incertidumbre se obtuvieron intervalos de confianza que permitieron evaluar el LQI de una manera más exacta y dieron una visión más amplia de su evolución en el tiempo.
31
Bibliografía:
[1] A. Ryder y S. Rapson, «Pipeline technology,» de Environmental Technology in the Oil Industry, 2008, pp. 229-280.
[2] CONCAWE, «methods of prevention, detection and control spillages in european oil pipelines,» 1998. [En línea].