Autor: Rafael Gomez

Conoce acerca del sistema de detección de fugas (SDF) y la última metodología que propone ETSA en cumplimiento del DS 081-2007-EM ¡Entérate más aquí!

Cuando hablamos de un sistema de ductos para hidrocarburos pensamos inmediatamente en la seguridad en las operaciones. En la actualidad, es una exigencia para la puesta en operación del ducto, contar con un Sistema de Detección de Fugas (SDF), y así mitigar los riesgos de impactos ambientales y sociales que pueden derivar de una fuga.

Históricamente se puede decir que las fugas en ductos se deben principalmente a:

• Interferencia
  externa o actividad de terceros.
• Corrosión,
  defecto de construcción y falla mecánica o material.
• Movimiento
  de tierra o peligros naturales en general.
• Incorrecta
  operación.

Ahora bien, un Sistema de Detección de Fugas (SDF), debe ser:

Confiable: no produciendo falsos
positivos.

Configurable: adicionando requisitos y
parámetros en función de:

Estimar
la tasa y ubicación de fuga. Brindar datos adicionales en forma de tablas,
tendencias u otros gráficos para ayudar a los analistas a diagnosticar causas
alternativas de la alarma de fugas. Ofrecer hipótesis causales, proporcionando
alternativas que se aplicarían si la alarma no fue causada por una fuga.
Calcular una probabilidad de ruptura o fuga o alguna otra métrica. Presentar al
usuario un conjunto de alternativas de respuesta de alarma de fugas.

De una manera sintetizada, los SDF deben detectar la fuga, dar una alarma y localizar la fuga y de ser posible, cuantificar el tamaño de esta con una arquitectura básica que se muestra a continuación:  

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ETSA, para el desarrollo del IDetect- Fugas, combinó varias técnicas, que a su vez contienen uno (1) o más modelos, operando de manera simultánea, correlacionadas con los parámetros intrínsecos del proceso, llamados monitoreo computacional de tuberías (CPM), en los que la detección se realiza por el análisis y tratamiento de datos de las mediciones de parámetros de la operación como flujo, presión, densidad, temperatura, entre otros; que a su vez pueden ser clasificados de acuerdo con su funcionabilidad:

Balance
de línea (balance de línea, balance de volumen, balance de modificación de
volumen, balance compensado de masa), transitorio en tiempo real, seguimiento
de variables presión flujo, acústica y onda de presión negativa, análisis
estadístico.

ETSA utiliza una arquitectura característica en el diseño del IDetect-Fugas, como la de integridad soportada en el uso de base de datos históricos en tiempo real, filtrado estacional de señales y una combinación de métodos de detección estadísticos y Machine Learning.

El IDetect-Fugas, es una solución que, por utilizar una combinación correlacionada de algoritmos de métodos de detección, necesita el uso de hardware con capacidad de ser utilizado para diferentes configuraciones e instalaciones de ductos, de manera independiente de la complejidad de la operación, la disponibilidad y exactitud de instrumentos, así como los sistemas de comunicaciones, manteniendo una sensibilidad y exactitud de la ubicación de cualquier fuga.

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En tal sentido podemos resumir que nuestra solución está conformada
por:

• Algoritmo observado o vigilante acompañado de algoritmos de detección de fallas.
• Algoritmo de filtrado de datos en R para eliminar el ruido producido por el flujo y propagación de ondas negativas.
• Algoritmos de balances de masa, energía y volumen.
• Algoritmo estadístico de correlación de variables de flujo, presión, diferencia de presión y temperatura.

Las características que ETSA ofrece en su producto IDetect- Fugas se puede resumir en:

Cumplimiento normativa internacional: API 1130, API 1155, API 1149, y TRFL Alarma de fuga
en tiempo real por algoritmo de votación y correlación de variables. Todas las anteriores descritas en el DS
081-2007 EM de la Republica del Perú.

Cumplimiento de métricas: Sensibilidad, fiabilidad, exactitud (índice de fuga, pérdida de volumen total), robustez.

• Sensibilidad: Combinación del tamaño de una fuga detectable y el tiempo requerido para detectarla.
• Fiabilidad: Una medida de la capacidad del sistema para evaluar con precisión la existencia de una fuga o no.
• Exactitud: Capacidad de un sistema para estimar parámetros de fuga como :
  • Índice de fuga
  • Pérdida del volumen total
  • Ubicación de fuga
• Robustez: Capacidad de un sistema para continuar funcionando durante condiciones hidráulicas inusuales o cuando los datos están comprometidos, esto incluye el filtrado de ruido y reducción de alarmas falsas al operador.

Nuestro algoritmo de detección de fugas combina los diferentes métodos
existentes en el mercado.

El sistema está diseñado para hacer correlaciones estadísticas de las
variables de proceso involucradas, como es el caso de: P, T, F, DP, D
calculada. Con esto se logra mayor sensibilidad, tiempo de respuesta mínimo y
falsas alarmas mediante algoritmos de votación mejor de dos en base a tres
correlaciones.

Sistema diagnóstico de Fallas: Supervisión en tiempo real de un proceso con capacidad para detectar, aislar fallas y evaluar su significado, y gravedad.

Reconocimiento de patrón de fuga: Hacemos un monitoreo/comparación en tiempo real entre el flujo/presiones/temperatura de entrada y salida, después de que se hayan compensado y filtrado el ruido.

Combinamos las ecuaciones de balance de masa compensado y
reconocimiento de patrón de fuga por medio de análisis estadístico. El método
del balance de masa compensado se basa en la ecuación de conservación de la
masa, los resultados de esta ecuación se pasan permanentemente al
reconocimiento del patrón de fuga.

Detección de fugas nuevas y existentes: Detección de fugas durante condiciones dinámicas y estáticas, estado transitorio y estable.

Tiempo de respuesta de minutos para rupturas: Monitoreo y cálculos en tiempo real.

Almacenamiento local de datos/tendencias/reportes para mitigar efectos
de fallas de comunicación.

Análisis estadístico: Consiste en tomar datos de presión así como el flujo de entradas y salidas, con los cuales se definen el gradiente hidráulico y comportamiento de las tuberías, que son estadísticamente evaluados en tiempo real, con y sin la presencia de los patrones asociados con una fuga (se buscará tener datos históricos de por lo menos cuatro semanas de cada variable de proceso, asumimos: P, T, F, DP, densidad calculada).

ETSA ofrece en su producto IDetect- Fugas, una metodología para una eficiente implementación del sistema, la cual se resume en:

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Para finalizar es importante tener en cuenta que el factor de éxito en la implantación del IDetect- Fugas es la elaboración de levantamiento y análisis de información de campo, la cual consiste en:

Levantamiento de Información de campo: Esta actividad consiste en enviar especialistas de instrumentación y control a las instalaciones con el objeto de validar la información concerniente a:
• Datos del ducto.
• Planes de Mantenimiento.
• Organización de trabajo, caso base operaciones y mantenimiento.
• Información del Proceso.
• Información de la instrumentación.
• Procedimientos de Operaciones.
• Sistemas de Emergencia y control (si aplica).

Análisis de requerimientos: revisar información determinar:
• Plan de acción:
• Recomendaciones de instrumentos a colocar.
• Especificaciones de instrumentos nuevos.
• Recomendaciones operacionales.
• Arquitectura de sistema de fugas propuesta.
• Plan de Implantación.
• Estimación presupuestaria.

Para obtener más información acerca de nuestro servicio de Detección de Fugas, contáctenos hoy mismo aquí.

Bibliografía