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M É X I C O
IMPLEMENTACIÓN DE LA ADMINISTRACIÓN DE INTEGRIDAD
DE DUCTOS EN MÉXICO
ESPECIALIDAD: MATERIALES
Jorge Luis González Velázquez
Doctor en Ciencias, especialidad en metalurgia
17 de enero de 2013
México, Distrito Federal
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1. INTRODUCCIÓN
Este trabajo es resultado de 22 años de investigación, docencia e implementación de los principios, conceptos y metodologías de la administración de integridad de ductos de transporte de hidrocarburos en Pemex a través de Convenios Vinculados.
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1. INTRODUCCIÓN
Así como miles de estudios de integridad mecánica de ductos y centenares de investigaciones de accidentes y fallas de la red de distribución de hidrocarburos de Pemex, en adición a la autoría de más de 160 artículos científicos y técnicos relacionados con la integridad mecánica y de libros en Comportamiento Mecánico, Mecánica de Fractura y del Manual de Operación de Mantenimiento de Ductos.
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1. INTRODUCCIÓN
La administración de integridad de ductos se ha considerado desde “buena idea”, hasta ser el paradigma para la solución de los problemas de fallas y prevención de accidentes en ductos.
Se ha imitado como una “moda” de los países industrializados hasta adaptarse y plasmarse en todos contratos de Obra Pública relativos al mantenimiento.
Pero también se le ha visto como una nueva etapa de la evolución del mantenimiento de ductos e instalaciones de la industria petrolera y como tal, tiene el potencial de desarrollar todas las ventajas de eficiencia, eficacia y optimización que se requieren en el entorno actual de la industria petrolera mundial y nacional.
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1. INTRODUCCIÓN
El entendimiento incorrecto o incompleto de los conceptos de la integridad mecánica, ha llevado a plantear la idea de que la Administración de la Integridad es inviable.
¡Todo lo contrario!, la administración de la integridad es viable, pero que requiere de individuos y empresas con un alto nivel técnico y elevada ética profesional.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
En 1937 las regulaciones de aviación civil en los EUA describían los requerimientos de la “Filosofía de Resistencia Estructural” para los factores de seguridad en el diseño que consideraran:
o Incertidumbres en cargas
o Imprecisiones del análisis estructural
o Variaciones en resistencia de materiales
o Deterioro en servicio, y
o Variaciones en calidad
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Hacia los años 70´s ya estaba establecido el mantenimiento preventivo, basado en la relación entre la edad de servicio y probabilidad de falla; sin embargo se presentaron dos problemas inéditos:
1. La dificultad para reemplazar las plantas y equipos que ya habían rebasado su vida útil de diseño, y
2. La detección de defectos estructurales que planteaban la necesidad de suspender el servicio por riesgo de falla.
El fin de la vida útil planteaba la necesidad de conocer las capacidades reales de servicio de los componentes, mientras que la evaluación de defectos demandaba determinar el efecto de la presencia del defecto en la capacidad de carga.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
La experiencia mostraba que componentes que ya “debían haber fallado” continuaban en servicio, pero no se contaba con la herramienta para soportar tal afirmación.
Tal herramienta es la mecánica de fractura, que para los años 70´s ya estaba desarrollada en su modalidad lineal-elástica, gracias al trabajo de George R. Irwin en 1954.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
En 1969 un avión F-111 de General Dynamics se desplomó después de 100 horas de servicio; la investigación del accidente mostró que la causa de la falla fue una grieta de fabricación, que pasó sin detectar.
La posibilidad de predecir con exactitud el tiempo de vida remanente a partir de los conceptos de la mecánica de fractura, llevó en 1974 al desarrollo de la filosofía de “Tolerancia al Daño” para la industria aeronáutica.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Para los 90’s el término “Integridad Mecánica” y su equivalente “Aptitud Para el Servicio” están completamente asimilados por la industria petrolera de los países desarrollados.
En Pemex, el concepto de integridad se introduce como una respuesta al “envejecimiento” de ductos, ante la dificultad para la construcción de ductos nuevos, se vio la necesidad de determinar si los ductos eran aptos para funcionar mas allá de su vida proyectada y definir las acciones para lograr tal operatividad. La respuesta fue el análisis de integridad.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Previo a los 90’s, PEMEX era una empresa integrada y se encargaba de todas las tareas de mantenimiento a ductos; las obras se asignaban a empresas mexicanas y a menos que no existiera una nacional, se asignaban a empresas extranjeras. Bajo tal esquema de control estatal, la apertura a nuevas tecnologías era y el país cayó en un rezago tecnológico.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Este escenario comenzó a cambiar rápidamente por el incremento de la producción de hidrocarburos amargos, lo que trajo como consecuencia el incremento de la corrosión, HIC y SCC. Estas fallas fueron detectadas al inspeccionar los ductos con equipos instrumentados de inspección interna de alta resolución. El daño por servicio amargo no estaba incluido en los códigos de evaluación de daños disponibles y PEMEX se vio obligado a buscar asistencia técnica para su evaluación, corrección y prevención, favoreciendo con esto la apertura a nuevas tecnologías en materia de integridad.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
En esos mismos años, con el Tratado de Libre Comercio de Norteamérica, comenzaron a ingresar compañías extranjeras ofreciendo servicios de innovación tecnológica en el campo de inspección y mantenimiento a ductos. En 1992, coincidió con la nueva estrategia de realizar el mantenimiento a ductos a través de contratos con compañías privadas.
Para 1991, con la incorporación del código ANSI B31G a la Norma PEMEX 07.3.13 “Diseño, construcción, operación, mantenimiento e inspección de tuberías de transporte”, se sentaron las bases para el análisis de integridad
En esta misma época, comenzaron a manejarse los servicios integrados de inspección, evaluación de daños y reparación, como un paquete a través de contratos de Obra Pública.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
El Sistema Integral de Administración de la Seguridad y Protección Ambiental (SIASPA) de 1998, incluyó el Elemento 17 de integridad mecánica en los planes integrales de mantenimiento.
Con la publicación de la práctica recomendada API RP 579 “Fitness for Service“ en el año 2000 comenzaron a manejarse dentro de PEMEX los conceptos de integridad mecánica, así como por el IMP, el IPN y empresas como Batelle Memorial Institute.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Actividades para operación y
mantenimiento
Capacitación en operación y
mantenimiento
Detección, corrección y seguimiento de
anomalías
Prácticas seguras de trabajo
La operación y el mantenimiento deberán ser realizados en base a procedimientos escritos que incorporen los
aspectos de seguridad y protección ambiental.
Se detectan las necesidades de capacitación en los procedimientos de operación y mantenimiento.
Se desarrollan procedimientos para el seguimiento de la corrección de anomalías
Se desarrollan procedimientos para prácticas seguras de trabajo que incluyan los aspectos de seguridad y protección ambiental.
Para el control de emisiones al ambiente se deberá contar con procedimientos
operativos y de mantenimiento de sus equipos
Se elaboran programas de capacitación para el personal de operación
y mantenimiento.
Programas de detección y corrección de anomalías.
Procedimiento para prácticas seguras de trabajo.
Desarrollar
procedimientos para control y registros de
operación y mantenimiento. (Elemento 10).
Se busca la
especialización a través de Cías.
Reconocidas en las actividades de mantenimiento del personal que lleva esta función
Procedimiento para el
control de la corrección de
anomalías.
Desarrollo de
programas integrales
de mantenimiento (Incluyendo Estudios de Integridad Mecánica)
Personal capacitado en
los procedimientos
Se elaboran
programas formales
de detección y corrección de anomalías
Programas integrales de mantenimiento.
Programas de capacitación.
Registros de operación
y mantenimiento
Procedimientos de operación y mantenimiento
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
EL GRUPO DE ANÁLISIS DE INTEGRIDAD DE DUCTOS DEL IPN
En 1992 se firma el primer convenio de colaboración entre Petróleos Mexicanos y el IPN para estudios de fractura en ductos.
De 1992 a 1997 se realizan estudios de mecánica de fractura, vida remanente y análisis de fallas de ductos de PEP. En 1995 se introduce el concepto de Integridad Mecánica
En 1998 se crea el Grupo de Análisis de Integridad de Ductos.
En el 2000 el GAID se expande a las Regiones Marina y Norte de PEP y se inicia el análisis de integridad a instalaciones terrestres.
A partir del 2001 y hasta 2005 se firman convenios para estudios en plataformas marinas.
En 2003 se inician trabajos de integridad mecánica en ductos con PEMEX Refinación.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
En 2005 se crea la división de Estudios Metalúrgicos en Refinerías y se comienzan a realizar estudios de integridad mecánica y análisis de fallas en el Sistema Nacional de Refinerías.
En 2006 se obtiene la certificación de calidad ISO:9000 y la
acreditación de la Entidad Mexicana de Acreditación. En 2007 el Dr. González obtiene la “Presea Lázaro Cárdenas”,
en 2008 es introducido a la Academy of Distinguished Engineers and Hall of Fame de la Universidad de Connecticut y en 2009 el obtiene el Premio de Vinculación SEP-ANUIES y el Premio de Ingeniería “Ciudad de México”.
A finales de 2011 y principios de 2012 el GAID obtiene
convenios multianuales (hasta el 2017) para asistencia técnica en la Administración de Integridad.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
De 1998 al 2000, PGPB junto con la empresa BassTrigon de EUA implementan el análisis de integridad y riesgo a ductos, a través del programa Integrity Assessment Program y PEP con Nova Gas de Canadá desarrolla el análisis de riesgos en ductos PIRAMID.
En 1998 PGPB firmó el primer contrato en México para mantenimiento integral (inspección, evaluación, rehabilitación y certificación de ducto) con las empresas Pipeline Integrity International y Lloyd’s Register, para el Etanoducto de 24” Cd. Pemex – Cactus de 80 km. Así, el 12 de abril de 1999 fue expedido el primer certificado de integridad mecánica de un ducto en servicio en México.
En 1999 PEMEX Refinación asignó contratos similares para su sistema de oleoductos.
Para el año 2000, los contratos integrales de inspección, análisis de integridad, reparación y certificación de ductos se generalizaron, hasta llegar a los “Sistemas” PEP en el 2007.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
La asignación de contratos integrales obedeció a la dificultad de para asignar y supervisar varios contratos para inspección, evaluación, rehabilitación y certificación. Con los contratos integrales, todo el paquete se unifica en una sola licitación y lleva una sola supervisión. Otra ventaja es la unificación de criterios, pues las controversias entre compañías retrasaban los trabajos y dejaba una sensación de incertidumbre respecto al resultado final del proceso.
El mayor problema en la implementación del análisis de integridad
de ductos en México, fue la confusión entre el análisis de integridad y el análisis de riesgos (que aún prevalece en algunos grupos), pues se pensaba que ambos tenían el mismo fin. Poco a poco se fue “descubriendo” que el análisis de riesgo y el análisis de integridad no se contraponen y eventualmente la mayoría de las gerencias de ductos adoptaron la estrategia de análisis de riesgo para priorizar la atención a los ductos y el análisis de integridad para la planeación del mantenimiento, en una manera muy similar a como lo establecía “la regla” del DOT de los EUA.
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
La Administración de la Integridad de Ductos inicia en los 90’s, en los EUA, donde el DOT, publica la “Regla” Integrity Management Program de ductos bajo el Titulo 49 CFR del Código de Regulaciones Federales Parte 195.452 para ductos de líquidos peligrosos y en el Titulo 49 CFR Parte 192 Subparte “O” para gasoductos. Como resultado en 2001, se publican las normas:
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2.1 RESEÑA HISTÓRICA
Sobre la base de las normas ASME B31.8S y API 1160, PEP implementa el PAID en 2006 .
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2.2 EL PAID
Un programa de Administración de Integridad proporciona información del estado en el que se encuentran los ductos, ya que toma en cuenta su integridad, seguridad y operación, a través del monitoreo de indicadores que facilitan el cumplimiento de un ciclo de mejora continua.
La Administración de Integridad permite implementar de
manera eficiente y óptima acciones de prevención, detección y mitigación del riesgo, que resultan en mayor seguridad y reducción de incidentes.
Regula el proceso que se debe seguir para la evaluación y
mitigación del riesgo, con el fin de reducir la probabilidad de ocurrencia y consecuencias de incidentes en los ductos.
El Plan de Administración de Integridad de Ductos
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2.2 EL PAID
La NOM-027-SESH-2010
La interpretación e implementación de esta norma debe estar a cargo de personal especializado en el diseño, construcción, operación, mantenimiento, administración de integridad y evaluación de riesgo, de sistemas de ductos de recolección y transporte.
Esta norma no es un manual técnico o una guía, por lo que debe ser aplicada apoyándose en las mejores prácticas de ingeniería de la industria del transporte de hidrocarburos y considerando siempre la seguridad de las instalaciones.
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2.2 EL PAID
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2.2 EL PAID
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2.3 FACTORES QUE DETERMINAN LA INTEGRIDAD
Factor Tiempo
La integridad y confiabilidad de un Sistema de Transporte de Hidrocarburos dependen de elementos y variables que cambian con el tiempo, tales como: la velocidad de desgaste, el deterioro por efecto ambiental y la acumulación del riesgo. A esto se agrega el crecimiento de asentamientos humanos e industriales, así como las variaciones de las condiciones ambientales, geotécnicas y meteorológicas y que tienen un impacto en las condiciones físicas y mecánicas del Sistema de Transporte.
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2.3 FACTORES QUE DETERMINAN LA INTEGRIDAD
Factor Tamaño (Longitud y Diámetro de los Ductos)
La longitud y el diámetro de los ductos son unidades de medida fundamentales para administrar la integridad y la confiabilidad de un Sistema de Transporte de Hidrocarburos, ya que en conjunto definen el volumen de obra a realizar para actividades tales como:
o Protección catódica y protección interior con productos químicos
o Protección anticorrosiva a las instalaciones y tramos superficiales
o Protección anticorrosiva mecánica y lastrado a tramos sumergidos
o Celaje y mantenimiento al derecho de vía
o Desmantelamiento de ductos fuera de operación definitiva y acondicionamiento de ductos fuera de operación temporal
o Inspección con equipo instrumentado
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2.4 Fases de implementación
Interrelación de las actividades:
En las ESPECIFICACIONES GENERALES PARA EL DESARROLLO DE LOS TRABAJOS de un Contrato de Obra Pública para administración de integridad, usualmente se describen conceptos de trabajo, que desglosan las actividades de: o Mantenimiento preventivo o Mantenimiento correctivo
y rehabilitaciones o Mantenimiento predictivo
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2.5 INTEGRIDAD OBJETIVO
Establecimiento de la Integridad Objetivo
Considerando el estado físico de un ducto, se deben determinar las actividades para llevarlo a un nivel de integridad objetivo.
La NOM-027 no establece la integridad objetivo, pero indica que se debe evaluar la integridad inicial o línea base y a partir de este estado inicial, definir las actividades de mantenimiento preventivo y correctivo para llevar al Sistema al nivel de integridad objetivo.
El nivel de integridad objetivo es un nuevo estado físico del Sistema, que asegura que los ductos operen de manera segura y confiable y los riesgos han sido controlados y/o mitigados.
Una vez alcanzada la integridad objetivo, se deben determinar las actividades a realizar para mantener al Sistema en un nivel constante de integridad. La normas presentan las metodologías, acciones, estrategias e intervalos de tiempo para las actividades de mantenimiento de la integridad en un nivel constante.
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2.6 EL CONTRATO
El Contrato de Obra Pública establece las actividades para asegurar la integridad y confiabilidad de los sistemas de transporte de hidrocarburos, desde la fase de transferencia y hasta el desmantelamiento, mediante el mantenimiento: preventivo, predictivo y correctivo, a ejecutar por parte del Contratista para lograr un nivel objetivo de integridad que se reflejará en la confiabilidad.
El Contrato de Obra Pública debe reflejar los mecanismos y estándares de la norma NOM-027-SESH-2010 relativa a la “Administración de la Integridad de Ductos de Recolección y transporte de Hidrocarburos”, y demás normatividad relativa, de manera que, desde el punto de vista técnico, ofrezca las condiciones necesarias para satisfacer el objetivo de asegurar la integridad y confiabilidad.
El Sistema normalmente es considerado como estratégico para la economía nacional, adicionalmente a la alta peligrosidad de los productos transportados, dado que son hidrocarburos combustibles e inflamables de alta volatilidad y que resultan dañinos al ambiente cuando son derramados de manera accidental; por ello, la prevención de fugas, derrames y explosiones debe ser la más alta prioridad de la operación y mantenimiento del Sistema.
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3. CONCLUSIONES
Desde el año 2000 Pemex reconoció que requería de un nuevo modelo de mantenimiento que garantizara que los ductos son apropiados para un servicio continuo, seguro, confiable y ambientalmente responsable.
Desde el 2006 se implementó el Programa de Administración de la Integridad de Ductos (PAID), en el cual se establecieron las bases para desarrollar e implementar un Sistema de Administración de Integridad de Ductos.
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3. CONCLUSIONES
La NOM-027-SESH-2010 “Administración de la Integridad de Ductos de Recolección y Transporte de Hidrocarburos” hace obligatorio que las entidades públicas y privadas que cuenten con ductos de transporte y recolección de hidrocarburos, presenten y ejecuten un programa de administración de integridad, que proporcione la información del estado en el que se encuentran los ductos a través de la evaluación de la integridad mecánica, de riesgos y de la confiabilidad, todo esto a través del monitoreo de indicadores que faciliten el cumplimiento de un ciclo de mejora continua.
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3. CONCLUSIONES
La Administración de Integridad de Ductos tiene como principal objetivo el proporcionar las herramientas de toma de decisiones para implementar de manera óptima las acciones de prevención de fallas y de la pérdida de la capacidad operativa y así alcanzar una mayor seguridad y confiabilidad de los ductos de transporte de hidrocarburos.
La NOM-027-SESH-2010 hace la aclaración de que su interpretación e implementación debe estar a cargo de personal especializado y que debe ser aplicada apoyándose en las mejores prácticas.
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3. CONCLUSIONES
El éxito de un contrato de Administración de Integridad se fundamenta en congruencia con que haya sido redactado y en el dominio absoluto de las disciplinas y especialidades asociadas a ella por parte del contratista.
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AGRADECIMIENTOS
Principalmente a:
En particular a:
M. en Ing. Francisco Fernández Lagos
Ing. Miguel Tame Domínguez
Ing. Carlos Morales Gíl
Dr. Enrique Villa Rivera
Dra. Yoloxochitl Bustamante Diez
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AGRADECIMIENTOS
De manera especial a:
Todo el personal del GAID
