Introducción

En la industria del transporte de hidrocarburos, mantener la integridad y confiabilidad de los sistemas de ductos es fundamental para garantizar la seguridad operativa y minimizar los riesgos ambientales. Globalmente , las condiciones que rodean estos sistemas han cambiado significativamente debido a la expansión urbana, la invasión de las franjas de seguridad y, en algunos casos, los actos de vandalismo. Estas dinámicas incrementan las amenazas a la integridad del sistema, especialmente en ductos que transportan combustibles.

Recientemente, trabajamos con un cliente en Argentina para realizar una evaluación integral de riesgo en parte de su sistema de ductos. El objetivo principal fue optimizar la seguridad y confiabilidad operativa, reducir los riesgos de derrames y mejorar la capacidad de respuesta ante potenciales fugas. Para lograr esto, se adoptó un enfoque interdisciplinario que combinó diversas metodologías avanzadas, entre ellas, un sistema de priorización de zonas críticas, simulaciones fluidodinámicas, análisis HAZOP y LOPA.

Identificación de áreas de alta consecuencia (HCAs) a través de talleres interdisciplinarios

El primer paso para lograr el objetivo propuesto fue identificar las áreas de alta consecuencia (HCAs), aquellas donde el impacto de una fuga tendría mayores repercusiones, ya sea debido a la cercanía con áreas pobladas, cuerpos de agua, o instalaciones industriales críticas. Para dicho análisis, se utilizó un esquema matricial que pondera diversos factores clave como:

• Proximidad a poblaciones urbanas;
• Volumen potencial de derrame;
• Cercanía a cuerpos de agua;
• Distancia a estaciones de bombeo y válvulas;
• Intersecciones con vías férreas y caminos.

El esquema fue elaborado y debatido en un taller interdisciplinario que involucró personal de mantenimiento, procesamiento, integridad de activos, seguridad, medio ambiente y personal de GIE como especialistas en análisis de riesgo. Cada una de las variables fue ponderada según su relevancia para el contexto operativo y se estableció un sistema de puntuación que permitió priorizar los segmentos de ductos más críticos.

Este proceso interdisciplinario fue esencial para asegurar que se consideraran todas las posibles interacciones entre la operación del ducto y su entorno, proporcionando una base sólida sobre la cual construir las siguientes fases del proyecto. Los resultados del taller sirvieron como una guía para identificar los puntos críticos donde era necesario centrar los esfuerzos.

Simulaciones fluidodinámicas y análisis de escenarios de falla

Una vez identificadas las áreas críticas, se realizó un análisis fluidodinámico exhaustivo. Esto permitió modelar el comportamiento del sistema de ductos bajo distintos escenarios de falla, y evaluar las consecuencias de roturas a lo largo de los segmentos más vulnerables.

En particular, se simularon escenarios con cada tipo de fluido transportado. Estas simulaciones arrojaron resultados clave para comprender cómo reaccionaría el sistema ante una fuga y cómo las medidas de mitigación podrían influir en la magnitud del derrame. Los principales hallazgos fueron los siguientes:

1. Líquidos estables: Se detectó que una rápida intervención en el caso de una rotura puede reducir significativamente el volumen derramado. Si se logra detener el bombeo en los primeros 2 minutos tras la detección de la rotura, el volumen del derrame puede reducirse hasta en un 90%. Este resultado denota la importancia de contar con un sistema eficiente de detección y cierre remoto de válvulas.
2. Líquidos volátiles: En el caso de estos productos, la dinámica es más compleja. Si bien detener el bombeo reduce parcialmente la liberación de producto, la descompresión generalizada del sistema continúa alimentando la fuga de gases. Esto indica que, además de una intervención temprana en el bombeo, se requieren medidas adicionales, como el cierre remoto de válvulas de bloqueo estratégicamente ubicadas, para minimizar el volumen liberado.

El análisis también reveló que los perfiles de presión iniciales tienen un gran impacto en el volumen derramado. Las roturas que ocurren en tramos de baja presión tienden a resultar en menores volúmenes de derrame, lo que acentúa la importancia de gestionar cuidadosamente los niveles de presión operativa.

Evaluación de riesgos mediante HAZOP y LOPA

Para complementar los resultados de las simulaciones fluidodinámicas, se llevó a cabo un análisis de riesgos utilizando dos metodologías ampliamente aceptadas en la industria: HAZOP (Hazard and Operability Study) y LOPA (Layer of Protection Analysis).

El HAZOP permitió analizar en detalle los riesgos operacionales asociados a los diferentes puntos críticos del sistema, e identificar posibles desviaciones en las condiciones normales de operación que podrían resultar en incidentes. Este análisis fue crucial para detectar los puntos donde una combinación de condiciones operativas adversas podría aumentar significativamente el riesgo de rotura o fuga.

Por otro lado, el LOPA ayudó a identificar y evaluar las capas de protección existentes y necesarias para mitigar los riesgos detectados. Estas capas incluyen:

• Sistemas de detección de fugas;
• Cierre remoto de válvulas de bloqueo;
• Procedimientos de respuesta ante emergencias.

Al combinar los hallazgos de HAZOP con LOPA, se pudo no solo identificar los puntos más vulnerables del sistema, sino también determinar qué tan efectivas serían las medidas de mitigación propuestas. Por ejemplo, el análisis LOPA confirmó que, para los ductos que transportan líquidos volátiles, el cierre remoto de válvulas en áreas críticas es esencial para reducir el impacto de las fugas, dado que la descompresión del sistema es un factor predominante en la liberación de gases.

Implementación de mejoras y plan de acción

El plan de acción resultante incluyó una serie de mejoras tanto en los sistemas de detección como en la operación de válvulas. Estas mejoras se basaron en las conclusiones de los análisis fluidodinámicos y de riesgo, y se enfocaron en reducir los tiempos de respuesta ante una fuga y optimizar la capacidad del sistema para mitigar las consecuencias de una rotura.

Algunas de las recomendaciones bridadas se detallan a continuación:

• Instalar un sistema de detección de fugas y/o roturas, que incluya su localización.
• Instalar actuadores en las válvulas de bloqueo localizadas en los ingresos y recibos de los poliductos con el objetivo de minimizar los tiempos de inicio de sus cierres, activando el cierre en forma remota.
• Instalar actuadores para permitir el cierre remoto de las válvulas de bloqueo que se proponen en base al análisis de riesgo.
• Diseñar un Plan de Contingencias para controlar los derrames o fugas que incluya la gestión de las alarmas del sistema de detección de fugas o roturas que se generen a partir del sistema de detección de fugas.
• Capacitar al personal de operación a los fines de que cuenten con los conocimientos adecuados que permitan decidir y actuar con fundamentos ante una emergencia de rotura.

Conclusión

El enfoque interdisciplinario adoptado en este proyecto, que combinó un sistema de determinación de la criticidad de las áreas, simulaciones fluidodinámicas, análisis de riesgo mediante HAZOP y LOPA, fue clave para mejorar significativamente la confiabilidad y seguridad del sistema de ductos. Los resultados obtenidos no solo ayudaron a reducir los riesgos asociados a potenciales fugas, sino que también optimizaron la operación diaria y la respuesta ante emergencias.

Una conclusión particular que se pudo obtener del análisis completo fue que, algunas de las válvulas instaladas, no disminuían significativamente los volúmenes de derrame simulados. Sin embargo, constituian un punto de atracción para actos vandálicos. De esta manera, la eliminación de estas válvulas significaría una reducción del nivel de riesgo.