Resumen

En toda instalación industrial, siempre existe la posibilidad de que se produzcan daños o la ocurrencia de una situación peligrosa. Esta condición no es más que un riesgo latente que en muchos casos es atribuible a la baja confiabilidad operativa asociada a los activos, las personas o el proceso. La identificación y gestión de los riesgos de la baja confiabilidad es el punto central de este artículo, pues sus consecuencias podrían poner en peligro al personal, provocar daños al medio ambiente, la comunidad o la integridad de las instalaciones.

Índice de términos: gestión de activos, álgebra booleana, fiabilidad operativa, personas, proceso, riesgo.

I. Instrucción

Entre los objetivos estratégicos que las empresas se han marcado para esta última década ha estado lograr niveles de excelencia internacional de clase mundial (que incluyen entre otros bajar la emisión de gases contaminantes o de efecto invernadero y transitar hacia una industria 4.0); aumentando la confiabilidad operativa (OR) en sus sistemas de producción y reduciendo los riesgos operativos para preservar la seguridad del personal, las instalaciones y el medio ambiente. Hay nuevas organizaciones orientadas a incrementar la confiabilidad operativa de las instalaciones, lo que requiere un mayor enfoque en el registro y uso de datos históricos (activo y proceso), uso intensivo de tecnologías, y el desarrollo de actividades a través de equipos de trabajo multidisciplinario (conocimiento), con alta responsabilidad por las soluciones propuestas y la integración de los niveles de gestión en el desarrollo de planes de confiabilidad operativa y gestión de activos.

El análisis de riesgos es el proceso de identificar y analizar problemas potenciales que podrían afectar negativamente a una empresa.

RIESGO DE CONFIABILIDAD OPERACIONAL = f [PROBABILIDAD (E, H, P), CONSECUENCIA (T)]. (1)

Identificar el Riesgo de la baja Confiabilidad Operacional (ORR^©) en las instalaciones mediante la aplicación de una metodología donde podemos identifican instalaciones con, baja, media, alta o muy alta confiabilidad operacional representadas en una matriz de riesgo de confiabilidad operacional (como ejemplo la Figura 1) o a través de un listado jerárquico, permitirá gestionar con mayor facilidad dichos riesgos y generar estrategias claras que eviten impactos negativos en el negocio.

A diferencia de las metodologías tradicionales de cálculo de riesgos asociados a la probabilidad de la ocurrencia de un evento inesperado por las consecuencias asociadas el mismo, la metodología propuesta amplía la base de cálculode probabilidad, incluyendo no sólo a los asociados a las fallas inherentes de los equipos o sistemas, si no que toma en consideración al proceso y las personas que operan y mantienen a los mismos.

II. DESARROLLO

A. Definición de Confiabilidad Operacional

Es la capacidad de un sistema productivo para cumplir su función, sin fallas, dentro de sus límites de diseño y operación, bajo un contexto operacional establecido, por un tiempo definido, obteniendo productos con la calidad, cantidad y oportunidad requerida.

Es importante señalar que en un programa de optimización de la Confiabilidad Operacional (OR), es necesario el análisis de los siguientes cuatro parámetros: confiabilidad humana, confiabilidad del proceso, mantenibilidad del equipo y confiabilidad del equipo. La variación en conjunto o separado de cualquiera de los tres parámetros presentados en la Figura 2, afectará el desempeño general de la confiabilidad operacional de una instalación o sistema dado.

La confiabilidad operativa del sistema, no solo toma en cuenta el efecto de confiabilidad del equipo, esto porque la confiabilidad general de un sistema o instalación también depende del personal que opera y mantiene, además de las condiciones del proceso y contexto operativos donde están instalados.

B. Metodología de Análisis de Confiabilidad Operacional (ORA)

La aplicación de la metodología de Análisis de Confiabilidad Operacional (ORA), permite cumplir con los siguientes objetivos específicos:

• Implementar el uso de metodologías de confiabilidad operacional para determinar el nivel de riesgo asociado a la baja confiabilidad de la instalación.
• Determinar el riesgo de confiabilidad operativa considerando la probabilidad general de impactos en activos, personas y procesos.
• Determinar el total de consecuencias que estas probabilidades globales podrían generar sobre el personal, la población, el medio ambiente, la instalación y la producción.
• Elaborar la matriz de riesgos de la instalación mostrando la relación entre la categoría de probabilidad considerada la más representativa dentro del sistema de OR y las Consecuencias asociadas.
• Identificar el nivel de riesgo de la instalación que requiere mayor atención y así desarrollar estrategias para manejar el impacto de la baja confiabilidad.

• Identificar los sistemas clave, equipos, mano de obra y desviación en proceso de impacto de la instalación de baja confiabilidad.
• Determinar las acciones con el fin de apoyar la toma de decisiones redundantes enfocadas en mantener la disponibilidad operativa, reduciendo los niveles de riesgo e impactos en el personal, el medio ambiente, la instalación y producción.
• Hacer recomendaciones para reducir el nivel de riesgo de confiabilidad operativa de las instalaciones a un nivel tolerable.

Una vez determinado el nivel de riesgo en base al porcentaje de probabilidad y consecuencias totales, es necesario el análisis de Pareto de los niveles de riesgo para definir estrategias finales que nos permitan enfocar recursos para reducir estos niveles a un área tolerable.

C. Calcular los riesgos de confiabilidad operativa

El Riesgo a menudo se expresa en términos de una combinación de las consecuencias de un evento (incluidos los cambios en las circunstancias) y la “probabilidad” asociada (Guía ISO 73: 2009, 3.6.1.1) de ocurrencia¹, es un término de naturaleza probabilística, que se define como la “probabilidad de tener una pérdida”, y comúnmente se expresa en unidades monetarias ($ o US $).

Matemáticamente, el riesgo calculado con la siguiente ecuación:

Riesgo (t) = probabilidad de un evento (t) x consecuencias. (2)

El análisis de la ecuación de riesgo permite comprender el poder de este indicador para el diagnóstico y la toma de decisiones, ya que combina las probabilidades de un evento no deseado con las consecuencias de dicho evento. Permitiendo, por ejemplo, la comparación de unidades como equipos dinámicos, que normalmente presentan una alta frecuencia de fallas con bajas consecuencias, con equipos estáticos, que normalmente presentan patrones de baja frecuencia de fallas y alta consecuencia.

El riesgo se comporta como una balanza, lo que permite ponderar la influencia de ambas magnitudes (probabilidad de fallo y consecuencia de fallo) en una determinada decisión.

Como se indicó anteriormente, el cálculo del riesgo de baja confiabilidad operativa depende de varios factores relacionados con el valor probabilístico general de la confiabilidad operativa y el total de las consecuencias.

El valor de probabilidad general de Confiabilidad Operacional (CO) es la multiplicación de la probabilidad de las variables (E = equipo; H = humano; P = proceso) que son eventos estadísticamente independientes y es igual al producto de sus probabilidades individuales.

P (E ∩ H ∩ P) = P (E) P (H) P (P), si E y H y P son independientes. (3)

El total de consecuencias depende de la suma de cada clase de consecuencia que incluye pero no es limitante, entre otros:

Clase de consecuencia:

• Salud y Seguridad.
• Medio Ambiente.
• Economía (US $) (materiales / mano de obra / equipo / producción).
• Impacto Operativo (calidad / eficiencia / desempeño).
• Etc.

Una vez evaluados cada uno de los parámetros de probabilidad y consecuencias, el valor de riesgo de confiabilidad operacional, será una representación gráfica para identificar y comparar cada instalación, sistema o equipo con el total de todos los demás con respecto a la severidad. Un ejemplo se muestra en la Figura 3.

Una probabilidad de confiabilidad baja y una consecuencia alta indicarán que es un riesgo alto, lo que implica que, este equipo o instalación tiene un riesgo de confiabilidad operacional bajo.

La metodología permite determinar la jerarquía de los sistemas y equipos en una instalación, permitiendo subdividir los elementos en secciones, analizando desde el elemento de mayor riesgo hasta el de menor riesgo y diferenciando zonas de clasificación según su severidad.

Una vez identificadas estas áreas, es mucho más fácil diseñar una estrategia para realizar estudios o proyectos que mejoren la baja confiabilidad operativa.

D. Ejemplo de aplicación de metodología

El primer paso para desarrollar cualquier análisis es la determinación de los criterios a utilizar, una vez validados y aceptados, permitirán que la evaluación se realice en todos los equipos y / o sistemas bajo un mismo marco de referencia.

En la Tabla 1, se muestra un ejemplo de los criterios desde un enfoque “semicualitativo”, para las consecuencias asociadas a la operación, seguridad, medio ambiente y costos. Cabe señalar que esta tabla solo se aplica al caso considerado en el ejemplo. Para cualquier otro caso, se debe construir la tabla de criterios acorde a la instalación.

Ejemplo de probabilidad de confiabilidad operativa:

• A > 95%
• B entre 94% - 80%
• C entre 79% - 60%
• D < 60%

Probabilidad general = (confiabilidad de activos X confiabilidad de procesos X confiabilidad humana). (4)

Ejemplo de clase de consecuencia:

• Salud y Seguridad.
• Medio Ambiente.
• Economía (US $) (materiales / mano de obra / equipo / producción).
• Impacto operativo (calidad / eficiencia / desempeño).

Basado en los criterios anteriores los niveles de riesgo serian:

• Bajo (L)            : 1 - 12
• Medio (M) : 13 - 32
• Medio Alto (MH) : 33 - 60
• Alto (H) : 61 - 96

Por su naturaleza semicuantitativa, el "objetivo" de este análisis de riesgo es básicamente establecer un "ranking" y no calificar la tolerabilidad del riesgo; sin embargo, los valores obtenidos de estos análisis (puntajes) se pueden transformar en valores e ingresar en una matriz (4x6), donde podemos "calificar" estos valores, como "alto o intolerable", "medio alto", "medio" y "baja", sin embargo, esta calificación es básicamente un "acuerdo", que es válido para un grupo particular de instalaciones, pero que no puede extrapolarse a otras instalaciones.

Este análisis de riesgos es una técnica, rápida y fácil de usar, que se utiliza como "filtro" para orientar los esfuerzos. Otro análisis de riesgo, es el que identifica cuál de los componentes del riesgo (probabilidad total o impacto total) debe trabajar para mitigar el valor de baja confiabilidad y llevarlo al área "tolerable"

Ejemplo de aplicación de metodología:

A continuación se muestra un ejemplo basado en un proceso de clasificación analítica para una planta de compresión de gas. En este caso, la metodología está enfocada a determinar el nivel de riesgo debido a la baja confiabilidad operacional (ORR) de los equipos de instalación.

Según el Contexto Operacional (OC), el gas que proviene del rectificador de primera etapa pasa al cabezal de succión de gas y se comprime de 7.0 a 78 Kg / cm², en dos etapas y finalmente el gas es enviado a otra estación de recompresión. La planta cuenta con 04 módulos turbocompresores de 120 MMCFD cada uno (03 en funcionamiento y uno en repuesto pasivo) el gas comprimido tiene un alto contenido de H₂S y el gas combustible necesita ser filtrado y calentado por bajas temperaturas en determinadas épocas del año, por lo que el gas combustible suministrado fluye al separador FA-XXXX y continúa hasta un primer paquete de regulación. El gas luego fluye al separador FA-XXX y finalmente a través del calentador de gas combustible. Desde allí, una línea suministrará gas combustible a los módulos de compresión.

Un (01) supervisor de operaciones y dos (02) operadores en turnos operan la instalación las 12 horas del día, los 365 días del año y el mantenimiento de rutina lo realiza un equipo compuesto por un supervisor de mantenimiento con dos (02) mecánicos, un (01) instrumentalista y un (01) electricista en un turno de 12 horas de lunes a viernes.

Los sistemas principales son los siguientes:

1. Turbinas de gas.
2. Compresores de gas.
3. Sistema contra incendios y gas.
4. Sistema de separación de gas.
5. Sistema de respaldo eléctrico (plantas / baterías).
6. Centro de control del motor.
7. Patio de válvulas.
8. Enfriadores de aire.
9. Sistema de instrumentos.
10. Sistema de entrada de aire.
11. Sistema de gas combustible.
12. Sistema de arranque.
13. Sistema de sellado de gas.
14. Sistema de lubricación.

Determinación de las categorías de probabilidad y consecuencias

En esta etapa se ha desarrollado la evaluación del riesgo a partir de la estimación de la probabilidad e impacto o consecuencias de fallas, utilizando los criterios y rangos preestablecidos para la aplicación de la metodología de Análisis de Riesgos de Confiabilidad, para reducir la subjetividad del analista al evaluar la probabilidad de ocurrencia de un evento.

Una vez estimadas y categorizadas las probabilidades de cada evento según la escala relativa establecida por esta metodología, y por otro lado, se han agrupado los impactos en función de su gravedad relativa, se estimarán y/o calcularán los niveles riesgos asociados y se categorizaran los escenarios en diferentes grupos donde las probabilidades y/o consecuencias sean equivalentes.

Los resultados de este análisis serán finalmente presentados en la matriz de riesgo descrita anteriormente, en la cual un eje de la matriz (eje vertical) representa la probabilidad de confiabilidad operativa total y el otro (eje horizontal) los impactos o consecuencias sobre los que incurrió la unidad o equipo en consideración.

Determinación del rango de riesgo de sistemas y/o equipos

Utilizando los valores preestablecidos como “categorías” de probabilidad y consecuencia (para todos los aspectos considerados), se aplicó la fórmula general:

RIESGO = πPROBABILIDAD x ∑ CONSECUENCIAS (5)

El primer resultado de este análisis es obtener la evaluación de riesgo para cada uno de los equipos considerados en el estudio, tomando los valores totales de la probabilidad de confiabilidad operacional y el total de sus consecuencias. La Tabla 2, muestra el resultado de la evaluación de riesgos para cada uno de los subsistemas seleccionados para este ejemplo.

Finalmente en la Matriz de Criticidad (Figura 5) se observa gráficamente la jerarquía de criticidad para los subsistemas del sistema de compresión de gas.

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E. Referencias

• API RP 581. (2008). Tecnología de inspección basada en riesgos.

• BS EN ISO 14224. (2016). Industrias del petróleo, petroquímica y gas natural: recopilación e intercambio de datos de confiabilidad y mantenimiento de equipos.

• ISO 55000. (15 de marzo de 2014). Gestión de activos: descripción general, principios y terminología.

• ISO 55001. (15/01/2014). Gestión de activos - Sistemas de gestión - Requisitos.

• API RP 580. (2008). Inspección basada en riesgos.

• Guía ISO 73. (2009). Gestión de riesgos.

• MIL-STD-1629A. (24 de noviembre de 1980). Procedimientos para realizar un análisis de modo de falla, efectos y criticidad.

F. Abreviaturas y acrónimos

En este documento se utilizan las siguientes abreviaturas y acrónimos:

G. Ecuaciones

• Riesgo de confiabilidad operativa = F (probabilidad, consecuencia) (1)

• Riesgo (T) = Probabilidad de un evento (T) X Consecuencias (2)

• P (E ∩ H ∩ P) = P (E) P (H) P (P), si EYHYP son independientes (3)

• Probabilidad general = (Confiabilidad de los activos X Confiabilidad del proceso X Confiabilidad humana) (4)

• RIESGO = Π Probabilidad X ∑ Consecuencias (5)

III. CONCLUSIÓN

1. El principal objetivo de la metodología de análisis de riesgos Baja Confiabilidad Operacional es mantener las instalaciones, sistemas y/o equipos dentro de niveles aceptables de confiabilidad y niveles tolerables de impacto en el personal, el entorno de trabajo, el medio ambiente y el negocio, de ahí que sea de gran importancia el desarrollo e implementación de acciones para mantenerlos dentro de los valores tolerables definidos.
2. Esta metodología permite obtener rangos semicuantitativos de los niveles de riesgo asociados a una menor confiabilidad operativa y a las consecuencias que ocasiona la misma.
3. Siendo el Análisis de Riesgos de Confiabilidad una de las metodologías de diagnóstico, para obtener los mejores resultados de su aplicación, es necesario asegurar que los datos sean actualizados y validados por personal especializado.
4. Este análisis de riesgo es aplicable a todos los niveles de la taxonomía de una planta, el análisis debe enfocarse en las probabilidades de los elementos de la confiabilidad operacional de manera individual, cuyos efectos posteriores generan impactos significativos en la instalación.
5. Los impactos se generan cuando la baja confiabilidad causa daños al personal, instalaciones, medio ambiente, o se impacta a la producción asociada al proceso y puede variar dependiendo de la ubicación geográfica del mismo, ya que los impactos en la población y en algunos casos los impactos al medio ambiente, pueden ser irrelevantes, debido a los sistemas de mitigación existentes.
6. Los resultados de la aplicación de estas evaluaciones no son estáticos, por lo que deben ser revisados ​​periódicamente a medida que se llevan a cabo las acciones recomendadas, para verificar que estén mejorando la confiabilidad operativa, de tal manera que tengan impacto sobre la reducción del nivel de riesgo analizado.

Biografía Autor

Arquímedes José Ferrera Martínez. CMRP, CRL

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