Congreso ITDH 2013 - Segmentación Dinámica

“Ventajas de la segmentación dinámica en los modelos de evaluación de riesgo en ductos”

Autores: Dr. Arturo Godoy Simón Ing. José Luis Martínez González Dr. Jorge Cantó Ibáñez Dr. Lorenzo Martínez Martínez de la Escalera

Contenido Introducción

Objetivo ¿Que es Segmentación Dinámica?

Variables línea, punto y administrativas

Dynamic Segmentation, programación Normalización e interpretación

Enmascaramiento

Conclusiones

Linear Referencing y GIS Pág. 2

Introducción •

Evaluación de Riesgo • RoF=LoF x CoF

•

Modelos de evaluación • Resultados absolutos • Resultados relativos

•

Herramientas • Métodos Probabilísticos (Escenarios, Arboles)

• Expertos reconocidos en la materia (por sus siglas en ingles SME), validación de datos de entradas.

•

Segmentación Dinámica • Metodología

•

Variables

Pág. 3

Objetivo Establecer las ventajas principales del uso del método de segmentación dinámica para evaluación de riesgo en ductos de transporte de hidrocarburos, tomando en cuenta los beneficios a la toma de decisiones y las reducciones en la incertidumbre de la evaluación de riesgo.

Modelo de evaluación de riesgo Relativo

Segmentación Dinámica Atributo

Absoluto

Usuario

Variables

LoF

CoF Pág. 4

Importancia de la segmentación dinámica Según ASME B31.8S-2004 en su apartado 5.7 define la segmentación como…un efectivo proceso de evaluación de riesgo debe poder incorporar la resolución suficiente de tamaño de segmentos de ducto para analizar los datos que existan a lo largo del ducto. Dicho análisis facilitará la localización de áreas de alto riesgo que necesiten atención inmediata. Para propósitos de evaluación de riesgo, la longitud de los segmentos puede ir de unas cuantas unidades de pie hasta millas, dependiendo de los atributos del ducto, así como de su entorno y otros datos…

Pág. 5

¿Qué es segmentación dinámica?

Intersección de variables consideradas en el algoritmo de evaluación de riesgo.

Inicio Fin Variable

t

AP

D

Res

Inicio

Fin

Valor

Unidad

0+000 10+000

10+0000+000 Espesor2+000 de Pared disponible=t 0.500

0.500 70

pulg 8

20+000

0.250

pulg

20+000

30+000

0.500

pulg

0+000

10+0008+000 Área poblada=AP 10+000

19+900

30+000

7070

hab/km2 8 3,000

60

0+000

10+000 19+900 0.250 Desconocido 8 6,500 30+000 Diámetro=D 8 pulg

hab/km2

0+000

2+000

Resistividad de suelo=Res

19+900 20+000 0.250

2,000

ohm-cm

2+000

8+000

Resistividad de suelo=Res

2,500

ohm-cm

8+000

10+000 Resistividad de suelo=Res 20+000 24+000 0.500

3,000 60

ohm-cm 8 6,500

10+000

24+000

24+000

30+000

Espesor de Pared disponible=t

2+000 8+000 0.500 Espesor de Pared disponible=t 0.500

Área poblada=AP

Resistividad de suelo=Res

24+000 30+000 0.500 Resistividad de suelo=Res

70

60

2,000

8 2,500

8 6,500

6,500

ohm-cm

5,000

ohm-cm

60

8 5,000

Pág. 6

¿Qué es segmentación dinámica?

Segmentación Dinámica es el proceso de ubicar a lo largo de líneas previamente calibradas, entidades que representan rasgos geográficos tales como carreteras, ríos, ductos, vías férreas, límites administrativos, mojoneras, puntos notables, regiones en el suelo, condiciones operativas, presiones, etc.

Permite la asociar múltiples conjuntos de atributos a cualquier porción de una entidad lineal.

Estos atributos luego, pueden ser almacenados, desplegados, consultados y analizados sin afectar la coordenadas de los datos lineales ni su geometría.

Modela elementos lineales usando rutas o eventos de rutas.

Ruta Calibrada

La fuente de eventos sobre rutas esta en una tabla de eventos como una capa geográfica “dinámica”. Cada fila en la tabla representa un elemento geográfico cuya forma (geometría) es calculada “al vuelo”, en tiempo real, cada vez que se haga un pedido sobre él. Esto es segmentación dinámica.

Eventos Tablas

Pág. 7

Variables línea Las variables línea en este contexto son aquellas que pueden ser expresadas como una distancia definida sobre la trayectoria del ducto, también pueden ser entendidas como el segmento de ducto contenido en una región geográfica que represente una variable de análisis.

Debe de considerarse que la intersección del ducto con esta región representa únicamente dos puntos de corte entre el ducto y los bordes del polígono de la región, estos dos puntos representan el inicio y fin del segmento.

Pág. 8

Variables punto Este tipo de variables son aquellas que no cuentan con una longitud defina sobre la trayectoria del ducto y que solamente están representadas por una posición puntual, sin embargo, la mayoría de las veces este tipo de variables se encuentran contenidas en un espacio vectorial continuo y es necesario la aplicación de criterios de conceptualización de dichas variables para poderlas establecerlas como una variable línea, que den a la metodología una única condición de riesgo en esa posición.

Segmento 1

Segmento 2

A+B 2

A

B

Segmento 3

B+C 2

C

Pág. 9

Variables administrativas Las variables administrativas son variables de segmentación definidas por el usuario, estas pueden ser: 1. Por Empresa 2. Por Organismo subsidiario 3. Por Sector/Jurisdicción 4. Por Trampa-Trampa 5. Por Válvula-Válvula 6. Cada kilómetro 7. Cada 500 m 8. Cada 250 m 9. Cada 100 m 10. Definida por el usuario

NODOS requeridos para Normalización de resultados

Pág. 10

Herramientas Geogrรกficas

Pรกg. 11

Variables GIS

Humedad de Suelo

9.4

1

pH del suelo Pág. 12

Variables GIS Precipitación media anual

1, MENOR DE -2

PRECI_RANG MENOR DE 50 mm DE 50 A 100 DE 100 A 200 DE 200 A 300 DE 300 A 400 DE 400 A 500 DE 500 A 600 DE 600 A 800 DE 800 A 1000 DE 1000 A 1200 DE 1200 A 1500 DE 1500 A 1800 DE 1800 A 2000 DE 2000 A 2500 DE 2500 A 3000 DE 3000 A 3500 DE 3500 A 4000 DE 4000 A 4500 MAS DE 4500

2, DE -2 A 5 3, DE 5 A 6 4, DE 6 A 8 5, DE 8 A 10 6, DE 10 A 12 7, DE 12 A 14 8, DE 14 A 16 9, DE 16 A 18 10, DE 18 A 20 11, DE 20 A 22 12, DE 22 A 24

Temperatura ambiente

13, DE 24 A 26 14, DE 26 A 28 15, MAYOR DE 28

Pág. 13

Variables GIS Textura del suelo

Uso de suelo Pág. 14

Intersección de variables y segmentación dinámica

97,850 polígonos de intersección

Pág. 15

Resultados de segmentos

Pรกg. 16

Gráfico de frecuencia

Distrito Federal

Morelos Pág. 17

Linear Referencing

Medir distancias entre puntos para establecer distancias sobre una trayectoria.

Usar coordenadas para ubicar una posición sobre una coordenadas no es práctico.

En lugar de usar medidas basadas en coordenadas (x,y), estas herramientas simplifican los datos usando una posición relativa simple. La ubicación entonces, es dada en términos de un elemento conocido y una posición o medida sobre él. Por ejemplo, ruta 8, kilómetro 23, identifica únicamente una posición en el espacio geográfico sin tener que expresarlo en coordenadas (x,y), o latitud/longitud. Esto es REFERENCIAMIENTO LINEAL. Km 5+751

Km 1+521

Km 1+035

Km 1+624 Km 1+458

Km 1+601

Km 0+365

Km 5+283 Km 1+349

Km 0+175

Km 1+231

Pág. 18

Rutas Elementos Lineales

Rutas

Ductos

Polilínea

Una ruta es simplemente un elemento lineal o varios sobre los que se puede definir atributos, tal como una calle, camino, ruta propiamente dicha, autopista, tubería o corriente de agua.

Los atributos pueden ser asignados a una ruta ya que cada ruta tiene un identificador almacenado en un campo y tiene un sistema de medidas asociado.

Las medidas describen distancias a lo largo de elementos lineales.

La geometría de rutas difiere de otras geometrías lineales en que en lugar de ser una colección de coordenadas (x,y), es una colección de valores (x,y,m), m es el valor M donde se almacena la medida.

Definición: Una polilínea es una colección ordenada de caminos o segmentos que pueden estar conectados o no.

Pág. 19

Rutas (cont) •

Los datos a lo largo de las rutas se modelan usando eventos de rutas.

•

Los valores M puede incrementarse a lo largo de la ruta, permanecer constante o disminuir.

•

Significa que no tienen porque incrementarse monótonamente a lo largo de la misma.

Si consideramos un ducto, comúnmente estas medidas representan distancias sobre la ruta pero también pueden representar tiempo, costos, u otros eventos que ocurran a lo largo de la misma.

Estos valores M medidos se almacenan en cada vértice de las polilíneas que componen la ruta o la red.

El valor medido es independiente al sistema de coordenadas usado para representar al elemento geográfico, en este caso la ruta.

Pág. 20

Calibración

•

Un elemento geográfico lineal calibrado, o ruta calibrada, es simplemente una polilínea que contiene valores M (medidas) y un identificador. Dichos valores M almacenan información de medidas realizadas sobre dicha ruta, por ejemplo kilómetros medidos en distintos puntos de la ruta que serán usados para calibrarla.

•

La calibración se realiza tomando medidas sobre ciertos puntos de la ruta (por ejemplo los mojones) para que el software pueda interpolar o extrapolar el resto de los valores para la polilínea.

Pág. 21

Programaci贸n de Segmentaci贸n din谩mica

P谩g. 22

Resultado de la programación Id ducto

Inicio

1

Fin

V3

V4

……………………………….

Vn

0+000 0+010

0.250

1000

1

.021

……………………………….

8

2

0+010 0+120

0.250

1250

2

.021

……………………………….

8

3

0+120 0+545

0.300

1250

3

.021

……………………………….

8

0.250

2000

1

0.21

……………………………….

m

…..................................................

V2

…..................................................

V1

70+102

Fin del ducto

8 Pág. 23

Normalización e interpretación ∗ _

_

_ ó

_

ó

Pág. 24

Enmascaramiento La segmentación dinámica permite obtener resultados con una resolución y precisión para poder analizar zonas de alto riesgo.

Sin embargo, la normalización de resultados puede generar enmascaramiento.

Se recomienda realizar el análisis de riesgo con ambos gráficos, para evitar omitir zonas importantes.

Pág. 25

Conclusiones 1. La segmentación dinámica es la forma mas eficiente de discretizar un ducto para la evaluación de riesgo.

2. El uso de herramientas en un sistema de información geográfica ayuda en la segmentación para variables que forman parte de ambiente externo del ducto.

3. La segmentación dinámica proporciona una resolución de valores de riesgo apropiada para las exigencias actuales de la industria petrolera.

4. Se creará un nuevo segmento cuando cambie una variable la magnitud de una variable de segmentación (si no hay cambio, no se generará un nuevo segmento).

5. La programación de esta metodología no representa una complejidad en el modelo de evaluación de riesgo. Sin embargo esta íntimamente ligado con la resolución de los datos de entrada del modelo.

Pág. 26

Beneficios de la segmentación dinámica

Beneficios Cualquier aplicación que involucre elementos lineales se puede beneficiar usando la funcionalidad provista por la segmentación dinámica.

Algunos ejemplos incluyen: •

Evaluación de riesgo y confiabilidad de ductos de transporte de hidrocarburos

•

Colección de datos a lo largo de elementos lineales tales como caminos, corrientes de agua, ductos y vías férreas.

•

Manejo de calidad del recubrimiento anticorrosivo en un ducto.

•

Manejo de redes de ductos, señalamientos en los derechos de vía, cruce con vías de comunicación, etc.

•

Manejo de corrientes de agua.

•

Manejo de rutas de navegación marítimas.

•

Análisis de ductos. (gas, petróleo, agua, etc.)

•

Modelado de redes de comunicación y distribución tales como electricidad, teléfono, agua, saneamiento, y televisión por cable.

Pág. 27

GRACIAS!!!

Autores: Dr. Arturo Godoy Simón Ing. José Luis Martínez González Dr. Jorge Cantó Ibáñez Dr. Lorenzo Martínez Martínez de la Escalera