HomeMy WebLinkAboutINFORME CONTRATO 4800000004 - Informe Final Mapa de Riesgos de la Red de Gas Natural Vanti Fase 1
ELABORACIÓN DEL MAPA DE RIESGOS DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE GAS
NATURAL - VANTI
BOGOTÁ, SOACHA Y SIBATÉ
INFORME FINAL
CONTRATO 4800000004 DE 2020, CELEBRADO ENTRE LA EMPRESA VANTI S.A.
ESP Y LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
BOGOTÁ D.C, MAYO 2021
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
2
EQUIPO DE TRABAJO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Ing. PhD. Guillermo Eduardo Ávila Álvarez. Director general del estudio
Ing PhD. Carlos Eduardo Rodríguez. Coordinador del equipo de amenaza
Ing. PhD. Juan Manuel Lizarazo. Coordinador equipo de vulnerabilidad y riesgo
Ing. Msc. Juan Sebastián Valderrama. Especialista en geotecnia y amenazas
Ing. Esp. Carlos Gómez Guacaneme. Coordinador equipo de cartografía
Ing. PhD. Hugo Zea. Especialista en ingeniería química para vulnerabilidad
Ing. Msc. Laura Daniela Jerez. Ingeniera grupo de coordinación y dirección
Ing. Msc. Omar Prías. Coordinador equipo de costos
Ing. Fabián Díaz. Ingeniero grupo de vulnerabilidad y costos
Ing. Harol Lozano. Ingeniero grupo de vulnerabilidad y riesgo
Ing. Sergio García. Ingeniero grupo SIG
Ing. Maira Loaiza. Ingeniera grupo SIG
Ing. Maira Velásquez. Ingeniera grupo SIG
Ing. Ángela Bernal. Ingeniera grupo de vulnerabilidad y costos
Ing. Carlos Steven Moncayo. Apoyo grupo de dirección
Ing. Theylor Amaya. Apoyo grupo amenaza
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3
Contenido
1 Introducción y resumen ejecutivo 20
2 Objetivos 22
2.1 Objetivo general 22
2.2 Objetivos específicos 22
3 Alcances y limitaciones del estudio 23
4 Delimitación de la zona de estudio y características de la red de distribución 24
5 Cartografía básica y estructurada 29
5.1 Actualización cartográfica 29
5.2 Capas para el modelo de evaluación relativa de amenaza 30
5.3 Capas para el modelo de evaluación de consecuencias 36
6 Marco regulatorio de la gestión del riesgo en sistemas de conducción de gas 41
7 Modelo general de evaluación de riesgo de la red de gas 45
8 Cálculo de amenazas en la red de distribución 49
8.1 Metodología de análisis 49
8.2 Determinación de pesos y puntajes 52
8.2.1 Procesamiento de información e índices de exposición 52
8.2.2 Ejemplo de aplicación en tubería metálica enterrada 54
8.2.3 Definición de categorías de exposición y factores de ponderación 56
8.2.3.1 Categorías C para representar la condición de exposición 56
8.2.3.2 Importancias relativas para determinar la influencia de cada mecanismo 59
8.2.3.2.1 Análisis de bases de datos de incidentes 60
8.2.3.2.2 Comparación de las bases de datos y los resultados de la encuesta a
expertos de Vanti S.A. ESP S.A. ESP 62
8.2.4 Definición de los puntajes y pesos definitivos para la implementación 67
8.2.4.1 Análisis de los pesos de cada mecanismo de exposición 69
8.2.5 Índice de degradación 72
8.2.5.1 Corrosión externa de elementos metálicos enterrados 73
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4
8.2.5.1.1 Corrosión atmosférica: mecanismo de exposición E1 73
8.2.5.1.2 Corrosión subsuperficial: mecanismo de exposición E2 76
8.2.5.1.3 Tipo de revestimiento: mecanismo de prevención P1 79
8.2.5.2 Condición del revestimiento: mecanismo de prevención P2 80
8.2.5.2.1 Eficacia de la protección catódica: mecanismo de prevención P3 81
8.2.5.3 Corrosión interna de elementos metálicos 83
8.2.5.3.1 Erosión interna de las paredes: mecanismo de exposición E3 83
8.2.5.3.2 Otros mecanismos de degradación de elementos metálicos: mecanismo de
exposición E4 84
8.2.5.3.3 Otros mecanismos de degradación de elementos de polietileno 86
8.2.6 Índice de diseño 87
8.2.6.1 Fabricación y diseño de los elementos del sistema 89
8.2.6.1.1 Trazabilidad y certificados de los elementos: mecanismo de exposición E6
89
8.2.6.1.2 Factor de seguridad: mecanismo de exposición E7 91
8.2.6.1.3 Años de servicio del elemento: mecanismo de exposición E8 93
8.2.6.2 Construcción de los elementos: 94
8.2.6.2.1 Años de servicio del elemento: mecanismo de exposición E9 95
8.2.6.3 Acción del clima y otras fuerzas naturales 96
8.2.6.3.1 Procesos meteorológicos: mecanismo de exposición E10 97
8.2.6.3.2 Sismos: mecanismo de exposición E11 99
8.2.6.3.3 Inundaciones: mecanismo de exposición E12 101
8.2.6.3.4 Movimientos en masa: mecanismo de exposición E13 103
8.2.7 Índice de fallo de equipos 104
8.2.7.1 Fallas por sobrepresión 105
8.2.7.2 Fallas por erosión 108
8.2.8 Índice de terceros 109
8.2.8.1 Daños mecánicos por excavación 111
8.2.8.1.1 Densidad poblacional y señalización: mecanismo de exposición E16 y de
prevención P4 111
8.2.8.1.2 Acabado y señalización: mecanismo de exposición E17 y de prevención P4
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5
114
8.2.8.1.3 Obras proyectadas y coordinación interinstitucional: mecanismo de
exposición E18 y de prevención P5 116
8.2.8.1.4 Enterramiento y protección: mecanismo de exposición E19 (tuberías de
acero), mecanismo de exposición E20 (tuberías de acero) y mecanismo de prevención
P6 119
8.2.8.2 Daños mecánicos por impactos 123
8.3 Resultados de la implementación 124
8.3.1 Definición de las categorías de amenaza absoluta 126
8.3.2 Mapas de amenaza absoluta 128
8.3.3 Análisis de resultados 130
8.3.3.1 Tuberías de acero 131
8.3.3.2 Tuberías de polietileno 133
8.4 Aproximación frecuentista a la probabilidad de falla 134
8.5 Análisis de daños en escenarios sísmicos 138
8.5.1 Antecedentes 138
8.5.2 Metodología 140
8.5.3 Resultados de la evaluación 147
8.6 Conclusiones de la evaluación de amenaza 150
9 Evaluación de consecuencias/vulnerabilidad de la red de distribución 153
9.1 Análisis de consecuencias por radio de impacto 153
9.1.1 Metodología de análisis 153
9.1.1.1 Impacto de consecuencias 153
9.1.1.2 Áreas de impacto potencial 155
9.1.2 Obtención de radios de impacto mediante el software ALOHA 157
9.1.2.1 Ubicación 158
9.1.2.2 Sustancias Química 159
9.1.2.3 Componente atmosférico 160
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6
9.1.2.4 Rugosidad del suelo 160
9.1.2.5 Condiciones de la red de transporte 161
9.1.2.5.1 Diámetro y separación de la tubería entre válvulas 161
9.1.2.5.2 Rugosidad de la tubería 162
9.1.2.5.3 Presión y temperatura de operación 162
9.1.2.5.4 Tamaño de la ruptura 164
9.1.2.5.5 Criterio de uso la longitud equivalente 164
9.1.2.5.6 Criterio del uso del modelo de tanque para el propano 165
9.1.2.5.7 Modelo de fuente cerrada 166
9.1.2.6 Escenarios resultantes 167
9.1.2.6.1 Nube Tóxica 167
9.1.2.6.2 Área inflamable 168
9.1.2.6.3 Explosión 169
9.1.2.6.3.1 Deflagración y detonación. 169
9.1.2.6.4 Radiación térmica 170
9.1.2.7 Entrega de resultados 171
9.1.3 Metodología para la obtención de mapas de consecuencias 173
9.1.3.1 Modelo receptor personas 174
9.1.3.2 Modelo receptor infraestructura 185
9.1.4 Receptor medio ambiente 198
9.1.5 Análisis de resultados de los mapas de vulnerabilidad 201
9.1.5.1 Receptor personas 201
9.1.5.2 Receptor infraestructura 203
9.2 Conclusiones de la evaluación de vulnerabilidad 204
10 Evaluación de riesgo en la red de gas 206
10.1 Modelo conceptual y mapa de riesgo 206
10.2 Análisis de resultados del mapa de riesgo 207
10.3 Conclusiones sobre evaluación de riesgo 209
11 Estimación de costos y afectaciones potenciales a personas 211
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7
11.1 Metodología para establecer el costo de incidentes de falla 211
11.1.1 Probabilidad de personas afectadas 215
11.1.1.1 Función probit escenario nube tóxica 215
11.1.1.2 Funciones probit escenario radiación térmica 216
11.1.1.3 Funciones probit escenario explosión 217
11.1.2 Aproximación de costos 217
11.1.2.1 Personas - Reubicación. 217
11.1.2.2 Infraestructura 218
11.1.2.2.1 Red de distribución 218
11.1.2.2.2 Edificaciones 219
11.1.2.2.3 Vías 219
11.1.2.2.4 Estaciones 219
11.1.2.3 Negocio 220
11.1.2.3.1 Gas liberado 220
11.1.2.3.2 Lucro cesante 220
11.1.2.3.3 Respuesta de emergencia y restablecimiento del servicio (RE) 221
11.1.2.4 Imagen 221
11.1.2.5 Compensaciones 222
11.1.2.6 Multas 222
11.1.2.7 Otras indemnizaciones 223
11.2 Modelación de potenciales eventos puntuales 223
11.3 Conclusiones sobre estimación de pérdidas potenciales y costos 233
12 Calificación de amenaza, vulnerabilidad y riesgo en estaciones de regulación 235
12.1 Calificación de amenaza 235
Representación cartográfica de la clasificación de las estaciones en cada mecanismo 239
- Válvula de seguridad 239
- Tipo de Medidor 240
- Manómetro diferencial de filtro 240
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8
- Tipo de By-PASS 241
- Religamiento de las estaciones 241
- Inundaciones 242
- Movimientos en masa 242
- Sismos 243
12.2 Calificación de la vulnerabilidad en estaciones de regulación 243
12.3 Calificación de riesgo en estaciones de regulación 245
12.4 Conclusiones sobre las condiciones de amenaza en estaciones de regulación 249
13 Conclusiones y recomendaciones finales 251
14 Anexos 256
Anexo A – Descripción del proceso de actualización cartográfica 256
Anexo B – Geodatabase actualizada y catálogo de objetos (formato xlm y pdf) 256
Anexo C – Mapas de amenaza 256
Anexo D – Variables ALOHA y mapas de consecuencia 256
Referencias 257
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9
Lista de Figuras
Figura 4-1 - Delimitación de la zona de estudio.........................................................................24
Figura 4-2 - Segmentos de tubería de red de alta y media presión que se evaluaron en el
proyecto. ...................................................................................................................................27
Figura 4-3 – Estaciones reguladoras de presión que se evaluaron en el proyecto. ...................28
Figura 5-1 - Objeto de densidad de población ...........................................................................31
Figura 5-2 - Objetos de frente de obra y macroproyectos futuros ..............................................32
Figura 5-3- Objeto amenaza por inundación .............................................................................33
Figura 5-4 -Objeto amenaza por movimiento en masa ..............................................................34
Figura 5-5 -Objeto de respuesta sísmica ...................................................................................35
Figura 5-6 – Objetos protección catódica, resistividad y revestimiento generados con datos
proporcionados por Vanti S.A. ESP ..........................................................................................36
Figura 5-7 - Objeto edificación para infraestructura ...................................................................37
Figura 5-8 - Objeto densidad de predios para infraestructura ....................................................38
Figura 5-9 - Objeto cobertura vegetal de humedales para ambiente .........................................39
Figura 5-10 - Objeto Zonas de reserva hídrica para ambiente ..................................................40
Figura 6-1 Procesos y subprocesos de la gestión integral de riesgos de desastre, de acuerdo
con la Ley 1523 de 2012 (Fuente UNGRD) ...............................................................................44
Figura 7-1 Flujograma del proceso del plan de gestión de integridad de la Norma NTC-5747 ..46
Figura 7-2 Modelo conceptual del estudio de riesgo a partir de la evaluación de amenazas y de
consecuencias ..........................................................................................................................47
Figura 7-3 matriz de riesgo utilizada en el modelo, a partir de las calificaciones de amenaza y
de impactos o consecuencias (MB: muy bajo, B: bajo, M: moderado, A: alto y MA: muy alto) ..47
Figura 8-1. Amenazas a la integridad de la red de gasoductos, incluyendo mecanismos de
exposición y prevención. ...........................................................................................................50
Figura 8-2. Agrupación de las amenazas en 4 índices de exposición. ......................................54
Figura 8-3. Árbol de falla con las posibles condiciones de exposición que puede enfrentar un
elemento de la red, teniendo en cuenta las amenazas agrupadas en el índice de exposición a.
.................................................................................................................................................57
Figura 8-4. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice b. ...................................58
Figura 8-5. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice c. ....................................59
Figura 8-6. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice d. ...................................59
Figura 8-7. Porcentaje de fallos clasificados en los índices de exposición según diferentes
fuentes. .....................................................................................................................................63
Figura 8-8. Porcentaje de fallos clasificados en los índices de exposición según diferentes
fuentes. .....................................................................................................................................65
Figura 8-9. Esquemas para el cálculo de la amenaza relativa usando los pesos obtenidos en el
análisis de las bases de datos y los resultados de la implementación de la encuesta a expertos.
.................................................................................................................................................65
Figura 8-10. Estructura del cálculo del índice de amenaza para segmentos de tubería, por
material. ....................................................................................................................................68
Figura 8-11. Estructura del cálculo del índice de amenaza para segmentos de tubería, por
material. ....................................................................................................................................73
Figura 8-12. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E1: corrosión
atmosférica. ..............................................................................................................................75
Figura 8-13. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E2: corrosión
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10
subsuperficial. ...........................................................................................................................78
Figura 8-14. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P1: tipo de
revestimiento. ...........................................................................................................................80
Figura 8-15. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P2: condición del
revestimiento. ...........................................................................................................................81
Figura 8-16. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P3: eficacia de la
protección catódica. ..................................................................................................................82
Figura 8-17. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E3: erosión. ........84
Figura 8-18. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E4: otros
mecanismos de degradación no relacionados con corrosión. ...................................................86
Figura 8-19. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E5: procesos de
degradación del polietileno relacionados con fracturamiento y afectación por bacterias. ..........87
Figura 8-20. Árbol de falla para el índice de diseño. .................................................................88
Figura 8-21. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E6: trazabilidad y
certificados. ...............................................................................................................................91
Figura 8-22. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E7: factor de
seguridad. .................................................................................................................................93
Figura 8-23. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E8: años de
servicio......................................................................................................................................94
Figura 8-24. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E9: cumplimiento
de los criterios técnicos de construcción. ..................................................................................96
Figura 8-25. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E10: procesos
meteorológicos. .........................................................................................................................99
Figura 8-26. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E11: sismos. ..... 101
Figura 8-27. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E12: inundaciones.
............................................................................................................................................... 102
Figura 8-28. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E13: movimientos
en masa. ................................................................................................................................. 104
Figura 8-29. Árbol de falla para el índice de fallo de equipos. ................................................. 105
Figura 8-30. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E15: Sobrepresión.
............................................................................................................................................... 107
Figura 8-31. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E15: erosión. .... 109
Figura 8-32. Árbol de falla para el índice de terceros. ............................................................. 110
Figura 8-33. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E16: densidad
poblacional. ............................................................................................................................. 113
Figura 8-34. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P4: señalización.
............................................................................................................................................... 114
Figura 8-35. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E17: Acabado. .. 116
Figura 8-36. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E18: obras
proyectadas. ........................................................................................................................... 117
Figura 8-37. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P5: coordinación
interinstitucional. ..................................................................................................................... 119
Figura 8-38 - Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E19: enterramiento
de tuberías de acero. .............................................................................................................. 121
Figura 8-39. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E20: enterramiento
de tuberías de polietileno. ....................................................................................................... 122
Figura 8-40. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E20: enterramiento
de tuberías de polietileno. ....................................................................................................... 123
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11
Figura 8-41. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E21: impactos. .. 124
Figura 8-42. Representación cartográfica de la amenaza relativa. .......................................... 125
Figura 8-43. Mapa de amenaza absoluta en la red de acero. .................................................. 129
Figura 8-44. Mapa de amenaza absoluta en la red de polietileno............................................ 130
Figura 8-45. Aporte promedio de cada mecanismo de exposición al puntaje total de los 42
segmentos de la red de acero clasificados en la categoría de amenaza absoluta muy alta. ... 132
Figura 8-46. Aporte promedio de cada mecanismo de exposición al puntaje total de los 20
segmentos de tubería de acero clasificados en la categoría de amenaza alta. ....................... 133
Figura 8-47. Aporte de cada uno de los mecanismos de exposición al puntaje total de los 10050
segmentos de tubería de polietileno clasificados en la categoría de amenaza media. ............ 134
Figura 8-48. Probabilidad de falla calculada usando la distribución de Poisson y registros de
fallos históricos. ...................................................................................................................... 138
Figura 8-49. Espectros de amenaza uniforme para Bogotá. Curvas de atenuación de Gallego.
............................................................................................................................................... 143
Figura 8-50. Espectros uniformes de amenaza en superficie para cada Zona Geotécnica de la
Microzonificación. ................................................................................................................... 144
Figura 8-51. Factor de vulnerabilidad ante el sismo de diseño para las tuberías del sistema de
distribución en la ciudad de Bogotá. ........................................................................................ 146
Figura 8-52 Número fallas previstas por localidad en la red de gas natural en caso de
ocurrencia del sismo de diseño en Bogotá. ............................................................................. 149
Figura 8-53. Mapa de fallas o reparaciones requeridas por localidad en la red de gas natural la
ciudad de Bogotá, en caso de un sismo de 475 años de periodo de retorno. .......................... 150
Figura 9-1. Modelo seleccionado a partir de la Tabla 4.1 Air Dispersión Software for Lighter
Than Air Gas Releases from Pipelines .................................................................................... 153
Figura 9-2. Escenarios y combinación de resultados por radios de impacto de consecuencias.
............................................................................................................................................... 155
Figura 9-3. Modelo de fuga generado por ALOHA® ................................................................ 156
Figura 9-4. Esquema de generalización de un caso de fuga sobre la falla en la red. .............. 156
Figura 9-5. Obtención de las áreas de alta consecuencia según NTC 5747. .......................... 157
Figura 9-6. Diagrama de flujo del uso del modelo de la EPA. .................................................. 158
Figura 9-7. Presión máxima de operación según la norma NTC 3738. ................................... 163
Figura 9-8. Modelo de tanque infinito. ..................................................................................... 167
Figura 9-9. Modelo de fuente cerrada. .................................................................................... 167
Figura 9-10. Grafica reportada en el informe ALOHA para radiación térmica .......................... 171
Figura 9-11. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor personas. .... 174
Figura 9-12. Radios de impacto espacializados para un escenario de nube tóxica sobre la zona
de la Av. Carrera 68 con Av. Calle 26 en Bogotá D.C. ............................................................ 175
Figura 9-13. Mapa general de densidad poblacional en habitantes por kilómetro cuadrado. ... 177
Figura 9-14. Mapa de densidad poblacional para Soacha. ...................................................... 178
Figura 9-15. Mapa de densidad poblacional para Sibaté. ........................................................ 179
Figura 9-16 - Geometrías irregulares candidatas directas de aplicación del factor de corrección.
............................................................................................................................................... 180
Figura 9-17. Mapa general de consecuencias para el receptor personas................................ 183
Figura 9-18. Mapa general de consecuencias para el receptor personas en la red de alta
presión. ................................................................................................................................... 184
Figura 9-19. Mapa general de consecuencias para el receptor personas en la red de media
presión. ................................................................................................................................... 185
Figura 9-20. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor infraestructura.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
12
............................................................................................................................................... 186
Figura 9-21. Radios de impacto espacializados para un escenario de explosión sobre la zona
de la Av. Carrera 68 con Av. Calle 26 en Bogotá D.C. ............................................................ 189
Figura 9-22. Vulnerabilidad estructural para las edificaciones dentro del área de influencia del
proyecto. ................................................................................................................................. 192
Figura 9-23. Mapa general de consecuencias sobre edificaciones ante la exposición de una
posible fuga de la red de 14". .................................................................................................. 193
Figura 9-24. Mapa general de densidad de predios por hectárea para la zona de influencia del
proyecto. ................................................................................................................................. 194
Figura 9-25. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura........................ 196
Figura 9-26. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura en la red de alta
presión. ................................................................................................................................... 197
Figura 9-27. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura en la red de alta
presión. ................................................................................................................................... 198
Figura 9-28. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor medio ambiente.
............................................................................................................................................... 199
Figura 9-29. Mapa general de consecuencias sobre el receptor medio ambiente. .................. 200
Figura 9-30. Mapa de consecuencia para el humedal de Santa María del Lago. .................... 201
Figura 10-1 Mapa de riesgo en la red de tubería de gas de Vanti S.A. ESP en los municipios de
Bogotá, Soacha y Sibaté. ........................................................................................................ 207
Figura 10-2 Resultados de la modelación de riesgo en tubería de alta presión. ...................... 208
Figura 10-3 Resultados de la modelación de riesgo en tubería de media presión ................... 209
Figura 11-1 Esquema factores y Subfactores de Costo .......................................................... 212
Figura 11-2. Área y radio equivalente de efectos .................................................................... 214
Figura 11-3. Localización eventos de rotura. ........................................................................... 224
Figura 11-4. Personas promedio afectadas por explosión - Red de acero. ............................. 226
Figura 11-5. Personas afectadas por explosión - Red de PE. ................................................. 227
Figura 11-6. Personas expuestas a posible letalidad por nube tóxica. .................................... 227
Figura 11-7. Personas afectadas por radiación térmica - Red de acero. ................................. 228
Figura 11-8. Personas afectadas por radiación térmica - Red de PE. ..................................... 228
Figura 11-9. Costos por explosión - Red de acero. ................................................................. 229
Figura 11-10. Costos por explosión - Red de PE. ................................................................... 229
Figura 11-11. Costos por nube tóxica - Red de acero. ............................................................ 230
Figura 11-12. Costos por nube tóxica- Red de PE .................................................................. 230
Figura 11-13. Costos por radiación térmica - Red de acero. ................................................... 231
Figura 11-14. Costos por radiación térmica - Red de PE. ....................................................... 231
Figura 12-1. Modelo general de cálculo de amenaza .............................................................. 236
Figura 12-2. Factores para el cálculo de amenaza en estaciones de regulación ..................... 236
Figura 12-3. Amenaza absoluta para cada estación................................................................ 238
Figura 12-4. Matriz de riesgo utilizada para cálculo de riesgo en estaciones de regulación (esta
es la misma matriz que se utilizó para tuberías) ...................................................................... 245
Figura 12-5. Mapa de evaluación de riesgo para las estaciones reguladoras. ........................ 249
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
13
Lista de Tablas
Tabla 4-1 - Resumen de la información reportada en sigNatural ...............................................24
Tabla 4-2 - Información de segmentos de la red de alta y media presión ..................................26
Tabla 5-1 - Categorías de las observaciones de elementos nuevos ..........................................29
Tabla 6-1 Síntesis de normas que se relacionan con la gestión de riesgos y la operación de los
sistemas de transporte y distribución de gas natural .................................................................42
Tabla 8-1. Inventario de mecanismos de exposición. ................................................................50
Tabla 8-2. Inventario de mecanismos de prevención. ...............................................................51
Tabla 8-3. Esquema de categorías y puntajes para los mecanismos de exposición. ................52
Tabla 8-4. Esquema de factores multiplicadores para los mecanismos de prevención. ............52
Tabla 8-5. Mecanismos del índice de exposición a. Degradación, que actúan sobre un
segmento de tubería metálica enterrada. ..................................................................................54
Tabla 8-6. Importancias de los mecanismos que participan en el índice de exposición a. .........55
Tabla 8-7. Mecanismos de exposición y prevención del índice de exposición a. .......................55
Tabla 8-8. Agrupación de incidentes por causa de las bases de datos utilizadas. .....................61
Tabla 8-9 Agrupación de incidentes según el mecanismo de exposición que los generó.
Incidentes reportados por PHMSA para la amenaza Fuerzas naturales. ..................................62
Tabla 8-10. Importancia de cada índice de exposición para cada una de las bases de datos
consultadas. ..............................................................................................................................64
Tabla 8-11 Importancia de cada mecanismo de exposición para cada una de las bases de
datos consultadas. ....................................................................................................................70
Tabla 8-12 Importancia definitiva de cada uno de los mecanismos. ..........................................71
Tabla 8-13. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
corrosión atmosférica en los elementos metálicos del sistema. ................................................74
Tabla 8-14. Escala de corrosividad del suelo en función de su resistividad ...............................77
Tabla 8-15. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
corrosión subsuperficial en los elementos metálicos del sistema. .............................................77
Tabla 8-16. Categorías y factores multiplicadores preliminares para la evaluación de la
efectividad de la prevención de la corrosión externa por medio del tipo de revestimiento. ........79
Tabla 8-17. Categorías y factores multiplicadores preliminares para la evaluación de la
efectividad de la prevención de la corrosión externa por medio de la condición del
revestimiento. ...........................................................................................................................80
Tabla 8-18. Categorías y factores multiplicadores para la evaluación de la efectividad de la
prevención de la corrosión externa por medio de protección catódica. .....................................82
Tabla 8-19. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia ..................83
Tabla 8-20. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
mecanismo de corrosión influenciada por acción de microorganismos en la integridad de los
elementos metálicos del sistema...............................................................................................85
Tabla 8-21. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
mecanismo de crecimiento lento de fracturas en la integridad de los elementos plásticos del
sistema. ....................................................................................................................................86
Tabla 8-22. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
trazabilidad y certificados de los materiales en la integridad del sistema. .................................90
Tabla 8-23. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del factor de
seguridad en la integridad del sistema. .....................................................................................92
Tabla 8-24. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la edad de
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
14
los elementos en la integridad del sistema. ...............................................................................93
Tabla 8-25. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
cumplimiento de los criterios técnicos de construcción en la integridad del sistema. ................95
Tabla 8-26. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de los rayos
en la integridad del sistema.......................................................................................................98
Tabla 8-27. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de los sismos
en la integridad del sistema..................................................................................................... 100
Tabla 8-28. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
amenaza por inundaciones en la integridad del sistema. ........................................................ 102
Tabla 8-29. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
amenaza por movimientos en masa. ....................................................................................... 103
Tabla 8-30. Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de eventos de
sobrepresión causados por fallos de equipos en la integridad del sistema. ............................. 106
Tabla 8-31 - Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de eventos de erosión
interna causados por fallos de equipos en la integridad del sistema ....................................... 108
Tabla 8-32. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
densidad poblacional en la integridad del sistema. ................................................................. 112
Tabla 8-33. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
señalización de las tuberías enterradas en la integridad del sistema. ..................................... 112
Tabla 8-34. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del acabado
en la integridad del sistema..................................................................................................... 115
Tabla 8-35. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de las obras
proyectadas en la integridad del sistema. ............................................................................... 117
Tabla 8-36. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
coordinación interinstitucional en la integridad del sistema. .................................................... 118
Tabla 8-37. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
enterramiento de líneas primarias. .......................................................................................... 119
Tabla 8-38. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
enterramiento de líneas secundarias. ..................................................................................... 120
Tabla 8-39. Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de la protección de
tuberías enterradas en la integridad del sistema. .................................................................... 120
Tabla 8-40. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de posibles
impactos a elementos en superficie. ....................................................................................... 123
Tabla 8-41. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza.126
Tabla 8-42. Determinación de los puntajes para la clasificación de amenaza absoluta en
tuberías de acero. ................................................................................................................... 127
Tabla 8-43. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza en
tuberías de acero. ................................................................................................................... 128
Tabla 8-44. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza en
tuberías de polietileno. ............................................................................................................ 128
Tabla 8-45. Registro de fallos entre enero de 2019 y diciembre de 2020. ............................... 135
Tabla 8-46. Tasa de daños normalizada por año y metro de tubería, para todos los diámetros
de la red de distribución. ......................................................................................................... 136
Tabla 8-47. Tasa de fallos definitiva para todos los diámetros de la red de distribución. ......... 137
Tabla 8-48. Factor de corrección por material de la tubería. ................................................... 141
Tabla 8-49. Factor de corrección por diámetro de la tubería. .................................................. 141
Tabla 8-50. Factor de corrección por topografía y terreno. ...................................................... 141
Tabla 8-51. Factor de corrección por licuación. ....................................................................... 142
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15
Tabla 8-52. Velocidades pico en superficie calculadas. .......................................................... 145
Tabla 8-53. Cantidad de fallas por localidad y la probabilidad de que efectivamente sea
necesario hacerlas, después del escenario sísmico evaluado. ............................................... 148
Tabla 9-1. Variable: Ubicación ................................................................................................ 159
Tabla 9-2. Reporte promedio entregado por Vanti S.A. ESP. .................................................. 159
Tabla 9-3. Sustancia Química ................................................................................................. 159
Tabla 9-4. Variables atmosféricas y climatológicas por ciudad. ............................................... 160
Tabla 9-5. Caracterización de las zonas de rugosidad en el proyecto. .................................... 161
Tabla 9-6. Diámetros y distancia entre válvulas reportadas por Vanti S.A. ESP ...................... 161
Tabla 9-7. Condiciones requeridas de rugosidad en el modelo. .............................................. 162
Tabla 9-8 - Presiones de operación en red de transporte promedio y máximo ........................ 163
Tabla 9-9. Tabla de longitudes de tuberías equivalentes. ....................................................... 165
Tabla 9-10 - Criterio de equivalencia de compuestos en mezcla de gas natural. .................... 166
Tabla 9-11. Niveles de peligrosidad por nube de gas toxica.................................................... 168
Tabla 9-12. Niveles de peligrosidad por nube inflamable. ....................................................... 169
Tabla 9-13. Niveles de peligrosidad por explosión. ................................................................. 169
Tabla 9-14. Niveles de peligrosidad por radiación térmica. ..................................................... 170
Tabla 9-15. Ejemplo reporte consolidación de resultados. ...................................................... 173
Tabla 9-16 Estimación de población en función del número de viviendas según NTC 5747 ... 176
Tabla 9-17. Estadísticas de datos ajustados. .......................................................................... 181
Tabla 9-18. Probabilidad de varios estados de daño. (Muhlbauer, Pipeline risk management
manual: ideas, techniques, and resources., 2004) .................................................................. 181
Tabla 9-19. Niveles de impacto de consecuencias propuesto para el receptor personas. ....... 182
Tabla 9-20. Vulnerabilidad estructural ante la exposición a ondas de sobrepresión debido a un
escenario de explosión. ......................................................................................................... 187
Tabla 9-21. Calificación importancia. ...................................................................................... 190
Tabla 9-22. Pesos sobre la calificación de vulnerabilidad. ...................................................... 190
Tabla 9-23. Calificación por tipo de sistema estructural. ......................................................... 190
Tabla 9-24. Calificación por tipo de sistema de muros. ........................................................... 191
Tabla 9-25. Calificación por antigüedad de construcción. ....................................................... 191
Tabla 9-26. Calificación por número de pisos de la estructura. ............................................... 191
Tabla 9-27. Matriz de calificación de consecuencias sobre las edificaciones. ......................... 192
Tabla 9-28. Niveles de impacto de consecuencias propuesto para el receptor infraestructura.
............................................................................................................................................... 195
Tabla 9-29 - Resumen de resultados, receptor personas para red de alta y media presión. ... 201
Tabla 9-30 - Resumen de resultados, receptor personas para red de alta presión. ................. 202
Tabla 9-31 - Resumen de resultados, receptor personas para red de media presión. ............. 202
Tabla 9-32 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de alta y media presión.
............................................................................................................................................... 203
Tabla 9-33 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de alta presión. ......... 203
Tabla 9-34 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de media presión. ..... 204
Tabla 11-1 Descripción de los subfactores de costo. .............................................................. 212
Tabla 11-2. Daños considerados por escenario ...................................................................... 214
Tabla 11-3. Porcentaje de costo por infraestructura ................................................................ 218
Tabla 11-4. Costo reposición tubería 14” en acero, ajustados a 2020 ..................................... 218
Tabla 11-5. Costo reposición tubería ¾” en polietileno, ajustados a 2020 ............................... 219
Tabla 11-6. Volumen de gas liberado ...................................................................................... 220
Tabla 11-7. Caudal promedio por tipo de tubería .................................................................... 220
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16
Tabla 11-8. Porcentaje de multa ............................................................................................. 222
Tabla 11-9. Costo de Indemnizaciones ................................................................................... 223
Tabla 11-10. Radios equivalentes de consecuencia para las tuberías de 14" en acero y de 6" en
PE ........................................................................................................................................... 224
Tabla 11-11 Probabilidades de afectación - Escenario explosión. ........................................... 225
Tabla 11-12. Probabilidades de afectación - Escenario nube tóxica. ....................................... 225
Tabla 11-13. Probabilidades de afectación - Escenario radiación térmica ............................... 225
Tabla 11-14. Resumen costos evento más costoso ................................................................ 232
Tabla 12-1. Categorías y puntajes para calificación de amenaza en estaciones de regulación
............................................................................................................................................... 237
Tabla 12-2. Puntajes definidos para calificación de amenaza absoluta ................................... 237
Tabla 12-3. Niveles de amenaza para clasificación de estaciones de regulación .................... 238
Tabla 12-4. Número de estaciones de regulación en cada categoría de amenaza absoluta. .. 239
Tabla 12-5. Valor de amenaza total en las estaciones de análisis........................................... 239
Tabla 12-6. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (válvula de seguridad). .. 240
Tabla 12-7. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Tipo de medidor) .......... 240
Tabla 12-8. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (manómetro diferencial de
filtro) ........................................................................................................................................ 241
Tabla 12-9. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Tren de respaldo) ......... 241
Tabla 12-10. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Religamiento estaciones)
............................................................................................................................................... 242
Tabla 12-11. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Inundaciones) ............. 242
Tabla 12-12. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (movimientos en masa)243
Tabla 12-13. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (sismos) ....................... 243
Tabla 12-14. categorías y puntajes para calificación de vulnerabilidad en estaciones de
regulación ............................................................................................................................... 244
Tabla 12-15. Niveles de vulnerabilidad para clasificación de estaciones de regulación ........... 244
Tabla 12-16. Calificación de riesgo en estaciones de regulación de distrito. ........................... 245
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17
GLOSARIO
A
● Amenaza: proceso que tiene la capacidad de generar daños en el sistema. Daños que en
ausencia de medidas de mitigación y en un escenario de resistencia insuficiente pueden
conducir a la falla. También se usa este término para nombrar la probabilidad de
ocurrencia del proceso o procesos con capacidad de generar falla.
● Área de altas consecuencias: áreas localizadas sobre una línea de transporte de gas
natural, en donde una fuga de la tubería puede generar afectaciones severas.
C
- Consecuencia de falla (CoF): es la medida de las pérdidas que debe asumir el sistema
en un escenario dado. En el contexto del transporte de hidrocarburos las consecuencias
de rupturas y fugas incluyen: lesiones y muertes, daños ambientales, interrupciones en el
servicio, entre otras.
● Corrosión: es una degradación de la capacidad que los conductos tienen para soportar
las presiones propias del transporte de los productos por efecto de un proceso químico.
Se presenta cuando una superficie entra en contacto con un medio corrosivo.
● Componente: es el término que agrupa todas las partes del sistema que no son
segmentos de tubería: válvulas, tanques, compresores, reguladores, etc.
D
● Daño: es el producto de la exposición del componente o segmento a una amenaza. No
genera falla inmediata, pero puede causar una reducción en la resistencia en futuros
eventos y puede acelerar o detonar otros mecanismos de falla.
E
● Edad: tiempo en servicio de un componente o segmento.
● Enfoque: para los efectos de este documento se reduce el alcance de este término a dos
opciones de cálculo de riesgo: (1) relativo y (2) absoluto.
● Evento: es el resultado de la exposición de uno (o varios) segmentos o componentes del
sistema a la acción de una o más amenazas.
● Escenario de falla: es la secuencia de eventos que puede llevar a la falla de un
componente o segmento.
● Expertos en la materia (SME): individuos que tienen experiencia en un área específica.
● Exposición: describe y cuantifica la agresividad de las fuerzas que pueden precipitar la
falla (amenazas) de un componente o segmento. Es la cuantificación de la “magnitud del
ataque” que debe soportar el componente o segmento.
F
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
18
● Falla: es la incapacidad de un componente o segmento de cumplir satisfactoriamente con
la función para la que fue diseñada. En el marco de este proyecto se denominará falla al
escape de gas, producto de una fisura o ruptura de la tubería.
● Frecuencia de ocurrencia: es la representación de la incidencia de un evento sobre un
componente o segmento durante cierto periodo. Se puede determinar como el tiempo
medio de ocurrencia de un evento.
I
● Integridad: es la capacidad permanente de un sistema para mantener las características
estructurales para el transporte de gas en forma segura y confiable.
M
● Mecanismo de falla: es el proceso que lleva al material a un modo de falla determinado:
corrosión, impacto, fractura, etc.
● Medidas mitigativas: ver mitigación.
● Medidas preventivas: son las acciones y medidas implementadas para evitar el efecto de
la exposición de un componente o segmento a una amenaza.
● Modo de falla: forma en la que el material falla: dúctil o frágil. Con relación a la falla de un
segmento, hace referencia al tipo y magnitud o severidad de la ruptura del segmento.
● Mitigación: son las medidas diseñadas para bloquear o reducir el efecto de una amenaza
sobre un componente o segmento, así mismo incluye la medición de la efectividad de
dichas medidas.
N
• Nivel de peligrosidad o de consecuencias consecuencias (LOC: Level of Consecuences):
Se emplea para los análisis de consecuencias de la falla en función de la distancia al
punto donde se origina.
P
● Probabilidad de falla (PoF): grado de certeza que se tiene la ocurrencia de una falla en
un periodo especificado.
● Pérdidas esperadas (EL): es una medida monetaria del riesgo absoluto que combina
magnitud de las consecuencias de los escenarios de falla y sus probabilidades en un sólo
valor de pérdidas para un periodo de tiempo.
● Peso: medida de la importancia relativa que tiene un mecanismo de exposición en la
condición global de los elementos. Los pesos de cada mecanismo están asociados al
material en el que están construidos, y son determinados a partir del análisis de bases de
datos y de la aplicación de encuestas a expertos en la operación del sistema.
● Puntaje: herramienta que apunta a establecer una escala de comparación de la condición
de exposición. En esta metodología los puntajes varían entre 0 y 100, en donde 100
representa la condición menos favorable para la integridad del elemento, es decir, la
condición de mayor amenaza. El resultado final de la metodología es una base de datos
en la que a cada elemento del sistema tiene un puntaje asociado.
R
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
19
● Radios de impacto potencial (RIP): Distancias hasta las cuales se pueden presentar
daños de distinta intensidad por la fuga, ignición, o explosión de gas.
● Resistencia: medida de la capacidad del componente o segmento para soportar la
exposición a una (o varias) amenazas sin llegar a la falla.
● Receptores: cualquier individuo o elemento que pueda resultar afectado por la falla del
sistema.
● Riesgo absoluto: ver pérdidas esperadas.
● Riesgo relativo: medida comparativa que permite identificar en qué segmentos y
componentes del sistema el riesgo es mayor.
S
● Segmento: longitud de la línea de transporte que tiene características únicas en una
ubicación geográfica específica.
T
● Tiempo a la falla (TTF): tiempo estimado durante el que el componente o segmento puede
soportar la exposición sin fallar.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
20
1 Introducción y resumen ejecutivo
La red de distribución de gas natural de gas natural de Vanti S.A. ESP en las ciudades de Bogotá,
Soacha y Sibaté es un sistema conformado por 392 km de tubería de acero, 12.967 km de tubería
de polietileno y 111 estaciones de regulación. El gas natural es un material combustible y por tal
razón, en caso de fugas pueden presentarse eventos de emanación de gas sin mayores
consecuencias, que corresponde a los incidentes más usuales, pero también pueden presentarse
eventos de mayor impacto como nube tóxica, ignición o explosión, que generen daños severos
a las personas, a la infraestructura o al medio ambiente. El desarrollo de un estudio de riesgo
como el que aquí se presenta busca identificar, de manera objetiva y con una metodología
estructurada, las condiciones de riesgo de la red y de sus componentes, a partir de la información
sobre aspectos propios de las características técnicas y operativas de la red, como de las
condiciones de eventos externos que la puedan afectar.
El modelo conceptual para el cálculo y análisis del riesgo se basa en tres aspectos principales:
el primero de ellos consiste en determinar la amenaza sobre la red, es decir, en identificar cuáles
son los distintos factores que pueden dar origen a un daño o una rotura en algún elemento de la
red y que debido ello se presente una fuga de gas. El segundo aspecto que se evalúa
corresponde a las consecuencias que se pueden derivar del incidente que también se puede
entender como la vulnerabilidad de los elementos expuestos en la propia red y en sus
alrededores en función del tipo de proceso que se presente (nube tóxica, radiación térmica o
explosión) y el tercer factor es el cálculo mismo del riesgo, que en este caso se realiza mediante
una matriz que combina las condiciones de amenaza y de vulnerabilidad y a partir de ello,
establece unas calificaciones del riesgo. Los valores calculados de riesgo son de tipo
determinístico, que se basan en modelos físicos, cuyas variables se caracterizan de manera
cuantitativa. Este procedimiento permitió realizar una evaluación de riesgo absoluto, es decir,
que representa de forma cercana a la realidad, las condiciones de riesgo de la red, a partir de las
variables de entrada.
El resultado final del estudio es el Mapa de Riesgo, a partir del cual es posible identificar, en un
sistema de información geográfica (SIG), la clasificación de las condiciones de riesgo de
cualquier elemento de la red. Sin embargo, más que el propio resultado del mapa, se desarrolló
todo el modelo conceptual de cálculo e integración de las múltiples variables que intervienen. Las
ponderaciones de incidencia de las variables se definieron inicialmente a partir de la información
estadística de eventos en redes de Europa y Estados Unidos, pero se ajustaron de manera
conjunta, con el grupo de expertos de Vanti S.A. ESP, de acuerdo con las condiciones locales
de operación del sistema y con las características del entorno.
El modelo conceptual de análisis se basó en la norma NTC-5747 de 2016 sobre gestión de
integridad de gasoductos y en varias referencias bibliográficas, dentro de las que se destacan de
manera principal las de Muhlbauer (2004, 2015) para los estudios de amenaza y las del software
ALHOJA® de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos para el análisis de
consecuencias. El modelo cartográfico se desarrolló en software Arc-Gis y se dejó abierto para
que permita la actualización de la información y la modelación actualizada de la misma.
Los resultados generales permitieron identificar que el 80% de la red de acero se clasifica en
condición de riesgo muy bajo, bajo y moderado, mientras que el 19% se clasifica en condición
de riesgo alto y el 1% en riesgo muy alto. En la red de polietileno no se presentan tuberías en
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
21
riesgo alto ni muy alto, el 86% se clasifica en condición de riesgo muy bajo y bajo y el 14% en
condición de riesgo moderado.
Con el fin de identificar el posible comportamiento de la red ante un eventual sismo de gran
magnitud (con periodo de retorno de 475 años), se realizó la modelación de las roturas que se
pueden generar. Esta modelación se realizó en función de la velocidad que sufre el suelo durante
el sismo y se basó en modelos disponibles en la literatura que han sido desarrollados a partir de
la revisión detallada de fallas ocurridas en otros países. Los modelos propuestos presentan alta
dispersión en sus resultados. No obstante, permiten identificar un valor medio del orden de 2600
fallas en tuberías para la ciudad de Bogotá, muchas de las cuales pueden generar simplemente
fugas menores ya que las tuberías que tienden a romperse son las de polietileno de poco
diámetro, pero eventualmente también se pueden presentar eventos mayores.
Como complemento de las evaluaciones de riesgo, se realizaron modelaciones de las posibles
consecuencias de distintos tipos de eventos, en términos de personas potencialmente expuestas
a letalidad, lesiones graves y lesiones leves y en términos de pérdidas económicas potenciales.
Estos resultados permiten tener un estimativo de consecuencias máximas probables, lo cual es
de gran utilidad en los procesos de gestión que busquen minimizar las posibilidades de que se
lleguen a presentar tales eventos.
El estudio plantea una serie de recomendaciones para reducir las condiciones de riesgo. En
primer lugar, las recomendaciones sobre la gestión de la infraestructura se orientan a reducir los
principales factores identificados como generadores de amenaza a la red, tales como los daños
causados por terceros y esto se logra, en el caso de las tuberías de acero, enterrando la tubería
que actualmente está en superficie y en el caso de la tubería de polietileno, mejorando la
señalización y mejorando los niveles de comunicación y coordinación que tiene Vanti con las
distintas empresas de servicios públicos y con las entidades que adelantan obras públicas.
También se identificó que los efectos de sobrepresión pueden generar daños en las tuberías y
en este caso se recomienda realizar intervenciones en las estaciones de regulación actualizando
algunos de sus elementos y ampliando los niveles de control automático del sistema SCADA.
El segundo tipo de recomendaciones principales corresponde a aquellas relacionadas con el
manejo y actualización de la información, pues una importante cantidad de información sobre la
red no está completa, principalmente de la red más antigua y en este sentido se recomienda
formular un plan de verificación en campo, mediante apiques, en los que se puedan identificar o
verificar datos como la profundidad, las características y estado de la tubería, del tipo de material
de relleno y del tipo de cobertura. Este aspecto de toma de información en campo es de gran
utilidad tanto para reducir la condición de riesgo evaluada como para todo el proceso de gestión
de integridad de la red. El tercer tipo de recomendaciones se relaciona con la gestión del modelo
pues el mismo debe ser manejado y actualizado por un equipo experto en gestión de información
geográfica y deben adoptarse ciertos protocolos de seguridad y unicidad de la información.
Adicionalmente se recomienda realizar actualizaciones periódicas de las modificaciones que se
realizan a la red.
Finalmente, como cualquier modelo que busca aproximarse a una realidad muy compleja, el aquí
desarrollado tiene sus alcances y limitaciones, estas últimas asociadas a la información
disponible, a la necesidad de establecer aproximaciones sobre los efectos relativos de cada
variable y a la necesidad de suponer escenarios que tienen intrínsecamente un considerable
margen de incertidumbre. Los modelos desarrollados en este proyecto se trabajan a una escala
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
22
de ciudad que permiten principalmente la toma de decisiones a esta misma escala, pues los
resultados son de carácter macro y general. Los modelos presentados están orientados a la
definición de políticas de gestión del riesgo de la red y no a la evaluación puntual de la integridad
del sistema de distribución. A pesar de ello, el estudio logra representar de forma clara y
consistente las condiciones de amenaza, vulnerabilidad y riesgo de la red, por lo que se
constituye en una herramienta muy potente para apoyar los procesos de gestión de integridad.
Además, la metodología se enmarca en las normatividades nacionales e internacionales de
gestión integral de riesgos, tendientes a lograr una operación segura de la red, lo cual es muy
importante dados los efectos tan significativos que pueden representar sobre las personas y
sobre la infraestructura un eventual accidente de gran impacto.
2 Objetivos
2.1 Objetivo general
Establecer el mapa de riesgos del sistema de distribución de gas natural, en el ámbito de las
distribuidoras del Grupo VANTI S.A. ESP, tomando como referencia los criterios y metodología
establecidos en la norma NTC 5747 Gestión Integridad de Gasoductos
2.2 Objetivos específicos
- Categorizar los riesgos de acuerdo con las zonas geográficas
- Identificar las amenazas y vulnerabilidad del sistema de distribución
- Integrar la información en una sola base de consulta
- Contar con un modelo que permita la actualización de los riesgos y vulnerabilidad
- Definir el plan de calidad a seguir y sus indicadores que garantice la mejora continua del
plan de gestión de activos e integridad.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
23
3 Alcances y limitaciones del estudio
El estudio de riesgos que se desarrolló en este proyecto se basa en la norma técnica NTC 5747
de gestión de integridad de gasoductos y en información bibliográfica de referencia. Este modelo
considera una serie de parámetros que pueden generar daños sobre la tubería, designados como
mecanismos de exposición y otra serie de parámetros que sirven de protección a la tubería,
identificados como mecanismos de prevención de la amenaza. Tales parámetros se califican con
base en datos técnicos de las tuberías, en condiciones de operación de la red, en registros
históricos de eventos tanto de la propia red de Vanti como de redes en otras partes del mundo,
en los posibles daños causados por terceros, en los mapas de amenazas naturales disponibles
y en criterio de expertos, por lo cual, a pesar de representar de la manera más objetiva las posible
las condiciones de amenaza del sistema, existe incertidumbre inherente en cada una de las
variables y en sus ponderaciones, por lo cual pueden presentarse divergencias con los
comportamientos que ocurran en la red y en los eventuales escenarios de daños.
Los cálculos de consecuencias posibles, derivados de una eventual falla de alguna de las
tuberías, igualmente se basan en modelos físicos, que parten de ciertas hipótesis de
comportamiento como son la composición química del gas natural, la presión de operación, el
caudal, las características hidrometereológicas de la zona, especialmente la dirección del viento
y la temperatura, la densidad de población y otras condiciones particulares del entorno. Estas
variables pueden cambiar en función del tiempo y del punto de evaluación, de tal manera que el
mapa de vulnerabilidad presenta unas condiciones generales de consecuencias potenciales que
se generarían por un evento de explosión, ignición o nube tóxica, que sirven de orientación
respecto a las posibles consecuencias, pero que pueden presentar discrepancias importantes de
un evento a otro.
Los elementos que son objeto de análisis en este estudio son las estaciones de regulación de
presión y las redes de distribución de acero o de alta presión y de polietileno o de media presión.
No hacen parte del estudio las redes de transporte de gas hasta las estaciones de entrada o City
Gates ni las redes de acometidas domiciliarias o industriales. Esta aclaración es de gran
importancia ya que muchos eventos que generan riesgo se presentan en las acometidas o en las
instalaciones internas por problemas de instalación o de incorrecta operación, por lo cual se
reitera su análisis está por fuera de los alcances del presente estudio.
Finalmente, el riesgo, o más precisamente, el mapa de riesgo, que resulta de la combinación de
los resultados de las evaluaciones de amenaza y de consecuencias, representa una serie de
características que hacen que algunas zonas de la red representen mayor o menor nivel de
peligrosidad en la operación y que los daños o consecuencias que se presenten por eventuales
fallas probablemente sean de mayor o menor impacto, según el sector en el que se localicen.
Los mapas de riesgo constituyen por lo tanto una muy valiosa herramienta de gestión, que
buscan identificar las posibles condiciones de peligro sobre la población y la infraestructura y con
ello permitir al operador gestionar de manera racional sus prioridades de operación,
mantenimiento y expansión, además de mantener toda la información tanto operativa como
cartográfica, en una sola base de datos georreferenciada que permite su continua actualización
y verificación.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
24
4 Delimitación de la zona de estudio y características de la red de
distribución
El área de estudio corresponde a la red de distribución de gas natural de la ciudad de Bogotá y
los municipios de Soacha y Sibaté. Esta red está conformada por 392 km de tubería de acero,
12.967 km de tubería de polietileno y 111 estaciones de regulación. El área total de estudio es
de 696,28 km2, de la cual se divide entre Bogotá con 544,36 km2, Soacha con 64,39 km2 y Sibaté
con 87,53 km2. En la Figura 4-1 se pueden observar los límites políticos que delimitan los tres
municipios.
Vanti S.A. ESP cuenta con un sistema de información geográfico georreferenciado, denominado
internamente como sigNatural. Este sistema cuenta con información de una serie de elementos
como ductos, estaciones, reducciones, tapones, uniones y válvulas. El estado de información de
cada uno de estos elementos se presenta en la Tabla 4-1.
Figura 4-1 - Delimitación de la zona de estudio
Elaboración propia
Tabla 4-1 - Resumen de la información reportada en sigNatural
CAPA CAMPO ELEMENTOS SIN INFORMACIÓN % SIN INFORMACIÓN
Ductos (RedGN) Año (fecha de construcción) 263985 56%
Diámetro 0 0%
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
25
CAPA CAMPO ELEMENTOS SIN INFORMACIÓN % SIN INFORMACIÓN
Estado 0 0%
¿Habilitada? 24342 5%
Índice de gestión 434521 92%
Profundidad 53675 11%
RDE 68437 15%
Revestimiento/Resina 69938 15%
Tipo 0 0%
Unidad constructiva 303403 65%
Estaciones
Año (fecha de construcción) 2141 52%
Caudal 0 0%
Estado 0 0%
¿Habilitada? 2266 55%
Material 14 0%
Monitoreada 2837 69%
Tipo* 0 0%
Reducciones Tipo 0 0%
Tapones Estado 40464 33%
Tipo* 0 0%
Uniones
Estado* 280546 100%
Subtipo* 0 0%
Tipo* 0 0%
Válvulas
Actuador 26645 100%
Año (fecha de construcción) 4084 15%
Diámetro 0 0%
Estado 0 0%
Estado de mantenimiento 3837 14%
Georreferenciado 5212 20%
índice de gestión 19778 74%
Monitoreada 26568 100%
Operatividad 3885 15%
Situación en terreno 3834 14%
Tipo 0 0%
Elaboración propia
En cuanto a la red de tuberías, se encontró que la unidad que contaba con el mayor nivel de
detalle de información correspondía a la denominada “segmento”. Esta unidad no tiene una
longitud uniforme, sino que obedece a procesos de diseño y de construcción que se han ido
adelantando y consignando en la base de datos a través del tiempo, pero tiene la ventaja de que
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
26
además de contar con la información relevante, está claramente georreferenciada y esto es de
la mayor importancia para poder adelantar la modelación de las condiciones de riesgo que se
realizan en este proyecto.
En el área de estudio se evaluaron trescientos noventa y cuatro mil quinientos un (394501)
segmentos de tubería, de los cuales cuatro mil quinientos cuarenta y seis (4546) corresponden
a tubería de acero y trescientos ochenta y nueve mil novecientos cincuenta y cinco (389955)
corresponden a tubería de polietileno. En la Tabla 4-2 se presenta la información básica de la
red que se evaluó en el marco del desarrollo del proyecto. Así mismo en la Figura 4-2 se presenta
su ubicación con relación a la zona de estudio.
Tabla 4-2 - Información de segmentos de la red de alta y media presión
Red Vanti
S.A. ESP
S.A. ESP
Tipo de
red
Material de
la red
Total de
segmentos
Segmentos Estado
Bogotá Soacha Sibaté Construida Diseñada Deshabilitada
Red tubería
Media
presión Polietileno 389955 346972 38550 4433 365866 24089 0
Red tubería
Alta
presión Acero 4546 4173 341 32 4286 260 0
Elaboración propia
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
27
Figura 4-2 - Segmentos de tubería de red de alta y media presión que se evaluaron en el proyecto.
Elaboración propia
De manera complementaria en el presente estudio se realizó la evaluación de las condiciones de
amenaza de las estaciones de regulación y Citygates. En la Figura 4-3 se presenta la ubicación
de las estaciones en relación con la zona de estudio.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
28
Figura 4-3 – Estaciones reguladoras de presión que se evaluaron en el proyecto.
Elaboración propia
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
29
5 Cartografía básica y estructurada
5.1 Actualización cartográfica
La evaluación de la información cartográfica de la base de datos sigNatural se realizó verificando
la concordancia geográfica de los objetos de los grupos de “cartografia_basica” y
“cartografica_estructurada”, con la información de las bases de datos oficiales de acceso libre.
La información se actualizó de acuerdo con los lineamientos establecidos por la Empresa, y
siguiendo las sugerencias y retroalimentación que se dio a través de las reuniones del proyecto.
Así mismo, se generó el catálogo de objetos el cual contiene las definiciones y descripciones de
los objetos, atributos, relaciones y operaciones, creados o modificados.
El proceso de actualización de información geográfica se enfocó en identificar los elementos
nuevos de los objetos Hidrografía, Sardinel, Ferrocarril, Parques, Lotes y Manzanas de los
grupos de cartografía básica y cartografía estructurada de Vanti S.A. ESP S.A. ESP; asimismo,
se anexaron a estos grupos objetos nuevos como red eléctrica, red de acueducto, red de
alcantarillado y perímetro urbano. Anexo, se entrega el catálogo de objetos de la base de datos
SigNatural, en el cual se documenta la actualización de dichas capas.
Debido a las inconsistencias de traslape geográfico entre los objetos de fuentes oficiales y los de
la Empresa, se vio la necesidad de utilizar el atributo OBSERVACIONES para hacer claridad
sobre las características del atributo CAMBIO y su dominio NUEVA.
Las observaciones asociadas a los elementos nuevos de los objetos actualizados se agrupan en
siete (7) categorías como se muestra en la Tabla 5-1:
Tabla 5-1 - Categorías de las observaciones de elementos nuevos
Observación Descripción
Falta identificar zonas Son aquellos elementos que no están completamente definidos en el objeto
de Vanti S.A. ESP.
Geometría diferente Son aquellos elementos que no están claramente definidos en el objeto de
Vanti S.A. ESP.
Fuera de zona estudio Son aquellos elementos que no se encuentran dentro del área de estudio y
pertenecen a alguno de los municipios.
Orientación diferente Son aquellos elementos cuya geometría se encuentra rotada en el eje X o
el eje Y respecto al objeto de Vanti S.A. ESP.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
30
Observación Descripción
Sin sección
Son aquellos elementos que no están definidos en el objeto de Vanti S.A.
ESP, debido a que no tienen asociado un código de Sección (sectorización),
pero se encuentran dentro de la zona de estudio.
Sin sector
Son aquellos elementos que no están definidos en el objeto de Vanti S.A.
ESP, debido a que no tienen asociado un código de sector (sectorización),
pero se encuentran dentro de la zona de estudio.
Varios
Son aquellos elementos que no están definidos en el objeto de Vanti S.A.
ESP, que corresponden a instituciones (colegios, Universidades, centros de
salud, etc.), industrias (Cemex, Argos), comercios (centros comerciales,
club social, supermercados), parqueaderos y/o entidades públicas.
Elaboración propia
En el Anexo A se presenta el detalle de la actualización de los objetos hidrografía, ferrocarril,
parques, sardinel, manzana y lote.
5.2 Capas para el modelo de evaluación relativa de amenaza
Se estructuró un nuevo grupo denominado cartografía temática, en la cual se encuentran parte
de los insumos para la evaluación del modelo de evaluación con puntajes, los cuales son: a)
densidad de población, b) macroproyectos futuros, c) frentes de obra, d) amenaza por
movimiento en masa, e) amenaza por inundación, f) amenaza por respuesta sísmica, g)
protección catódica, h) resistividad del terreno e i) revestimiento de la tubería.
Para el objeto de densidad de población, se utilizó como fuente los datos dispuestos por el
Departamento Administrativo Nacional de Estadística – DANE, específicamente los microdatos
del Censo Nacional de Población y Vivienda - CNPV – 2018; los cuales se estructuraron para
poder ser representados geográficamente (ver Figura 5-1).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
31
Figura 5-1 - Objeto de densidad de población
Elaboración propia a partir de información DANE 2018
Por otro lado, para el objeto de macroproyectos futuros se utilizó como fuente de datos la
información disponible en el POMCA del rio Bogotá1, mientras que para los frentes de obra se
utilizó la capa de obras distritales, disponible por la Secretaría General de la Alcaldía Mayor de
Bogotá D.C actualizadas al año 2019 (ver Figura 5-2). Para los municipios de Soacha y Sibaté
no se anexa información relacionada con obras, puesto que información de datos oficiales no se
encuentra disponible en las plataformas para búsqueda y descarga de datos abiertos de
entidades oficiales, como son: Alcaldías, la Infraestructura de Datos Espaciales Regional IDER, La
gobernación de Cundinamarca, entre otros.
1 Los datos se registran al año 2019, en el cual se realizó la aprobación de la actualización del POMCA río
Bogotá.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
32
Figura 5-2 - Objetos de frente de obra y macroproyectos futuros
Elaboración propia a partir de información de POMCA río Bogotá (CAR, 2019)
Para climas y fuerza naturales, se anexa el objeto amenaza por inundación, cuyos datos fueron
obtenidos del POMCA del río Bogotá, elaborado por la Corporación Autónoma Regional – CAR,
para los municipios de Soacha y Sibaté, mientras que para Bogotá se utilizó la información
disponible El Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático – IDIGER, cuya última
actualización fue establecida en la Resolución 1641 de 2020 (ver Figura 5-3).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
33
Figura 5-3- Objeto amenaza por inundación
Elaboración propia a partir de POMCA río Bogotá (CAR, 2019)
Para el objeto de amenaza por movimiento en masa se utilizó como fuente de datos para Bogotá
la información disponible en La Infraestructura de Datos Espaciales del Distrito Capital -IDECA
por El Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático – IDIGER, el objeto empleado
fue AmenazaMovMasaUrbano del año 2016; mientras que, para los municipios de Sibaté y
Soacha, se empleó la información disponible por la Corporación Autónoma Regional – CAR y la
entregada por cada una de las Alcaldías (ver Figura 5-4).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
34
Figura 5-4 -Objeto amenaza por movimiento en masa
Elaboración propia a partir de información de IDIGER (2016) para la ciudad de Bogotá, Alcaldía
(2018) para Soacha y CAR (2019) para Sibaté
Así mismo, se adicionó el objeto de respuesta sísmica, como fuente de datos para la ciudad
Bogotá, se empleó la información disponible en La Infraestructura de Datos Espaciales del
Distrito Capital - IDECA por El Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático –
IDIGER, el objeto empleado fue Respuesta_Sísmica del año 2010. Por su parte, para los
municipios de Soacha y Sibaté que no cuentan con estudio de microzonificación sísmica, se optó
por obtener el parámetro FV, por medio del uso de la capa de Unidades Geológicas Superficiales
(ver Figura 5-5).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
35
Figura 5-5 -Objeto de respuesta sísmica
Elaboración propia a partir de información de IDIGER (2010) para Bogotá, y valo res de FV para
Soacha y Sibaté.
Adicionalmente, se incluyeron los objetos de resistividad, revestimiento y protección catódica de
la red, los cuales se generaron a partir de la información oficial suministrada por Vanti S.A. ESP
S.A. ESP (ver Figura 5-6).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
36
Figura 5-6 – Objetos protección catódica, resistividad y revestimiento generados con datos
proporcionados por Vanti S.A. ESP
Elaboración propia
5.3 Capas para el modelo de evaluación de consecuencias
Para el modelo de evaluación de vulnerabilidad (consecuencias), se requiere como insumo los
objetos de edificaciones, densidad de predios, cobertura vegetal de humedales, zonas de
protección hídrica y de densidad de población, el cual comparte con el modelo de evaluación
relativa de amenaza.
El objeto edificaciones para la ciudad de Bogotá, está conformado por la capa construcciones y
parte de los atributos de la tabla predios, disponible en La Infraestructura de Datos Espaciales
del Distrito Capital - IDECA por la Unidad Administrativa Especial de Catastro Distrital - UAECD
1. Mientras que para los municipios de Soacha y Sibaté se utilizaron los objetos de
construcciones disponibles por el instituto Geográfico Agustín Codazzi – IGAC, y algunos datos
de viviendas de los microdatos del Censo Nacional de Población y Vivienda - CNPV – 2018
disponibles por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística – DANE (ver Figura 5-7).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
37
Figura 5-7 - Objeto edificación para infraestructura
Elaboración propia a partir de fuente IDECA
Para el objeto de densidad de predios se utilizó como insumo el objeto lotes del grupo de
cartografía básica, el cual fue estructurado y modificado para representar el atributo de numero
de predios por hectárea (ver Figura 5-8).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
38
Figura 5-8 - Objeto densidad de predios para infraestructura
Elaboración propia
Asimismo, se adiciona el objeto cobertura vegetal de humedales, como fuente de datos para la
ciudad de Bogotá se utilizó Cobertura vegetal en humedales disponible por la Secretaría Distrital
de Ambiente-SDA en IDECA; mientras que para los municipios de Soacha y Sibaté se utilizó la
capa de humedales del año 2010, dispuesta en el SIAC por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible -MADS (ver Figura 5-9).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
39
Figura 5-9 - Objeto cobertura vegetal de humedales para ambiente
Elaboración propia a partir de POMCA río Bogotá (CAR, 2019)
Finalmente, el objeto zonas de protección hídrica, se estructuró a partir de la información
dispuesta en el POMCA Río Bogotá por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca-
CAR, cuya fuente inicial es zonas de reserva hídrica del Sistema de Parques Nacionales
Naturales (ver Figura 5-10).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
40
Figura 5-10 - Objeto Zonas de reserva hídrica para ambiente
Elaboración propia a partir de POMCA río Bogotá (CAR, 2019)
La geodatabase actualizada, así como el catálogo de objetos en su versión final se entregan
como parte de este documento en el Anexo B.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
41
6 Marco regulatorio de la gestión del riesgo en sistemas de
conducción de gas
La realización de un modelo de riesgo como el que se adelanta en este proyecto se enmarca en
la Ley 1523 de 2012 sobre gestión de riesgos que establece y adopta la política nacional de
gestión de riesgos. Esta ley general define y establece el Sistema Nacional de Gestión de Riesgo
de Desastres (SNGRD) y establece que todas las entidades, tanto públicas como privadas tienen
responsabilidades con relación a la prevención de los riesgos derivados de sus propias
actividades, en lo que se conoce como riesgo tecnológico.
El SNGRD se enmarca en declaraciones de la Constitución Política de Colombia que en el inciso
2° del artículo 2° dispone: las autoridades de la República están instituidas para proteger a todas
las personas residentes en Colombia en su vida, honra, bienes, creencias y demás derechos,
libertades y para asegurar el cumplimiento de los deberes sociales del Estado y de los
particulares, el Sistema se erige como la articulación de las entidades del Estado, el sector
privado y la comunidad con el propósito fundamental de proteger la vida, los bienes, la cultura de
la comunidad y un ambiente sano en donde se procure un desarrollo sostenible. En este mismo
documento de Plan de Gestión de riesgos se indica se señala en el artículo 2º respecto a las
responsabilidades: “La gestión del riesgo es responsabilidad de todas las autoridades y de los
habitantes del territorio colombiano. En cumplimiento de esta responsabilidad, las entidades
públicas, privadas y comunitarias desarrollarán y ejecutarán los procesos de gestión del riesgo,
entiéndase: conocimiento del riesgo, reducción del riesgo y manejo de desastres, en el marco de
sus competencias, su ámbito de actuación y su jurisdicción, como componentes del Sistema
Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres”.
En el artículo 3 se indica que el SNGRD se fundamenta en los siguientes principios: 1) principio
de igualdad, 2) principio de protección, 3) principio de solidaridad social, 4) principio de
autoconservación, 5) principio participativo (es deber de todas las personas hacer parte del
proceso de gestión del riesgo en su comunidad), 6) principio de diversidad cultural, 7) principio
de interés público o social, 8) principio de precaución (cuando exista la posibilidad de daños
graves o irreversibles a las vidas, a los bienes y derechos de las personas, a las instituciones y
a los ecosistemas como resultado de la materialización del riesgo en desastre, las autoridades y
los particulares aplicarán el principio de precaución en virtud del cual la falta de certeza científica
absoluta no será óbice para adoptar medidas encaminadas a prevenir, mitigar la situación de
riesgo), 9) principio de sostenibilidad ambiental, 10) principio de gradualidad (la gestión del riesgo
se despliega de manera continua, mediante procesos secuenciales en tiempos y alcances que
se renuevan permanentemente), 11) principio sistémico (la política de gestión del riesgo se hará
efectiva mediante un sistema administrativo de coordinación de actividades estatales y
particulares, 12) principio de coordinación (complementa el anterior y hace referencia a la
coordinación de entidades públicas, privadas y comunitarias), 13) principio de concurrencia
(unión de esfuerzos y colaboración no jerárquica), 14) principio de subsidiariedad
(reconocimiento de la autonomía de las entidades territoriales para ejercer sus competencias) y
15) principio de oportuna información (mantener debidamente informadas a todas las personas
naturales y jurídicas sobre: Posibilidades de riesgo, gestión de desastres, acciones de
rehabilitación y construcción)
Además de la Ley 1523 y del propio SNGRD, existen distintas normas técnicas y lineamientos
de carácter sectorial, que específicamente se pueden aplicar al transporte y distribución de gas
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
42
natural. Dentro de estas se pueden mencionar la norma técnica colombiana (NTC) 2505 sobre
instalación para suministro de gas combustible, destinadas a usos residenciales y comerciales.
Aunque el estudio actual no incluye las redes domiciliarias, se incluye dentro de la normatividad,
por ser pertinente para el análisis general, la NTC 3838 sobre presiones de operación permisibles
para el transporte, distribución y suministro de gases combustibles, la NTC 4282 sobre
instalaciones para suministro de gas destinadas a usos industriales, la NTC 3948 sobre
estaciones de regulación de presión para líneas de transporte y redes de distribución de gas
combustible, la NTC 5747 sobre gestión integral de gasoductos (esta es la norma principal que
sirve de lineamientos base del presente proyecto) y NTC 3728 sobre redes de transporte de gas.
En la Tabla 6-1 se presenta una síntesis de la normatividad mencionada.
Tabla 6-1 Síntesis de normas que se relacionan con la gestión de riesgos y la operación de los
sistemas de transporte y distribución de gas natural
NTC Alcance Contenido
Ley 1523 de
2012
Establece y adopta la política nacional de
gestión del riesgo de desastres y se
establece el Sistema Nacional de Gestión
del Riesgo de Desastres en Colombia.
Define el concepto de Gestión del riesgo
(GR) y establece responsabilidad, principios,
definiciones relacionadas con esta gestión,
Además establece Sistema Nacional de
Gestión del Riesgo de Desastres (SNGRD).
NTC 2505 Instalación para suministro de gas
combustible, destinadas a usos
residenciales y comerciales. Aunque el
estudio actual no incluye las redes
domiciliarias, se incluye dentro de la
normatividad, por ser pertinente para el
análisis general.
Comprende requisitos de los sistemas de
tubería y demás que van desde la salida de
válvula de corte hasta los puntos de
conexión de los artefactos de uso
doméstico.
NTC 3838 Presiones de operación permisibles para
el transporte, distribución y suministro de
gases combustibles.
En aplicaciones de uso residencial,
comercial e industrial bajo condiciones
normales de servicio, de acuerdo con
características de construcción y
funcionamiento.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
43
NTC Alcance Contenido
NTC 4282 Instalaciones para suministro de gas
destinadas a usos industriales.
Comprende Requisitos sistemas de tuberías
y demás que van desde la salida de la
válvula de corte (registro) en la acometida,
hasta los puntos de conexión para los
artefactos a gas de la segunda o tercera
familia
NTC 3949 Gasoductos. Estaciones de Regulación de
Presión para líneas de Transporte y
Redes de Distribución de gas combustible
Requisitos que deben cumplir las estaciones
de presión, condiciones, características,
sistemas de válvulas, detección de fugas o
de sobre presión.
NTC 5747 Gestión de integridad de gasoductos Se define como un suplemento a la NTC
3728 y ofrece la guía de gestión de
integridad de la red de distribución en áreas
de inspección, prevención, detección y
mitigación. Marco del Proyecto para las
redes
NTC 3728 Gasoductos redes de transporte y gas. Establece los requisitos de redes de
distribución de gases combustibles en
cuanto a diseño materiales, construcción,
verificación pruebas, condiciones de
operación y exigencias de mantenimiento
Elaboración propia
De acuerdo con la Ley 1523 de gestión de riesgos, se desarrolla en tres procesos principales: 1)
proceso de conocimiento del riesgo, 2) proceso de reducción del riesgo y 3) proceso de manejo
de desastres. Estos procesos a su vez tienen una etapas o subprocesos como se ilustra en la
Figura 6-1. El proyecto Mapa de Riesgos que aquí se desarrolla se enmarca en el proceso de
conocimiento del riesgo y en el subproceso de identificación y caracterización de escenarios de
riesgo. Es decir, el principal resultado del estudio es conocer características de riesgo de la red
de gas de Vanti, sin embargo, este resultado sirve de insumo para los otros dos procesos, pues
permitirá tomar acciones para reducir los riesgos en las zonas más críticas y para adoptar los
preparativos para la atención de emergencias en caso de que ellas se presenten, de manera que
se minimicen los posibles impactos.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
44
Figura 6-1 Procesos y subprocesos de la gestión integral de riesgos de desastre, de acuerdo con
la Ley 1523 de 2012 (Fuente UNGRD)
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
45
7 Modelo general de evaluación de riesgo de la red de gas
En la norma NTC 5747, se indica que la experiencia a nivel mundial ha demostrado que en
tuberías de transporte de gas y líquidos peligrosos no era suficiente con tener implementadas
actividades de mantenimiento rutinas de inspección y monitoreo y procedimientos operacionales,
sino que se requería del manejo integrado de todas estas actividades dentro de una cultura de
valoración y mitigación permanente del riesgo. Esto también se hace explícito y constituye un
elemento esencial en los modelos de gestión de riesgo empresarial o de organizaciones, como
el establecido en la norma ISO 31000. Con base en esta premisa, la norma NTC 5747 establece
dos opciones metodológicas para adelantar un programa de gestión de integridad que puede
aplicar el operador de la red: la primera es la metodología prescriptiva y la segunda es la
metodología basada en desempeño. El mapa de riesgo que se desarrolla en este proyecto no es
propiamente un plan de gestión de integridad, sino que constituye una herramienta central para
su implementación por los siguientes aspectos:
- Permite la valoración analítica del riesgo para la toma de decisiones en términos de la
posibilidad de falla y de los eventos potenciales que generen pérdida de integridad y
consecuencias adversas sobre la población, la infraestructura o el medioambiente.
- Permite realizar un plan efectivo y organizado de prevención, detección y mitigación para
enfrentar los riesgos.
- Incorpora la actualización más actualizada disponible
- Se puede realizar actualización y ajuste de la información y de los modelos
- Ha sido desarrollado con la participación de las partes interesadas, en este caso con los
expertos de Vanti.
En la Figura 7-1 se presenta el flujograma del plan de gestión de integridad que está indicado en
la norma NTC 5747. Como se puede observar en esta figura hay 6 etapas: la etapa 1 consiste
en la recolección, revisión e integración de la información, que también fue el primer paso del
presente estudio. La etapa 2 consiste en la valoración del riesgo y es aquí donde el estudio
realiza su mayor aporte porque establece y aplica todo el proceso metodológico para su
valoración. Luego, en la etapa 3 en el flujograma se pregunta si están todas las amenazas
evaluadas. Este punto también es abordado de manera exhaustiva por el presente proyecto y se
puede afirmar que sí están evaluadas a partir de la mejor información disponible. En la etapa 4
se plantea la valoración de la integridad. Este punto ya está por fuera de los alcances del proyecto
porque es una actividad adicional que adelanta directamente la Empresa. La etapa 5 corresponde
a las respuestas a la valoración de integridad y esta etapa, que está relacionada con la anterior,
tampoco hace parte de los alcances del presente estudio. Finalmente, en la etapa 6 se llega a la
identificación del impacto potencial por fallas de la línea de transporte, que sin pasar por las
etapas 4 y 5, sí hace parte de la valoración que se realiza en este proyecto y corresponde a los
análisis de vulnerabilidad o de consecuencias.
En general, el modelo de evaluación del riesgo que se desarrolló en el presente proyecto se
ajusta al método prescriptivo de gestión de integridad de la norma NTC 5747. Sin embargo,
teniendo en cuenta que toda la información está debidamente organizada y que se cuenta con
un modelo conceptual objetivo, se puede, a mediano o largo plazo y con un proceso riguroso de
toma y análisis de información estadística sobre el comportamiento de la red, llegar a un modelo
de gestión por desempeño, que permita por ejemplo tener probabilidades de falla a partir de una
secuencia histórica y estimar tiempo probables de falla para reemplazo de elementos más
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
46
susceptibles.
Figura 7-1 Flujograma del proceso del plan de gestión de integridad de la Norma NTC-5747
Elaboración propia con base en la norma
El modelo conceptual de evaluación de riesgo que se adoptó en este estudio parte de los
conceptos generales de considerar el riesgo como una integración de los factores de amenaza y
los factores de vulnerabilidad. La evaluación de la amenaza tiene su propio desarrollo
metodológico que se describe en forma detallada en el Capítulo 8, mientras que el modelo de
vulnerabilidad que, en estricto sentido, en este caso sería mejor denominarlo modelo de
consecuencias, se desarrolla de manera detallada en el Capítulo 9. Como aspecto
complementario de las calificaciones de los niveles de riesgo se realizó una estimación de las
posibles pérdidas tanto en afectaciones a personas como en costos económicos, lo cual permite
identificar aspectos relevantes para la toma de acciones de prevención y mitigación. En la Figura
7-2 se presenta el modelo conceptual general del estudio de riesgo y en la Figura 7-3 se presenta
la matriz de riesgo. Esta matriz, como ya se mencionó, permite identificar para cada segmento
de la tubería, cuál es su condición de riesgo, a partir de identificar en primer lugar su categoría
de amenaza y en segundo lugar su categoría de consecuencias o impactos. En este c aso se
optó por definir 5 categorías de amenaza: Muy Baja (MB), Baja (B), Moderada (M), Alta (A) y Muy
Alta (MA), 5 de vulnerabilidad y 5 de riesgo, ambas con los mismos niveles, entre muy baja y
muy alta. Se observa por ejemplo que, si la amenaza es muy baja y los impactos son bajos, el
riesgo es muy bajo, mientras que, si la amenaza es muy alta y los impactos muy altos, la
calificación del riesgo es de muy alto.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
47
Figura 7-2 Modelo conceptual del estudio de riesgo a partir de la evaluación de amenazas y de
consecuencias
Elaboración propia
Figura 7-3 matriz de riesgo utilizada en el modelo, a partir de las calificaciones de amenaza y de
impactos o consecuencias (MB: muy bajo, B: bajo, M: moderado, A: alto y MA: muy alto)
Elaboración propia
Todo el proceso de calificación tanto de la amenaza como de la vulnerabilidad y del riesgo, se
realizan para cada una de las unidades de análisis. En este caso y después de revisar múltiples
opciones, se optó por considerar como unidad de análisis el “segmento” de tubería. Esta unidad
segmento, corresponde a una designación interna de Vanti de tramos de tubería que se han
organizado en su base de datos, a partir de los diferentes procesos de diseño y construcción, de
tal forma que los segmentos no son unidades homogéneas ni en longitud ni en tamaño pero sí
tienen la ventaja que corresponden a la única unidad que cuenta con la información que se
requiere para la modelación, tal como tipo de tubería, diámetro, profundidad, etc., no obstante
que presenta como inconveniente que son muy numerosos los segmentos, lo cual hace que los
procesamientos en el sistema de información geográfica sean bastante pesados.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
48
Los resultados de la evaluación de riesgo para las redes en las ciudades de Bogotá, Soacha y
Sibaté se presentan en el Capítulo 10.
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8 Cálculo de amenazas en la red de distribución
8.1 Metodología de análisis
La metodología de evaluación para amenazas que puedan afectar a la red de distribución, así
como su análisis parte de la definición de las nueve (9) amenazas que según la norma NTC 5747
pueden afectar la infraestructura de distribución de Vanti S.A. ESP. Para cada una de las nueve
(9) amenazas se hizo una investigación orientada a determinar dos componentes:
1. Los mecanismos de exposición con los que cada amenaza puede “atacar” la
infraestructura.
2. Y los mecanismos de prevención con los que se puede reducir la exposición de la
infraestructura a las amenazas.
Los mecanismos fueron seleccionados a partir de una extensa revisión de fuentes bibliográficas
orientada a generar una metodología de evaluación relativa de la condición de los elementos;
en esa medida se buscó que cada uno de los mecanismos seleccionados cumplieran con estos
postulados:
3. Que se pueda evaluar en cada uno de los elementos.
4. Que su evaluación permita establecer diferencias en la condición individual de los
elementos.
Los mecanismos seleccionados bajo estos postulados se muestran, de forma resumida, en la
Figura 8-1. En la Tabla 8-1 y en la Igual que en el caso de los mecanismos de exposición, no
todos actúan de manera simultánea sobre todos los elementos; su “presencia” depende del
material constitutivo del elemento y de un mecanismo de exposición asociado.
Por ejemplo: los mecanismos P1, P2 y P3 pueden ser evaluados únicamente en elementos
metálicos en los que se pueda presentar el mecanismo de exposición E2: corrosión
subsuperficial.
En las siguientes secciones se muestra también cómo a partir de la condición en la que se
encuentre cada elemento se puede determinar un factor multiplicador entre 0 y 1.0, con el que
se reduce o contrarresta la exposición.
Tabla 8-2, se presenta un inventario con esos mismos mecanismos y además se les identifica
con unos códigos.
Ahora, debe notarse que en las tablas mencionadas se deja claro también en qué tipo de
elemento es relevante la evaluación de los mecanismos, la utilidad de esta aclaración radica en
la posibilidad2 de ocurrencia de los mecanismos y se explica a continuación:
El mecanismo E1: Corrosión atmosférica no puede actuar de manera simultánea con el
mecanismo E2: Corrosión subsuperficial. El primero actúa únicamente sobre elementos que
estén expuestos al aire libre mientras que el segundo solo lo hace sobre los elementos
2 En términos de la simultaneidad de varios mecanismos, y en términos de la posibilidad de ocurrencia
según el material de cada elemento.
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enterrados.
Por dar otro ejemplo, hay mecanismos que actúan solamente sobre elementos construidos en
acero (E1, E2, E3…) y otros que actúan solamente sobre elementos construidos en polietileno
(E5, E6, E7…).
Figura 8-1. Amenazas a la integridad de la red de gasoductos, incluyendo mecanismos de
exposición y prevención.
Elaboración propia.
Tabla 8-1. Inventario de mecanismos de exposición.
MECANISMO DE EXPOSICIÓN CÓDIGO
Corrosión atmosférica (acero – al aire libre) E1
Corrosión subsuperficial - Corrosividad del suelo (acero- enterrados) E2
Erosión interna de los conductos (acero) E3
Otros mecanismos de degradación no relacionados con corrosión (acero) E4
Procesos de degradación del polietileno relacionados con fracturamiento y afectación
por bacterias (polietileno) E5
Trazabilidad y certificados (todos los elementos) E6
Factor de seguridad (todos los elementos) E7
Años de servicio (todos los elementos) E8
Cumplimiento de los criterios técnicos de construcción (todos los elementos) E9
Procesos meteorológicos (todos los elementos) E10
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MECANISMO DE EXPOSICIÓN CÓDIGO
Sismos (todos los elementos) E11
Inundaciones (todos los elementos) E12
Movimientos en masa (todos los elementos) E13
Sobrepresión (todos los elementos) E14
Erosión (todos los elementos) E15
Densidad poblacional (todos los elementos) E16
Acabado (todos los elementos) E17
Obras proyectadas (todos los elementos) E18
Enterramiento líneas primarias (metálicos) E19
Enterramiento líneas secundarias (polietileno) E20
Impactos (acero en superficie) E21
Elaboración propia.
Acerca de los mecanismos de prevención, presentados en la Igual que en el caso de los
mecanismos de exposición, no todos actúan de manera simultánea sobre todos los elementos;
su “presencia” depende del material constitutivo del elemento y de un mecanismo de exposición
asociado.
Por ejemplo: los mecanismos P1, P2 y P3 pueden ser evaluados únicamente en elementos
metálicos en los que se pueda presentar el mecanismo de exposición E2: corrosión
subsuperficial.
En las siguientes secciones se muestra también cómo a partir de la condición en la que se
encuentre cada elemento se puede determinar un factor multiplicador entre 0 y 1.0, con el que
se reduce o contrarresta la exposición.
Tabla 8-2, vale la pena notar que:
Igual que en el caso de los mecanismos de exposición, no todos actúan de manera simultánea
sobre todos los elementos; su “presencia” depende del material constitutivo del elemento y de un
mecanismo de exposición asociado.
Por ejemplo: los mecanismos P1, P2 y P3 pueden ser evaluados únicamente en elementos
metálicos en los que se pueda presentar el mecanismo de exposición E2: corrosión
subsuperficial.
En las siguientes secciones se muestra también cómo a partir de la condición en la que se
encuentre cada elemento se puede determinar un factor multiplicador entre 0 y 1.0, con el que
se reduce o contrarresta la exposición.
Tabla 8-2. Inventario de mecanismos de prevención.
MECANISMO DE PREVENCIÓN CÓDIGO
Prevención de la corrosión subsuperficial - Tipo de revestimiento (acero) P1
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MECANISMO DE PREVENCIÓN CÓDIGO
Prevención de la corrosión subsuperficial - Condición de revestimiento (acero) P2
Prevención de la corrosión subsuperficial - Eficacia de la protección catódica (acero) P3
Señalización (todos los elementos) P4
Coordinación interinstitucional (todos los elementos) P5
Protección (todos los elementos) P6
Elaboración propia.
8.2 Determinación de pesos y puntajes
8.2.1 Procesamiento de información e índices de exposición
Los mecanismos identificados en la sección anterior permiten determinar cuál es la información
necesaria para la implementación de la metodología. El proceso realizado se describe a
continuación:
- Hacer un inventario de todos los elementos en los que existe información geográfica que
permita evaluar la condición de exposición actual.
- Establecer cuáles mecanismos son relevantes para cada elemento, esto según su
material constitutivo y su ubicación.
- Clasificar la condición del elemento en cada uno de esos mecanismos en 6 categorías.
- Asociar a cada una de esas categorías un puntaje entre 0 y 100 para los mecanismos de
exposición (y entre 0 y 1.0 para los mecanismos de prevención):
- En el caso de los mecanismos de exposición un puntaje de 100 representa la condición
menos favorable para la integridad del elemento.
Tabla 8-3. Esquema de categorías y puntajes para los mecanismos de exposición.
Categoría C1 C2 C3 C4 C5 C6
Nivel de
exposición Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto No se puede
determinar
Puntaje 0 25 50 75 100 100
Elaboración propia.
-. En el caso de los mecanismos de exposición un factor multiplicador cercano a 1.0
representa un mecanismo de prevención de efectividad muy baja.
Tabla 8-4. Esquema de factores multiplicadores para los mecanismos de prevención.
Categoría C1 C2 C3 C4 C5 C6
Nivel de
efectividad Muy alto Alto Medio Bajo Muy bajo No se puede
determinar
Puntaje 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.00
Elaboración propia.
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5. Una vez se tiene evaluada la condición de cada elemento en los mecanismos de
exposición y prevención se hace una suma ponderada de los puntajes. Esa suma se basa
en los índices de exposición que se explican a continuación:
a. Índice de degradación: en el que se agrupan los procesos de corrosión de los
elementos metálicos y los procesos de degradación gradual de integridad de
elementos de polietileno. Los mecanismos de exposición que quedan agrupados
en este índice van del E1 al E5 en la Tabla 8-1.
b. Índice de diseño: en el que se agrupan las variables que tienen que ver con la
construcción del sistema, y las variables que representan las solicitaciones
mecánicas a esa infraestructura construida. En este caso los mecanismos
agrupados van del E6 al E13.
c. Índice de fallo de equipos: representa los daños que pueden sufrir las tuberías
y sus accesorios cuando hay un fallo en los equipos que regulan presiones y
hacen filtrado. E14 y E15 son los mecanismos de exposición que se tienen en
cuenta.
d. Índice de terceros: en este índice quedan agrupados los mecanismos E16 a E21,
y se representan los posibles daños que agentes ajenos a Vanti S.A. ESP pueden
generar en la infraestructura.
6. El siguiente, y último paso, de la evaluación de la amenaza es resumir lo obtenido en los
cuatro índices de exposición del paso anterior, en un puntaje de amenaza total. Para esto
es necesario, una vez más, hacer una suma ponderada en la que se tiene en cuenta la
importancia relativa de cada uno de los índices en la integridad del sistema.
Los pasos descritos se presentan de forma esquemática en la Figura 8-2, aclarando que el
modelo de amenaza en esta figura comprende del índice At hacia abajo y que su resultado
combinado con el factor de impacto I, permite calcular el índice de riesgo Rr.
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54
Figura 8-2. Agrupación de las amenazas en 4 índices de exposición.
Elaboración propia.
8.2.2 Ejemplo de aplicación en tubería metálica enterrada
El procedimiento es más claro si se muestra su implementación en un ejemplo hipotético, en este
caso particular para el cálculo del índice de exposición ‘a’ de un segmento de tubería metálica
enterrada.
En primera medida, se hace la selección de los mecanismos relevantes, como se muestra en la
Tabla 8-5.
Tabla 8-5. Mecanismos del índice de exposición a. Degradación, que actúan sobre un segmento
de tubería metálica enterrada.
Mecanismos de exposición Mecanismos de prevención
E2: Corrosión subsuperficial – Corrosividad del
suelo
E3: Erosión
P1: Tipo de revestimiento
P2: Condición de revestimiento
P3: Eficacia de la protección catódica
Elaboración propia.
Bajo el contexto presentado es claro que no todos los mecanismos tienen el mismo peso en la
generación de potenciales eventos falla. En un sistema como el de Vanti S.A. ESP en Bogotá,
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55
es más importante la acción de la corrosión subsuperficial que la acción de la erosión interna3,
en esa medida, antes de calcular el valor del índice a es necesario asignar un peso a cada uno
de los mecanismos. Para no complicar la nomenclatura se propone que para el peso (que será
un valor entre 0.0 y 1.0) se use el mismo código planteado para identificar cada mecanismo (E1,
E2…), para este ejemplo genérico se propone usar los siguientes valores4.
Tabla 8-6. Importancias de los mecanismos que participan en el índice de exposición a.
Mecanismos de exposición
E2=0.43: Corrosión subsuperficial – Corrosividad
del suelo
E3=0.29: Erosión
E4=0.28 Otros mecanismos de degradación del
acero no relacionados con corrosión.
Elaboración propia.
Ahora, el puntaje del índice de exposición a, será el producto de la importancia de los índices de
exposición, con el puntaje asociado a la condición del elemento y con el mecanismo de
prevención correspondiente, de forma general la ecuación es:
𝑎= ∑𝐸𝑖𝐶𝑖∏𝐶𝑖𝑘
La forma particular de la ecuación para este ejemplo es:
𝑎= 𝐸2 .𝐶𝑖 .∏𝐶𝑖𝑘+𝐸3 .𝐶𝑖+𝐸4 .𝐶𝑖
Entre los mecanismos identificados para los conductos de acero se encontró que el principal de
los relacionados con la degradación es la corrosión subsuperficial, y para prevenir ese
mecanismo se implementa una serie de medidas de prevención (revestimiento y protección
catódica) por eso el primer término de la anterior ecuación es multiplicado por el producto de los
puntajes asociados a los mecanismos de prevención Pk.
En la Tabla 8-7 se presentan unos valores genéricos para llevar a cabo la operación:
Tabla 8-7. Mecanismos de exposición y prevención del índice de exposición a.
Índices de exposición Índices de prevención
E2: Corrosión subsuperficial – Corrosividad del
suelo. Categoría de exposición C25=100 puntos.
P1: Tipo de revestimiento. Categoría de
prevención: CP11=0.80.
3 Esta afirmación es cierta en el ejemplo propuesto, es decir, en el caso de una tubería metálica.
4 Estos valores no tienen ninguna justificación y solo sirven para ilustrar el procedimiento en este ejemplo.
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56
Índices de exposición Índices de prevención
E3: Erosión. Categoría de exposición C35=100
puntos.
E4: Otros mecanismos de degradación no
relacionados con corrosión C41=0 puntos.
P2: Condición de revestimiento. Categoría de
prevención: CP23=0.90.
P3: Eficacia de la protección catódica. Categoría
de prevención: CP35=1.00.
Elaboración propia.
Con los puntajes y factores multiplicadores genéricos presentados se tiene que el cálculo es
como se muestra a continuación:
𝑎=𝐸2 ·𝐶2𝑖·𝐶𝑃1−𝑖·𝐶𝑃2−𝑖·𝐶𝑃3−𝑖+𝐸3 ·𝐶3𝑖+𝐸4 ·𝐶4𝑖
𝑎=0.43 ·(100 𝑙𝑟)(0.80 ·0.90 ·1.00)+0.29 ·(100 𝑙𝑟)+0.28(0 𝑙𝑟)
𝑎=30.96 𝑙𝑟+29 𝑙𝑟=56.96 𝑙𝑟
Para determinar finalmente un valor del índice a de 56.96 puntos.
8.2.3 Definición de categorías de exposición y factores de ponderación
A la luz de las definiciones y procedimientos presentados surge la necesidad de definir a) las
categorías Cj con las que se puede representar la condición de exposición de los elementos, b)
la importancia relativa que representan la influencia de cada mecanismo, y de cada índice y c)
los valores de los factores multiplicadores con los que se puede representar la efectividad de los
mecanismos de prevención.
En este proyecto estos elementos se formularon partiendo de una detallada investigación
bibliográfica con la que se llegó a una estructura básica que cuenta con unas categorías
establecidas para cada mecanismo, esa estructura se complementó (con unos pesos y puntajes)
usando dos fuentes de información:
- Bases de datos de incidentes en sistemas de distribución y transmisión de gas.
- Resultados de una encuesta hecha a los operadores del sistema de distribución de Vanti
S.A. ESP.
En la siguiente sección se presenta un resumen de las consideraciones planteadas en la versión
final de la metodología.
8.2.3.1 Categorías C para representar la condición de exposición
Usando el concepto de puntajes y categorías presentado en la Tabla 8-3 y en la Tabla 8-4 para
cada uno de los mecanismos listados en la Tabla 8-1 y en la Igual que en el caso de los
mecanismos de exposición, no todos actúan de manera simultánea sobre todos los elementos;
su “presencia” depende del material constitutivo del elemento y de un mecanismo de exposición
asociado.
Por ejemplo: los mecanismos P1, P2 y P3 pueden ser evaluados únicamente en elementos
metálicos en los que se pueda presentar el mecanismo de exposición E2: corrosión
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57
subsuperficial.
En las siguientes secciones se muestra también cómo a partir de la condición en la que se
encuentre cada elemento se puede determinar un factor multiplicador entre 0 y 1.0, con el que
se reduce o contrarresta la exposición.
Tabla 8-2; se llegó a los árboles de falla5 presentados a continuación. En la Figura 8-3 se muestra
el árbol de falla para las posibles condiciones de exposición por los mecanismos agrupados en
el índice a.
Figura 8-3. Árbol de falla con las posibles condiciones de exposición que puede enfrentar un
elemento de la red, teniendo en cuenta las amenazas agrupadas en el índice de exposición a.
Elaboración propia.
En la Figura 8-4, en la Figura 8-5 y en la Figura 8-6 se presenta un ejercicio análogo al presentado
en la Figura 8-3, pero para las amenazas agrupadas en los índices b, c y d, respectivamente.
5 En el proyecto se utilizó la estructura del árbol de falla para mostrar, gráficamente, todas las posibles
condiciones de exposición de los elementos del sistema, incluyendo también esas que no conducen a la
falla. El uso de operadores lógicos en esta estructura permite establecer la posible simultanei dad de los
mecanismos.
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58
Figura 8-4. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice b.
Elaboración propia.
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59
Figura 8-5. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice c.
Elaboración propia.
Figura 8-6. Árbol de falla para las amenazas agrupadas en el índice d.
Elaboración propia.
Los cuatro árboles de falla presentados permiten representar cualquier condición de exposición
de los elementos del sistema, sin importar su ubicación o material constitutivo.
8.2.3.2 Importancias relativas para determinar la influencia de cada mecanismo
Lo presentado hasta ahora se puede entender como la estructura que soporta la implementación
del sistema de evaluación de amenaza, falta, sin embargo, establecer los pesos6 con los que se
va a ajustar modelo al comportamiento real del sistema de distribución de la Empresa. Para
encontrar los valores de esos factores en este proyecto se hizo uso de dos herramientas:
1. Bases de datos de incidentes en la operación de gasoductos en Estados Unidos y Europa.
2. Sondeo a expertos en la operación del sistema de Vanti S.A. ESP S.A. ESP.
Lo obtenido del análisis de las dos fuentes de información se presenta a continuación.
6 Factores de ponderación o importancia. Estos pesos controlan el puntaje final de amenaza y deben ser
calibrados para representar la condición real del sistema.
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60
8.2.3.2.1 Análisis de bases de datos de incidentes
Una minuciosa investigación permitió identificar dos bases de datos de incidentes de tuberías
con características similares a las presentes en el alcance del proyecto:
• La generada por el Grupo Europeo de Datos de Incidentes en Gasoductos (EGIG7) y
publicada en el Décimo informe del grupo europeo de datos de incidentes de
gasoductos para el período 1970 - 2016: en el que se compilan datos sobre las emisiones
no intencionales de gas en sus sistemas de transmisión por gasoductos. Es importante
informar al lector que la totalidad de tuberías consideradas en esta base de datos son en
acero.
• La generada por la Administración de Seguridad de tuberías y materiales peligrosos EEUU
(PHMSA). Esta entidad genera reportes anuales de incidentes en los gasoductos de EEUU,
y los divide en diferentes categorías de tuberías, para este estudio se son relevantes las
siguientes categorías:
o Tendencia de incidentes para tuberías de distribución de gas (2000-2019), en la
que gran parte de los incidentes son en tuberías de plástico, PHMSA GD.
o Tendencia de incidentes para tuberías de transmisión de gas (2000-2019), en la
totalidad de los incidentes son en tuberías de acero PHMSA GT.
Como se muestra en la Tabla 8-8, estas bases de datos agrupan los incidentes en unas
categorías equivalentes a las amenazas que propone la norma NTC 5747, entonces pueden ser
agrupadas en los índices de exposición usados en esta metodología de evaluación de amenaza.
Las bases de datos también asocian (como se muestra en la Elaboración propia
Tabla 8-9) cada uno de los incidentes a eventos específicos; de esa manera se puede llegar a
un porcentaje de incidentes por mecanismo de exposición. Este nivel de detalle en la información
de las bases de datos permite “ajustar” los incidentes que ellas reportan a la metodología de
evaluación de amenaza de este proyecto, y en ese orden de ideas: permite hacer una
aproximación empírica a la magnitud de la importancia que cada índice de exposición debe tener
en la implementación final.
7 European Gas Pipeline Incident Data Group. Este grupo es una cooperación entre 17 importantes
operadores de sistemas de transmisión de gas en Europa.
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61
Tabla 8-8. Agrupación de incidentes por causa de las bases de datos utilizadas.
Fuente: EGIG Transmisión de gas natural
Fuente: PHMSA Distribución de gas natural
Fuente: PHMSA Transmisión de gas natural
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Elaboración propia
Tabla 8-9 Agrupación de incidentes según el mecanismo de exposición que los generó. Incidentes
reportados por PHMSA para la amenaza Fuerzas naturales.
Fuente: PHMSA.
Debe notarse que las bases de datos hacen una distinción entre dos tipos de gasoductos:
- Distribución de gas: las tuberías en esta categoría son tuberías de materiales plásticos.
- Transmisión de gas: categoría dedicada a las tuberías metálicas.
8.2.3.2.2 Comparación de las bases de datos y los resultados de la encuesta a expertos
de Vanti S.A. ESP S.A. ESP
Se presenta un breve análisis comparativo ente los pesos obtenidos del análisis de bases de
datos y lo obtenido en la encuesta a los expertos de Vanti S.A. ESP S.A. ESP Antes de entrar
en el tema central de esta sección vale la pena hacer una anotación:
Las bases de datos de Estados Unidos y Europa están “amarradas” a unos materiales
constitutivos de los gasoductos, es decir:
• Los resultados de las bases de datos de distribución representan únicamente el
comportamiento de tuberías plásticas.
• Los resultados de las bases de datos de transmisión representan únicamente el
comportamiento de tuberías metálicas.
Ahora, el sistema de distribución de la Empresa tiene una composición “mixta”, en la que el
material predominante es el polietileno, pero hay también una importante longitud de tubería
metálica. En ese orden de ideas, no es correcto hacer una comparación directa entre lo que
muestran las bases de datos y lo que arroja el análisis de los resultados de las encuestas.
La Tabla 8-10 y la
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63
Figura 8-7 muestran el resumen de los índices obtenidos usando la información de las bases de
datos y de la encuesta a los expertos de Vanti S.A. ESP S.A. ESP.
Figura 8-7. Porcentaje de fallos clasificados en los índices de exposición según diferentes
fuentes.
0.25
0.4
0.05
0.3
PHMSA Transmisión de gas
Tuberías metálicas
a. De gradación b. D iseño c. Fa llo de equipos d. Te rceros
0.29
0.37
0.02
0.32
EGIG Transmisión de gas
Tuberías metálicas
a. De gradación b. Dise ño c. Fa llo de equipos d. Te rceros
0.03
0.23
0.03
0.71
PHMSA Distribución de gas
Tuberías plásticas
a. Degradación b. Dise ño c. Fa llo de equipos d. Te rceros
0.21
0.29
0.19
0.31
Encuesta a Expertos de
Vanti
a. De gradación b. Dise ño c. Fa llo de equipos d. Te rceros
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
64
Elaboración propia
Tabla 8-10. Importancia de cada índice de exposición para cada una de las bases de datos
consultadas.
Índice de
exposición
Encuesta8
Expertos VANTI S.A.
ESP
PHMSA
Distribución
Plástico
PHMSA
Transmisión
Acero
EGIG
Transmisión
Acero
a 0.21 0.03 0.25 0.29
b 0.29 0.23 0.4 0.37
c 0.19 0.03 0.05 0.02
d 0.31 0.71 0.3 0.32
Elaboración propia
Los resultados resumidos en la
Figura 8-7 muestran:
- Una gran similitud entre el “origen” de los incidentes en los sistemas de transmisión
(figuras en la primera fila) en Estados Unidos y Europa, el origen de esta semejanza
puede radicar en el material constitutivo de las tuberías de estos sistemas: el acero.
- Un importante cambio en el comportamiento de los sistemas cuando el material
constitutivo es plástico: debe notarse como el índice predominante en los sistemas de
tuberías plásticas es el de terceros.
Al incluir en el análisis lo obtenido en la encuesta a los expertos en la operación del sistema de
Vanti S.A. ESP se puede ver que la opinión promedio de los expertos es muy similar a los
resultados obtenidos para las tuberías metálicas. este hallazgo es muy interesante9 y motivó un
cambio importante en la estructura que hasta ahora se había usado para formular la evaluación
de la amenaza:
Para considerar las claras diferencias de comportamiento entre tuberías de acero y tuberías de
polietileno es necesario generar dos esquemas de ponderación, cada uno ajustado al
comportamiento esperado en cada material:
- Para tuberías metálicas se propone trabajar con los pesos obtenidos en la encuesta a los
expertos en la operación del sistema de distribución de Vanti S.A. ESP. Esto se
representa en el recuadro derecho de la Figura 8-8.
8 El valor presentado es el promedio de todas las respuestas recibidas.
9 Y un poco contra intuitivo. Esta particularidad puede tener origen en la formulación de la encuesta, en la
que no se brindaba al encuestado la posibilidad de discriminar las tuberías según su material.
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65
- Para tuberías de polietileno se propone trabajar con los pesos obtenidos en el análisis de
sistemas de distribución en Estados Unidos. Esto se representa en el recuadro izquierdo
de la Figura 8-8.
Los esquemas para el cálculo del puntaje de amenaza, teniendo en cuenta las consideraciones
planteadas y usando la estructura presentada en la Figura 8-2 se muestran a continuación.
Figura 8-8. Porcentaje de fallos clasificados en los índices de exposición según diferentes
fuentes.
Elaboración propia.
En la Figura 8-9 se presenta el modelo de cálculo de amenaza relativa con los pesos asignados
a cada uno de los índices para las tuberías de acero y en tuberías de polietileno.
Figura 8-9. Esquemas para el cálculo de la amenaza relativa usando los pesos obtenidos en el
análisis de las bases de datos y los resultados de la implementación de la encuesta a expertos.
At ÍNDICE DE AMEN AZA
TUBERÍAS DE ACERO
At = a + b + c + d
At = 0.21•[1+2+3]+0.29•[4 + 5 + 9]+0.19•[6]+0.31•[7]
dabcDEGRADACIÓN
Importancia a = 0.21
a = 0.21•[1 + 2 + 3]
DISEÑO
Importancia b= 0.29
b = 0.29•[4 + 5 + 9]
TERCEROS
IMPORTAN CIA=0.31
d = 0.31•[7]
FALLO DE EQUIPOS
IMPORTAN CIA = 0.19
c = 0.19•[6]
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66
Elaboración propia.
Hasta este punto del informe se ha presentado:
- Una estructura de que permite describir cualquier condición de exposición de los
elementos del sistema de distribución, ilustrada en los árboles de falla generados para
cada uno de los cuatro índices de exposición.
- La determinación de la importancia relativa en el comportamiento del sistema de cada
uno de los índices propuestos.
Para concluir la formulación del modelo hace falta poblar la estructura planteada, es decir, es
necesario asignar a cada una de las categorías de exposición un puntaje que permita evaluar su
condición cuantitativamente, esto se presentará en la siguiente sección.
dabc
At ÍNDICE DE AMEN AZ A
TUBERÍAS DE POLIETILEN O
At = a + b + c + d
At = 0.03•[1+2+3]+0.23•[4 + 5 + 9]+0.03•[6]+0.71•[7]
DEGRAD ACIÓN
Importancia a = 0.03
a = 0.03•[1 + 2 + 3]
DISEÑO
Importancia b= 0.23
b = 0.23•[4 + 5 + 9]
TERCEROS
IMPORTAN CIA=0.71
d = 0.71•[7]
FALLO DE EQUIPOS
IMPORTAN CIA = 0.03
c = 0.03•[6]
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67
8.2.4 Definición de los puntajes y pesos definitivos para la implementación
Los árboles de falla presentados en la sección anterior resumen un proceso de investigación,
procesamiento y consolidación de información, sin embargo, se considera útil presentar también
una documentación del origen de las categorías planteadas, pues de esa manera resulta más
fácil entender los puntajes asociados a cada una de esas categorías. Antes de profundizar en el
tema es importante recordar que:
- La metodología propuesta apunta a una evaluación relativa del riesgo, esto en otras
palabras quiere decir que el objetivo es calificar los elementos usando una escala que
permita hacer comparaciones entre elementos.
- La forma en la que se propone calificar la amenaza a los elementos del sistema consiste
en implementar un sistema de puntuación ponderada.
- El funcionamiento del sistema de puntuación ponderada se basa en calificar veintiún (21)
mecanismos de exposición que se agrupan en nueve (9) subíndices de exposición, que
a su vez se consolidan en índices de exposición (a, b, c y d).
- En el análisis de bases de datos de incidentes se concluyó que es necesario plantear un
esquema de cálculo de puntajes diferente para cada tipo de material. En la Figura 8-10
se complementa el esquema presentado en la En la Figura 8-9 se presenta el modelo de
cálculo de amenaza relativa con los pesos asignados a cada uno de los índices para las
tuberías de acero y en tuberías de polietileno.
- Figura 8-9.
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68
Figura 8-10. Estructura del cálculo del índice de amenaza para segmentos de tubería, por material.
Elaboración propia.
El objetivo de esta sección es documentar y explicar la forma en la cual (para cada uno de los
mecanismos de exposición identificados) se estableció una agrupación de posibles condiciones
en términos de seis categorías, por eso es conveniente recordar la lógica general que gobierna
la definición de estas:
C1: condición menos desfavorable para la integridad de los elementos. En el marco de la
metodología, a los elementos agrupados en esta categoría se les asignará un puntaje
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
69
bajo (cercano a 0 puntos).
C2 a C5: condiciones intermedias entre las categorías C1 y C5, si existen.
C5: condición más desfavorable para la integridad de los elementos. A los elementos
agrupados en esta categoría se les asignará un puntaje alto.
C6: condición usada exclusivamente para representar los casos en los que no se puede
determinar la condición del elemento. Conservadoramente se podría asignar el puntaje
máximo a los elementos en esta categoría.
Se estableció también una categorización de las condiciones en las que pueden estar los
elementos en términos de medidas de prevención. En este sentido, las categorías son las
siguientes:
C1: condición menos desfavorable para la integridad de los elementos; en este caso esa
condición se traduce en un factor multiplicador menor que 1.0 que reduce el puntaje de
exposición. Una medida de prevención efectiva se traduce en valores bajos (≈0.7).
C2 a C4: condiciones intermedias entre las categorías C1 y C5.
C5: condición más desfavorable para la integridad de los elementos; esto en el contexto
de las medidas de prevención puede tener dos significados: (1) la inexistencia de medidas
de prevención o (2) la completa inefectividad de las medidas de prevención
implementadas; en ambos casos el factor multiplicador asignado tendrá un valor de 1.0
lo que significa que no habrá una reducción en el puntaje de exposición.
C6: esta categoría agrupa los elementos de los que no se tiene información, caso en el
que el factor multiplicador es 1.0.
A continuación, se presenta la explicación detallada de cada mecanismo de exposición y sus
categorías, enmarcados los índices y subíndices de exposición correspondientes, además se
presenta el cálculo del peso relativo de cada uno de los mecanismos en los índices que los
agrupan.
8.2.4.1 Análisis de los pesos de cada mecanismo de exposición
Además de plantear los criterios para determinar la categoría que describe un elemento, es
necesario plantear una serie de valores que permitan cuantificar la importancia que cada
mecanismo tiene en el cálculo del puntaje del índice de exposición. Para ilustrar el significado de
esta importancia se presenta un pequeño ejemplo:
Si se tiene que un segmento de tubería no enterrado está sin revestimiento, se le asigna en este
mecanismo la categoría C5 y suma 100 puntos, sin embargo, la importancia relativa de este
mecanismo es del 10%, y por eso el aporte real de esta condición está dado por la siguiente
operación:
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙=𝑖𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎𝑙𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑎𝑙 í𝑙𝑎𝑖𝑎𝑎 𝑎·𝐸1 ·𝐶𝑖
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙=0.21 ·0.1 ·100 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟=2.1 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
70
El análisis presentado para la determinación de la importancia de los índices de exposición puede
replicarse en el “siguiente nivel” de la metodología: los subíndices y mecanismos de exposición.
En resumen, se hizo una agrupación (en términos porcentuales) de los mecanismos de
exposición identificados en las bases de datos de incidentes y se comparó esa frecuencia con lo
obtenido en las encuestas. En este caso es importante notar que las bases de datos no trabajan
con el mismo nivel de detalle que busca este proyecto, por eso no es posible para algunos
mecanismos hacer la comparación entre las cuatro fuentes de información. Los resultados están
en la Tabla 8-11, a continuación:
Tabla 8-11 Importancia de cada mecanismo de exposición para cada una de las bases de datos
consultadas.
Índice
Subíndice de exposición
Mecanismo
de
exposición
Encuesta
expertos
VANTI S.A.
ESP
PHMSA
Distribució
n
PHMSA
Transmisi
ón
EGIG
Transmisi
ón
a
1. Corrosión externa (AC) E1 0.18
N/A*
0.51 0.84 E2 0.32
2. Corrosión interna (AC) E3 0.14 0.41 0.117
E4 0.10 0.004
3. Otros mecanismos (AC)
E5 0.07
0.08 0.043 E6 0.04
E7 0.13
3*. Otros mecanismos (PE) E8 0.39 1 N/A* N/A*
E9 0.5
b
4. Fabricación
/Diseño
E10 0.12 0.14 0.2
0.18 E11 0.03 0.06 0.11
E12 0.15 0.23 0.16
5. Construcción E13 0.21 0.15 0.22
9. Clima y fuerzas
naturales
E14 0.06 0.06 0.04 0.09
E15 0.03 0.07 0.05 NHV**
E16 0.19 0.1 0.06 NHV**
E17 0.08 0.06 0.06 0.68
E18 0.11 0.13 0.14 0.29
c
10. Fallo de equipos.
Regulación de presión E19 0.69 0.7 0.62
1 11. Fallo de equipos.
Filtrado E20 0.31 0.3 0.38
d 7. Daños mecánicos/
Excavación
E21 0.32
0.61 0.75 1 E22 0.22
E23 0.24
E24 0.20 0.39 0.25
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71
Índice
Subíndice de exposición
Mecanismo
de
exposición
Encuesta
expertos
VANTI S.A.
ESP
PHMSA
Distribució
n
PHMSA
Transmisi
ón
EGIG
Transmisi
ón
E25 0.20
7. Daños mecánicos/
Impactos y
vandalismo
E26 1.0 1 1 1
Elaboración propia. *N/A: No aplica. **NHV: No hay valores.
Los resultados consignados en esta tabla muestran cierta semejanza entre lo obtenido en la
encuesta y lo obtenido en el análisis de la base de datos de incidentes en las redes de distribución
de gas en Estados Unidos, esto es congruente y valida la metodología propuesta. Ahora, es
importante notar que esta tabla (y la encuesta) están asociadas a una versión inicial de la
metodología, en la que hay una mayor cantidad de mecanismos.
La determinación de los valores definitivos se hizo unificando los pesos de los mecanismos que
fueron “fusionados”, los resultados se resumen en la Tabla 8-12.
Tabla 8-12 Importancia definitiva de cada uno de los mecanismos.
Elaboración propia.
MECANISMO DE
EXPOSICIÓN
CÓDI
GO
PESO PARA TUBERÍAS
DE ACERO
EXPUESTOS
PESO PARA TUBERÍAS
DE ACERO
ENTERRADAS
PESO PARA
TUBERÍAS DE
POLIETILENO
a-Corrosión atmosférica E1 0.43 - -
a-Corrosión subsuperficial -
Corrosividad del suelo E2 - 0.43 -
a-Erosión interna de los
conductos E3 0.29 0.29 -
a-Otros mecanismos de
degradación no relacionados
con corrosión
E4 0.28 0.28 -
a-Procesos de degradación del
polietileno relacionados con
fracturamiento y afectación por
bacterias
E5 - - 1.0
b-Trazabilidad y certificados E6 0.12 0.12 0.12
b-Factor de seguridad E7 0.03 0.03 0.03
b-Años de servicio E8 0.15 0.15 0.15
b-Cumplimiento de los criterios
técnicos de construcción E9 0.21 0.21 0.21
b-Procesos meteorológicos E10 0.09 0.09 0.09
b-Sismos E11 0.20 0.20 0.20
b-Inundaciones E12 0.09 0.09 0.09
b-Movimientos en masa E13 0.11 0.11 0.11
c-Sobrepresión E14 0.69 0.69 0.69
c-Erosión E15 0.31 0.31 0.31
d-Densidad poblacional E16 - 0.33 0.33
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72
MECANISMO DE
EXPOSICIÓN
CÓDI
GO
PESO PARA TUBERÍAS
DE ACERO
EXPUESTOS
PESO PARA TUBERÍAS
DE ACERO
ENTERRADAS
PESO PARA
TUBERÍAS DE
POLIETILENO
d-Acabado E17 - 0.22 0.22
d-Obras proyectadas E18 - 0.25 0.25
d-Enterramiento líneas AC E19 - 0.20 -
d-Enterramiento líneas POL E20 - - 0.20
d-Impactos E21 1.0 - -
Elaboración propia
Para finalizar esta sección es importante mencionar que los valores presentados en la tabla
deben ser multiplicados también por el peso que tiene el índice (a, b, c o d) que los agrupa.
8.2.5 Índice de degradación
El índice de degradación agrupa los efectos de las amenazas que afectan de forma gradual la
integridad de los elementos del sistema. El árbol de falla de este índice, además de consolidar
en una única representación todos los mecanismos de exposición que pueden afectar un
elemento, permite establecer la posibilidad de simultaneidad de estos, y en esa medida facilita el
tratamiento de elementos fabricados en diferentes materiales, por ejemplo, es claro que los
mecanismos de degradación del acero son completamente diferentes a los mecanismos que
degradan el polietileno y en ningún escenario van a actuar de manera simultánea en un mismo
elemento; por eso las amenazas a cada material se presentan en ramas independientes y
excluyentes del árbol. A continuación, se muestra el árbol de falla, en la Figura 8-11, y más
adelante se presenta una descripción las amenazas 1, 2, 3 y 3* y se discute el significado de las
categorías de exposición propuestas.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
73
Figura 8-11. Estructura del cálculo del índice de amenaza para segmentos de tubería, por material.
Elaboración propia.
8.2.5.1 Corrosión externa de elementos metálicos enterrados
Este subíndice de exposición se ocupa de la evaluación de los procesos de corrosión que pueden
afectar el exterior de los segmentos de tubería construidos en acero.
8.2.5.1.1 Corrosión atmosférica: mecanismo de exposición E1
Este mecanismo puede presentarse únicamente en elementos ubicados en superficie, y en el
sistema de distribución de Vanti S.A. ESP S.A ESP únicamente los cruces aéreos cumplen con
esta condición. Para cuantificar la exposición de los elementos habría que hacer una evaluación
de la agresividad de la atmósfera.
Esa agresividad, sin embargo, es relativamente uniforme en el sistema de distribución de Vanti
S.A. ESP S.A. ESP y en esa medida se espera que su influencia sea mayor en tuberías no
protegidas o pobremente protegidas.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
74
En ese orden de ideas, la clasificación de los
elementos en este mecanismo de exposición
queda en función de la existencia y del
estado del revestimiento.
Siguiendo la recomendación consignada en los lineamientos de este proyecto se propone la
categorización mostrada a continuación:
Tabla 8-13. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la corrosión
atmosférica en los elementos metálicos del sistema.
MECANISMO/
VARIABLE
IMPORTANCI
A
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C3 C5 C6
Corrosión atmosférica
(Tubería de acero
expuesta a la
atmósfera)
E1 Tubería revestida-
Sin fallos
Tubería
revestida-Con
fallos
Tubería sin
revestimient
o
No se puede
determinar
0.43 10.56 48.89 100 74.44
Elaboración propia.
Evaluando con la escala presentada se obtuvo la representación que se muestra a continuación.
En todo el sistema hay 56 segmentos de tubería expuestas a este mecanismo y no hay, en la
información disponible, una referencia al revestimiento o al estado de este, por eso los 56
segmentos están clasificados en la categoría C6.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
75
Figura 8-12. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E1: corrosión
atmosférica.
Elaboración propia.
Vale la pena señalar que, en esta figura, y en las representaciones cartográficas que se
presentan de aquí en adelante, se muestra un Ortofotomosaico de la ciudad de Bogotá y sobre
él se muestra una fracción de la red. La fracción de la red mostrada depende del mecanismo de
exposición o prevención que se esté presentando. En la Figura 8-12 se muestran únicamente las
tuberías metálicas expuestas a la atmósfera, que son las que están en los cruces aéreos. La
cantidad de segmentos de tubería en cada categoría se muestra entre paréntesis cuadrados en
la leyenda del mapa y también en el histograma presentado en la esquina inferior izquierda. Éste
y todos los mapas presentados se anexan al informe en mayor resolución.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
76
8.2.5.1.2 Corrosión subsuperficial: mecanismo de exposición E2
Los mecanismos de exposición E1 y E2 y los
mecanismos de prevención P1, P2 y P3
apuntan a evaluar la condición actual de cada
uno de los elementos metálicos del sistema en
términos de:
1. La agresividad del medio en el que
estén ubicados.
2. Las medidas implementadas para
reducir la influencia de esa
agresividad.
La evaluación propuesta (elemento a
elemento) requiere una gran cantidad de
información de diversas fuentes, esta
diversidad de fuentes se traduce en:
- Posible heterogeneidad en la calidad
de la información. Por ejemplo, en la
información oficial en términos de
zonificación de amenazas.
- Posible existencia de zonas con
información insuficiente o nula.
Para enfrentar esta dificultad se propone
flexibilizar el modelo e incluir varios criterios
para determinar la pertenencia a las
categorías, esto se muestra en los
mecanismos de exposición E2 y E3 y en los
mecanismos de prevención P2 Y P3, y se
explica con más detalle más adelante.
El mecanismo E2 evalúa el proceso de degradación de metales enterrados y a diferencia del
mecanismo presentado antes. En este caso sí se espera una gran variabilidad en términos de la
agresividad del medio, es decir, el suelo en el que están instaladas las tuberías.
En términos generales el proceso de corrosión consiste en el desarrollo de un flujo de corriente
entre un ánodo que pierde electrones y un cátodo que los recibe. En el caso de las tuberías
enterradas este proceso se presenta con mayor intensidad cuando el suelo que rodea la tubería
tiene una resistividad baja, lo que “facilita” el desarrollo del flujo de corriente mencionado, en el
que una tubería desprotegida tiende a ser el ánodo que pierde electrones y por lo tanto se
deteriora.
En ese orden de ideas el criterio ideal para definir la posibilidad de corrosión es la resistividad
del material, sin embargo, ese no es un parámetro comúnmente espacializado y por eso se debe
recurrir a medidas indirectas. La propuesta metodológica consiste en considerar (y priorizar) la
información disponible así: si esta no está disponible la resistividad, trabajar con la humedad
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
77
gravimétrica del material, si esta no está disponible, trabajar con el tipo de material (rocas, gravas,
arenas…); como último recurso se puede recurrir a la precipitación anual en el sitio.
Ahora, establecidos los criterios, se debe establecer la “posición” de la frontera entre una
categoría y otra. Roberge (2000) presenta una escala de corrosividad del suelo en términos de
su resistividad, la escala de la fuente mencionada se modificó ligeramente para ajustarla a la
usada por Vanti S.A. ESP en evaluaciones previas.
Tabla 8-14. Escala de corrosividad del suelo en función de su resistividad
Resistividad ohm.cm Corrosividad del suelo
>10,000 No corrosivo
2,000-10,000 Ligeramente corrosivo
1,000-2,000 Moderadamente corrosivo
500-1,000 Corrosivo
1,000-3,000 Muy corrosivo
Elaboración propia.
Usando esta escala y partiendo de:
- La resistividad de los suelos finos como las arcillas es, por lo general, baja.
- La resistividad de los suelos es mayor en la medida en la que estén saturados.
Se propone la escala de categorías y de puntajes preliminares que se presenta en la Tabla 8-15.
Tabla 8-15. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la corrosión
subsuperficial en los elementos metálicos del sistema.
MECANIS
MO/
VARIABLE
IMPORTAN
CIA
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Corrosión
subsuperfic
ial-
Corrosivida
d del suelo
(Tubería de
acero
enterrada)
E2
No
corrosivo
Resistivid
ad >
10,000
ohm.cm o
Humedad
cero (wn
= 0%)
o
Rocas o
o
Precipitac
ión nula.
Ligerament
e corrosivo
2,000
ohm.cm
<Resistivid
ad< 10,000
ohm.com
o
Humedad
baja
(wn<10%)
o
Gravas y
arenas
limpias.
Baja
precipitació
n.
Moderadamente
corrosivo
1,000 ohm.cm
<Resistividad<2
,000 ohm.cm
o
Humedad
media
(10% < wn <
50%)
o
Gravas y
arenas
arcillosas y
limosas.
o
Precipitación
media.
Corrosivo
500
ohm.co<Resistividad<
1,000 ohm.cm o
Humedad alta (50% <
wn < 100%)
o
Limos arcillosos
o
Precipitación alta.
Muy
corrosivo
Resistividad<
500 ohm.cm
o
Humedad
muy alta
(wn> 100%)
o
Arcillas
o
Precipitación
muy alta.
No se
puede
determi
nar
0.43 23.89 30.0 38.89 100 60.0 64.44
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
78
El cálculo del puntaje que este mecanismo aporta al puntaje total se presenta en el siguiente
ejemplo: Si se tiene que un elemento está ubicado en una zona en la que se determinó que la
corrosividad del medio es muy alta, el elemento quedará catalogado como de categoría C5 y en
principio recibirá una puntuación de 100, este valor, multiplicado por la importancia del
mecanismo y por la importancia del índice que en el que está enmarcado, da lo siguiente:
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙=𝑖𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎𝑙𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑎𝑙 í𝑙𝑎𝑖𝑎𝑎 𝑎·𝐸2 ·𝐶𝑖
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙=0.21 ·0.43 ·100 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟=9.03 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟
Hechas estas aclaraciones, se muestra en la Figura 8-13 el resultado de la clasificación del
sistema. Es muy importante aclarar que esta clasificación se hizo con datos de resistividad
medidos por Vanti. S.A. ESP.
Figura 8-13. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E2: corrosión
subsuperficial.
Elaboración propia.
El mecanismo E2 permite cuantificar la exposición de los elementos; falta involucrar mecanismos
de prevención (P1, P2 y P3) que puedan contrarrestar esa exposición, estos se presentan a
continuación:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
79
8.2.5.1.3 Tipo de revestimiento: mecanismo de prevención P1
Las tuberías enterradas se protegen de la agresividad del medio por medio de dos mecanismos:
- Revestimientos que aíslan la tubería y evitan la corrosión por medio de la interrupción del
flujo de corriente, según el tipo de revestimiento que se use se puede llegar a diferentes
niveles de efectividad en la protección. Las categorías de este mecanismo se presentan
en la Tabla 8-16 y en la Tabla 8-17.
- Protección catódica, que “invierte” el flujo de corriente y usa un ánodo de sacrificio. La
efectividad y la definición de las categorías se presenta en la Tabla 8-18.
Tabla 8-16. Categorías y factores multiplicadores preliminares para la evaluación de la efectividad
de la prevención de la corrosión externa por medio del tipo de revestimiento.
MECANISMO
/VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Prevención de la
corrosión subsuperficial-
Tipo de revestimiento
(Tubería de acero
enterrada)
P1
PE
tricapa FBE PE bicapa Otros
Sin
revestimie
nto
No se
puede
determinar
0.04 0.32 0.58 0.76 1 0.74
Elaboración propia.
Las categorías propuestas para este mecanismo se basan principalmente en las presentadas en
el documento Gestión de la integridad-Evaluación de riesgos de Vanti S.A. ESP.
Cuando se está trabajando con mecanismos de prevención ya no se trabaja en términos de
puntajes sino en términos de factores multiplicadores con valores menores a 1.0.
El funcionamiento de estos factores es el siguiente:
Si se tiene un segmento de tubería metálica y enterrada en un medio de corrosividad alta pero
revestido con PE-tricapa, el puntaje corregido que aportan estos mecanismos se calcula así:
𝐿𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑙𝑟𝑟𝑎𝑎𝑖𝑎𝑙=𝑖𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎𝑙𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑎𝑙 í𝑙𝑎𝑖𝑎𝑎 𝑎·𝐸2 ·𝐶𝑖·𝐿𝑖
𝐿𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑙𝑟𝑟𝑎𝑎𝑖𝑎𝑙=0.21 ·0.6 ·100 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟·0.8
𝐿𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑎𝑙𝑟𝑟𝑎𝑎𝑖𝑎𝑙 =10.08 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑙𝑟
La clasificación de los segmentos de tubería metálica, que son en los que este mecanismo se
puede implementar, se presenta en la Figura 8-14.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
80
Figura 8-14. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P1: tipo de
revestimiento.
Elaboración propia.
8.2.5.2 Condición del revestimiento: mecanismo de prevención P2
Por recomendación de los expertos en la operación del sistema la escala usada para evaluar la
condición del revestimiento de las tuberías se basa en la medición ACVG de anomalías10, como
resultado de esa medición se tiene una escala que clasifica los defectos en 5 categorías, y
usando esas mismas categorías, que se muestran en la Tabla 8-17, se llegó a la representación
cartográfica presentada en la Figura 8-15.
Tabla 8-17. Categorías y factores multiplicadores preliminares para la evaluación de la efectividad
de la prevención de la corrosión externa por medio de la condición del revestimiento.
10 Según la base de datos esta información se levantó entre noviembre de 2016 y junio de 2017.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
81
MECANISMO
/VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Prevención de
la corrosión
subsuperficial-
Condición de
revestimiento
(Tubería de
acero
enterrada)
P2
Muy buena
Únicamente
defectos de
categoría 1
< 50 dB
Buena
Defectos de
categoría 2
50 dB ≤
Medición <
60 dB
Regular
Defectos de
categoría 3
60 dB ≤
Medición <
70 dB
Mala
Defectos de
categoría 4
70 dB ≤
Medición <
80 dB
Muy mala
Defectos de
categoría 5
Medición ≥ 50
dB
No se
puede
determinar
0.04 0.14 0.23 0.55 1 0.86
Figura 8-15. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P2: condición del
revestimiento.
Elaboración propia.
8.2.5.2.1 Eficacia de la protección catódica: mecanismo de prevención P3
Como se mencionó antes, con el mecanismo de prevención de protección catódica se busca
“invertir” el flujo de corriente que tiende a deteriorar la condición de la tubería, la efectividad de
este mecanismo se da en términos de medidas de potencial11. En la escala propuesta para la
11 Por recomendación de los expertos en la operación del sistema, la medición utilizada es la de potencial
en pruebas Instan On/Off.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
82
evaluación se tiene en cuenta que en este mecanismo se puede presentar una condición
particular: la sobreprotección, en la que la integridad del segmento de tubería se ve afectada por
un exceso de corriente inyectada. La escala se presenta en la Tabla 8-18 y la Figura 8-16 muestra
el resultado de la clasificación en las categorías propuestas de la red de tubería metálica.
Tabla 8-18. Categorías y factores multiplicadores para la evaluación de la efectividad de la
prevención de la corrosión externa por medio de protección catódica.
MECANISMO/
VARIABLE
EFECTI
VIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C3 C4 C5 C6
Prevención de la corrosión
subsuperficial-
Eficacia de la protección
catódica (Tubería de
acero enterrada)
P3
Alta
-850 mV >
Instant On/Off
> -1200 mV
Baja
-750 mV >
Instant On/Off
> -850 mV
Sin protección
Instant On/Off
> -750 mV
Sobreprotección
Instant On/Off <
-1,200 mV
No se puede
determinar
0.06 0.73 1.0 1.0 0.79
Elaboración propia.
Figura 8-16. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P3: eficacia de la
protección catódica.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
83
8.2.5.3 Corrosión interna de elementos metálicos
En el marco general de evaluación de las amenazas que pueden afectar la integridad de los
elementos del sistema de distribución está la amenaza por corrosión interna, sin embargo, el
sistema distribución de Vanti S.A. ESP transporta únicamente gas natural no corrosivo.
Se conserva esta amenaza, pero en vez de
corrosión (degradación química del metal), se
considera un mecanismo de erosión del metal,
esta erosión puede ser causada por partículas
sólidas que al impactar las paredes interiores de
los conductos pueden causar una reducción
gradual del espesor de éstos.
8.2.5.3.1 Erosión interna de las paredes: mecanismo de exposición E3
La erosión interna, aunque es un proceso diferente desde un punto de vista químico, también
afecta la integridad de las tuberías, y se plantea usar las categorías mostradas en la Tabla 8-19.
Tabla 8-19. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia
MECANISMO/
VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores intermedios
C5 C6
Erosión
(Tubería de acero)
E3 No hay efectos
documentados
Sí hay efectos
documentados
No se puede
determinar
0.29 0 100 41.11
Elaboración propia.
Es difícil seleccionar un factor que permita establecer con certeza la posibilidad de ocurrencia de
este proceso, por eso se plantea el uso de las tres categorías mostradas en la tabla. Desde un
punto de vista práctico, el uso de esta escala consiste en “castigar” con puntajes altos los
elementos en los que se tenga un registro documentado de la existencia del proceso, es decir,
si se tiene que en el pasado un elemento tuvo que ser reemplazado o reparado por efectos de
erosión interna se puede suponer (conservadoramente) que es posible que las condiciones que
causaron el fallo permanezcan en el sitio y por eso se castiga el elemento con un puntaje de 100
puntos.
La Figura 8-17 muestra el resultado cartográfico de la evaluación de las tuberías metálicas con
la escala presentada; es importante notar que todos los elementos quedan clasificados en la
categoría C1 pues se asume que este proceso no se presenta en el sistema de distribución,
ahora, este es uno de los mecanismos que Vanti S.A. ESP S.A. ESP debe “alimentar” con
información para garantizar que el resultado final de amenaza represente la condición real de
operación del sistema.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
84
Figura 8-17. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E3: erosión.
Elaboración propia.
8.2.5.3.2 Otros mecanismos de degradación de elementos metálicos: mecanismo de
exposición E4
Además de la corrosión y de la erosión, representadas en las amenazas 1 y 2, es posible que los
elementos metálicos del sistema se vean afectados por mecanismos diferentes desde el punto
de vista fisicoquímico, entre esos se encuentran:
- La corrosión influenciada por acción de microorganismos.
- Fracturamiento inducido por hidrógeno.
- Fracturamiento por acción combinada de esfuerzos y corrosión.
Estos mecanismos de exposición son relativamente complejos y su ocurrencia depende de
muchos factores; incluir esos factores de forma detallada en el modelo de evaluación de
amenaza se traduciría en un incremento significativo en la información de entrada necesaria y
no mejoran sensiblemente los resultados ya que la información disponible es muy escasa o no
la hay.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
85
Para evitar introducir una mayor complejidad
al modelo, se propone evaluar estos
mecanismos castigando con puntajes altos
los elementos en los que se haya detectado
en el pasado la ocurrencia de cualquiera de
los mecanismos mencionados, la escala
propuesta para esa evaluación se muestra en
la Tabla 8-20.
Tabla 8-20. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del mecanismo
de corrosión influenciada por acción de microorganismos en la integridad de los elementos
metálicos del sistema.
MECANISMO/
VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores intermedios
C5 C6
Otros mecanismos de
degradación del acero
E4 No hay efectos
documentados
Sí hay efectos
documentados
No se puede
determinar
0.28 0 100 50.56
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
86
Figura 8-18. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E4: otros mecanismos
de degradación no relacionados con corrosión.
Elaboración propia.
8.2.5.3.3 Otros mecanismos de degradación de elementos de polietileno
En el sistema de distribución de Vanti, una gran proporción de los conductos está construida en
polietileno, y por supuesto, los mecanismos que afectan y degradan la integridad de este material
son diferentes a los que afectan a los elementos de acero. Por eso se propone incluir un índice
de amenaza adicional, el 3*, que se ocupa de evaluar únicamente procesos de degradación
como:
- Crecimiento lento de fracturas.
- Propagación rápida de fracturas.
- Afectación por la acción de bacterias.
Ahora, con la información disponible es difícil12
seleccionar un factor que permita evaluar la
posibilidad de ocurrencia de los procesos. Se
propone trabajar con tres categorías en las que
se castigue con puntajes altos a los elementos
en los que se haya detectado y documentado la
ocurrencia de fracturamiento asociado con los
procesos mencionados.
Tabla 8-21. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del mecanismo
de crecimiento lento de fracturas en la integridad de los elementos plásticos del sistema.
MECANISMO/
VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores intermedios
C5 C6
Otros mecanismos de
degradación del
polietileno relacionados
con fracturamiento y
afectación por bacterias
E5 No hay efectos
documentados
Sí hay efectos
documentados
No se puede
determinar
1.0 0 100 50
Elaboración propia.
No se dispone de una base de datos que registre información relacionada con los mecanismos
de degradación del polietileno que agrupa este índice, y haciendo una suposición optimista, se
asigna a toda la red de polietileno una categoría de exposición C1, de esta surge la
representación cartográfica presentada en la Figura 8-19.
Para confirmar este supuesto, es necesario que hacia el futuro Vanti verifique si puede obtener
información sobre este tipo de procesos en la red y que a partir de ello se elabore una base de
información que permita y discriminar de mejor forma esta categorización.
12La edad del elemento o el diseño de la cimentación del conducto son factores que se pueden tener en
cuenta para evaluar estos procesos, pero ya están incluidos en el índice de diseño.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
87
Figura 8-19. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E5: procesos de
degradación del polietileno relacionados con fracturamiento y afectación por bacterias.
Elaboración propia.
8.2.6 Índice de diseño
El índice b de la metodología de evaluación de la amenaza apunta a representar las condiciones
de construcción del sistema en dos niveles:
- Los materiales y métodos usados en la construcción y su capacidad para soportar las
cargas normales.
- Las condiciones del sitio en el que se instalan los elementos, en términos de las cargas
adicionales que esas condiciones puedan introducir al sistema.
En el árbol de falla que se presenta a continuación se muestran de forma resumida los
mecanismos y categorías seleccionadas para las tres amenazas que componen este índice:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
88
Figura 8-20. Árbol de falla para el índice de diseño.
Elaboración propia.
A continuación, se presentan, una por una, las amenazas consideradas y las categorías
seleccionadas para describir la acción de los mecanismos de exposición agrupados en el índice.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
89
8.2.6.1 Fabricación y diseño de los elementos del sistema
Este subíndice de exposición resume tres
atributos del sistema:
- La calidad de los materiales usados en
la construcción. Esto es difícil de
determinar cuando los elementos ya
están instalados, por eso se propone
clasificarlos en función de la
capacidad que se tenga para
determinar el origen y las
especificaciones de los materiales.
- El margen de seguridad con el que
opera el elemento, esto en términos de
la relación entre la máxima presión de
operación permisible y el esfuerzo de
fluencia del material.
- La edad de los elementos, ya que se
entiende que los elementos más
antiguos han perdido, hasta cierto
punto, su capacidad para soportar las
cargas normales.
En los siguientes numerales se presenta la discusión que permitió seleccionar las categorías
para cada mecanismo.
8.2.6.1.1 Trazabilidad y certificados de los elementos: mecanismo de exposición E6
Es claro que un elemento construido con un material que no cumple con los requerimientos
normativos de calidad no puede cumplir satisfactoriamente con el objetivo para el que fue
diseñado. En ese contexto surge el siguiente postulado:
Si no se dispone de un medio documental que permita probar el cumplimiento de los
requerimientos, es posible que estos no se cumplan.
Partiendo de ese postulado y usando como referencia las categorías planteadas por Vanti S.A.
ESP S.A. ESP, se plantea representar este mecanismo de exposición como se muestra en la
Tabla 8-22.
Estas categorías se emparejan con unos puntajes que, como ya se ha explicado, la categoría C1
suma un puntaje bajo pues es la condición menos desfavorable para la integridad; lo opuesto
ocurre para la categoría C5 que suma el puntaje máximo. No se debe olvidar que estos puntajes,
a su vez, deben ser afectados por la importancia que tiene el mecanismo.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
90
Tabla 8-22. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
trazabilidad y certificados de los materiales en la integridad del sistema.
MECANISM
O/VARIABL
E
IMPORTA
NCIA
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Trazabilidad
y
certificados
E6
Se cuenta con
certificados y
trazabilidad
de los
materiales o
productos y
es posible
establecer su
ubicación en
un gestor
documental o
archivo
Se cuenta con
certificados y
trazabilidad de
los materiales
o productos,
pero no es
posible
establecer la
ubicación en
un gestor
documental o
archivo
Es posible
conocer
especificacio
nes de
materiales y
productos,
pero no se
cuenta con
certificados
ni
trazabilidad
Es posible
conocer
especificacion
es de
materiales y
hacer
búsqueda y
organizar la
información,
pero este
costo es
elevado.
No se conoce
el origen, no
es posible
establecer
especificacion
es y no se
cuenta con
certificados ni
trazabilidad
del producto.
No se
puede
determinar
0.12 13.89 35.74 60.74 70.37 100 67.78
Elaboración propia.
Se entiende que lograr consolidar una base de datos con certificados y trazabilidad de todos los
elementos es una tarea monumental, y por lo menos a la fecha, Vanti no cuenta con una
herramienta que permita hacer la evaluación al nivel de detalle deseado. Ahora, para llegar a un
puntaje total de amenaza es necesario hacer una suposición que abarque toda la red, y para
este mecanismo se optó por asignar a todos los elementos la categoría de exposición C6: no se
puede determinar, de esa forma se “castiga” la falta de información.
No sobra repetir que este (y todos) los mecanismos deben ser alimentados constantemente con
información real que permita sobreponer las limitaciones de las suposiciones que han soportado
esta primera versión del mapa. Esa alimentación en este caso puede contribuir a la disminución
del puntaje de amenaza en una buena cantidad de elementos, pues se espera que para la
mayoría de los elementos Vanti cuente con los certificados y pueda hacer trazabilidad de sus
materiales.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
91
Figura 8-21. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E6: trazabilidad y
certificados.
Elaboración propia.
8.2.6.1.2 Factor de seguridad: mecanismo de exposición E7
La máxima presión que puede soportar un conducto depende de:
- El material (Acero, PE80 o PE100), y su esfuerzo de fluencia.
- El diámetro.
- El espesor de la pared.
A esa presión máxima de operación se le llama SMYS.
Por otra parte, la presión de operación del sistema varía en función de la demanda, para efectos
de determinar un factor de seguridad la presión de operación “relevante” es la máxima que se
puede permitir para no exceder límites seguros, a la que se llama MPOP: máxima presión de
operación permisible.
Relacionar SMYS y MPOP permite calcular un margen o factor de seguridad, así:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
92
𝐸𝑎𝑎𝑟𝑙𝑟 𝑎𝑎 𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑖𝑎𝑎𝑎=𝑅𝑎𝑟𝑖𝑟𝑟𝑎𝑙𝑎𝑖𝑎
𝑅𝑙𝑙𝑖𝑎𝑖𝑟𝑎𝑎𝑖ó𝑙=𝑅𝐿𝑌𝑅
𝐿𝐿𝐿𝐿
Las aplicaciones de este concepto de factor de seguridad a la integridad de gasoductos, por lo
general lo presentan así:
1
𝐸𝑎𝑎𝑟𝑙𝑟 𝑎𝑎 𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑖𝑎𝑎𝑎=𝐿𝐿𝐿𝐿
𝑅𝐿𝑌𝑅
Utilizando esta definición, y tomando como referencia los valores presentados en el documento
interno de Vanti S.A. ESP S.A. ESP de Gestión de Integridad-Evaluación de riesgos, se propone
usar las categorías presentadas en la Tabla 8-23.
Tabla 8-23. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del factor de
seguridad en la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIA
BLE
IMPORTANCI
A
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Factor de seguridad
E7 MPOP/SM
YS < 40%
40% <
MPOP/SM
YS < 50%
50 % <
MPOP/SM
YS < 60%
60% <
MPOP/SM
YS < 72%
MPOP/SM
YS > 72%
No se
puede
determinar
0.03 7.78 17.04 46.48 55.74 100 45.56
Elaboración propia.
En principio, todas las tuberías operan con un amplio rango de seguridad y por eso la
representación cartográfica de este mecanismo (que se presenta en la Figura 8-22) muestra que
todos los elementos quedan clasificados con en la categoría C1.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
93
Figura 8-22. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E7: factor de
seguridad.
Elaboración propia.
8.2.6.1.3 Años de servicio del elemento: mecanismo de exposición E8
Como se mencionó en la sección introductoria, la edad del elemento puede ser un indicador de
su degradación, y en esa medida puede indicar una posible pérdida de capacidad para soportar
las cargas de diseño. Además, es claro que todo elemento tiene una vida útil, así, se plantea una
escala en la que a los elementos más antiguos se les “castiga” con un puntaje de amenaza
mayor. Los rangos de edades usados para las categorías propuestas se basan en lo que
recomienda el documento de lineamientos que generó Vanti para este proyecto.
La escala de clasificación se presenta en la Tabla 8-24 y la representación cartográfica de la
clasificación de la red se muestra en la Figura 8-23, de esa clasificación llama la atención la alta
cantidad de segmentos de tubería en los que se desconoce la fecha de construcción.
Tabla 8-24. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la edad de
los elementos en la integridad del sistema.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
94
MECANISMO/VARI
ABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Años de servicio
E8 Menos de 5
años
Entre 5 y
10 años
Entre 10 y
25 años
Entre 25 y
40 años
Más de
40 años
No se puede
determinar
0.15 5.0 26.48 55.56 59.26 100 37.78
Elaboración propia.
Figura 8-23. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E8: años de servicio.
Elaboración propia.
8.2.6.2 Construcción de los elementos:
Vanti S.A. ESP S.A. ESP regula y controla la
calidad de la construcción de su
infraestructura por medio de Especificaciones
Técnicas13 que establecen unos criterios
mínimos de aceptación.
13 PE.02829-CN o PE.03412-CN.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
95
Se espera que en la medida en la que la infraestructura está en operación, ésta haya (en su
momento) cumplido con los criterios de técnicos de construcción. Existe, sin embargo, un par de
escenarios en los que el cumplimiento de los criterios se puede poner en duda:
- Puede ocurrir que, a la luz de las versiones actuales de los criterios, la infraestructura
construida en otra época no cumpla.
- Se dé un caso extraordinario en el que sea imposible asegurar el cumplimiento de los
criterios, y eso quede documentado en los planos As-built.
8.2.6.2.1 Años de servicio del elemento: mecanismo de exposición E9
La propuesta es entonces, que cualquier elemento que se ajuste a los escenarios descritos y no
cumpla con los criterios técnicos de construcción, debe ser castigado con un puntaje alto. Esto
es lo que se presenta en la Tabla 8-25. En la Figura 8-24 se muestra el mapa que representa la
clasificación de la red en función de esta escala, y todo está clasificado en la categoría C6, pues
no se tiene una base de datos que permita trabajar con información documentada de este valor.
Tabla 8-25. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
cumplimiento de los criterios técnicos de construcción en la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIABLE IMPORTANCI
A
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores
intermedios
C5 C6
Cumplimiento de los
criterios técnicos de
construcción
E9 Sí No No se puede
determinar
0.21 0 100 62.22
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
96
Figura 8-24. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E9: cumplimiento de
los criterios técnicos de construcción.
Elaboración propia.
8.2.6.3 Acción del clima y otras fuerzas naturales
La última amenaza incluida en el índice de diseño es la 9, que considera la acción de fuerzas
externas causadas por el clima y por otras fuerzas naturales.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
97
El efecto de estas fuerzas naturales, como
muestra el árbol de falla presentado en la
Figura 8-20, se divide en:
- La alteración de las condiciones de
operación como resultado de eventos
atmosféricos extremos, como rayos o
las bajas temperaturas.
- Los movimientos que pueden generar
en los conductos fuerzas generadas
por sismos, inundaciones y
deslizamientos.
El cálculo de este subíndice de exposición
está estrechamente vinculado con: la calidad,
la resolución y el cubrimiento de
zonificaciones oficiales que permitan
caracterizar el sitio en el que están instalados
los elementos. en términos una amenaza
relativa.
Como se muestra más adelante, esto es un problema en el caso de los rayos y las bajas
temperaturas y también en el caso de los municipios en los que esta cartografía no está
desarrollada.
A continuación, se presenta una discusión alrededor de las categorías de exposición
seleccionadas para los mecanismos de exposición agrupados en este índice.
8.2.6.3.1 Procesos meteorológicos: mecanismo de exposición E10
Las descargas atmosféricas y las temperaturas inusualmente bajas pueden causar daños en los
componentes mecánicos del sistema y pueden, incluso, averiar el funcionamiento de sistemas
de protección catódica, en esa medida se debe cuantificar su posibilidad.
Esta evaluación se puede llevar a cabo usando mapas de amenaza en los que se establezca
una zonificación en términos de:
- Regiones isoceráunicas en las que se pueda aproximar la probabilidad de descarga
atmosférica; sin embargo, este tipo de mapas no se han generado para Colombia14 por
ninguna entidad oficial.
- Regiones isotérmicas, en las que se pueda aproximar la temperatura mínima probable.
Cuando no se tiene acceso a mapas como los mencionados, se propone trabajar con las
categorías que muestra la Tabla 8-26.
14 Por lo menos no a la escala que necesita este estudio.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
98
Tabla 8-26. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de los rayos en
la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores
intermedios
C5 C6
Procesos meteorológicos E10 No hay efectos
documentados
Sí hay efectos
documentados
No se puede
determinar
0.09 11.11 100 62.22
Elaboración propia.
El significado de las categorías establecidas es el siguiente
- No hay efectos documentados: lo que se traduce en una exposición baja del elemento,
pues no hay registro de afectación de la integridad por este proceso. En este caso se le
asigna al elemento un puntaje bajo que corresponde a la categoría C1.
- Sí hay efectos documentados del proceso en el elemento: es decir, sí se ha presentado
en el pasado y en esa medida se puede esperar que se repita. En este escenario el
escenario queda en la categoría C5 con la puntuación máxima.
- No se puede determinar la condición del elemento, esta categoría se reserva para los
casos en los que no se tiene ninguna fuente de información que permita confirmar o
descartar la ocurrencia del proceso.
Como no se tiene una base de datos que permita clasificar con certeza este mecanismo, se
asume, que no hay registro de la acción de estos procesos y por eso todos los elementos de la
red quedan clasificados en la categoría C1.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
99
Figura 8-25. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E10: procesos
meteorológicos.
Elaboración propia.
8.2.6.3.2 Sismos: mecanismo de exposición E11
En términos prácticos el efecto de un sismo es la generación de movimientos en el suelo de
regiones relativamente grandes, teniendo en cuenta que ese suelo rodea y sostiene los
segmentos enterrados del sistema de distribución. En ese contexto medida, los desplazamientos
generados por un sismo:
- Pueden causar escapes en regiones de la tubería con debilidades previas.
- Pueden provocar desacoples en las uniones mecánicas entre tramos de tubería.
- Pueden generar debilidades en la tubería, que, aunque no resulten en una falla inmediata
pueden ser el factor iniciador de una falla por otro mecanismo (como corrosión externa).
Así, la magnitud de la exposición de un segmento de tubería a la acción de un sismo está dada
en términos de la magnitud del movimiento del terreno que ese sismo pueda generar.
Los desplazamientos del terreno generados por sismos dependen de la relación entre la
aceleración pico esperada a nivel de roca en el sismo de diseño y la velocidad de propagación
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
100
de onda a través del suelo, por esto se propone establecer las categorías de exposición en
términos de Fv,15 como se muestra en la Tabla 8-27.
Tabla 8-27. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de los sismos
en la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIABL
E
IMPORTANCIA
/EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C4 C5 C6
Sismos E11
Baja (Fv < 2.0)
Valores de Fv
asociados a las
zonas de respuesta
del estudio de
Microzonificación
Sísmica
Media (2.0 < Fv <
2.5)
Valores de Fv
asociados a las
zonas de respuesta
del estudio de
Microzonificación
Sísmica
Alta (Fv > 2.5)
Valores de Fv
asociados a las
zonas de respuesta
del estudio de
Microzonificación
Sísmica
No se
puede
determina
r
0.20 12.78 37.78 100 58.33
Elaboración propia.
La clasificación de los elementos de la red en función de la escala presentada en la Tabla 8-27
se muestra en la Figura 8-26, en la que se puede decir que la clasificación es un calco de la
Microzonificación Sísmica de Bogotá.
Este resultado, en pocas palabras quiere decir que en las zonas en las que el depósito de suelo
es más blando y profundo (de color naranja y verde claro) se espera una mayor amplificación un
mayor desplazamiento del terreno: por eso la amenaza es más alta.
En las zonas en las que el material tiene características más parecidas a las de la roca (de color
azul) se espera menor amplificación y menor desplazamiento y por eso la amenaza es baja. La
inclusión de la amenaza sísmica en este modelo general de amenaza se considera como un
parámetro adicional que puede afectar la red y se establece para ello su calificación y
ponderación. No obstante, por ser los eventos sísmicos unos de los principales factores de
amenaza, posteriormente se desarrolla un modelo específico de estimación de número de daños
probables en la red en caso de la ocurrencia del sismo de diseño.
15 Fv es un coeficiente de amplificación de velocidades usado en la construcción de espectros de
aceleraciones de diseño. Depende, fundamentalmente, del tipo y el espesor del suelo (entendiendo el
suelo como el material relativamente blando entre la superficie del terreno y el sustrato rocoso).
El valor de este coeficiente se puede calcular para cualquier municipio usando la Norma NRS -10 y una
caracterización del suelo, o se puede consultar en estudios de microzonificación sísmica, cuando estén
disponibles.
En el caso de Soacha y Sibaté, municipios en los que no hay estudios de microzonificación sísmica, se
usó la Norma NSR-10 y la zonificación de unidades geológicas superficiales presentada en el POMCA del
río Bogotá
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
101
Figura 8-26. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E11: sismos.
Elaboración propia.
8.2.6.3.3 Inundaciones: mecanismo de exposición E12
No está del todo claro qué efecto puede producir una inundación en las tuberías enterradas de
un sistema de distribución de gas, sin embargo, se espera que una fuerza de flotación, para la
que las tuberías no están diseñadas empiece a actuar sobre ellas. Esa fuerza puede:
- Generar movimientos que alteren la estabilidad del sistema de cimentación de las
tuberías y generar zonas “débiles” que pueden fallar más adelante.
- Debilitar uniones mecánicas.
Para esta amenaza se cuenta también con cartografía oficial que establece zonas de amenaza
uniforme, en este caso la asignación de categorías es más directa:
- En la categoría C1 queda la amenaza baja pues es la condición menos desfavorable para
la integridad de la tubería, en este caso en importante notar que, en esta condición de
amenaza baja, el puntaje no es 0.
- En la categoría C5 queda la amenaza alta y suma el máximo puntaje.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
102
En la Tabla 8-28 se presentan las categorías y puntajes propuestos para esta amenaza.
Tabla 8-28. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la amenaza
por inundaciones en la integridad del sistema.
MECANISMO/
VARIABLE
IMPORTANCIA
/EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C4 C5 C6
Inundaciones E12
Por fuera de la
zonificación
generada por
fuentes
oficiales
Baja
Según la
zonificación de
amenaza generada
por fuentes oficiales
Media
Según la
zonificación de
amenaza
generada por
fuentes oficiales
Alta
Según la
zonificación de
amenaza
generada por
fuentes oficiales
No se
puede
deter
minar
0.09 0 10.56 28.89 100 48.89
Elaboración propia.
La Figura 8-27 muestra el resultado de la clasificación de la red en función de las categorías
propuestas para este mecanismo. El resultado, está controlado principalmente por la zona de
influencia del río Bogotá y algunas de sus corrientes tributarias.
Figura 8-27. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E12: inundaciones.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
103
Elaboración propia.
8.2.6.3.4 Movimientos en masa: mecanismo de exposición E13
De la misma manera que lo presentado en la amenaza por inundaciones, el insumo para evaluar
la amenaza por movimientos en masa es la zonificación oficial disponible en el IDIGER. Y la
asignación de categorías está asociada a las categorías de amenaza:
- Los elementos que estén en zonas de amenaza baja quedan clasificados en la categoría
C1 lo que suma un puntaje bajo.
- Los elementos en zonas de amenaza alta quedan en la categoría C5 y suman el puntaje
máximo.
Esta clasificación se presenta en la Tabla 8-29.
Tabla 8-29. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la amenaza
por movimientos en masa.
MECANISMO/VARIABLE IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C4 C5 C6
Movimientos en masa E13
Por fuera de
la
zonificación
generada por
fuentes
oficiales
Baja
Según la
zonificación
de amenaza
generada por
fuentes
oficiales
Media
Según la
zonificación
de amenaza
generada por
fuentes
oficiales
Alta
Según la
zonificación
de amenaza
generada por
fuentes
oficiales
No se
puede
determinar
0.11 0 13.33 31.67 100 68.33
Elaboración propia.
Esta zonificación responde, entre otros factores, a la pendiente del terreno, por eso en la Figura
8-28 quedan clasificados en amenaza media y alta los segmentos de tubería instalados en los
cerros de la ciudad. Pero, la Sabana de Bogotá es mayoritariamente plana, y por eso la gran
mayoría de segmentos de la red están en C1, es decir, están en zonas de amenaza nula por
procesos de remoción en masa.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
104
Figura 8-28. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E13: movimientos en
masa.
Elaboración propia.
8.2.7 Índice de fallo de equipos
Antes que nada, es sumamente importante aclarar que este índice evalúa la amenaza en
segmentos de tubería, es decir, se busca cuantificar -e incluir en el puntaje de amenaza- las
consecuencias de la falla de equipos. En términos generales se considera que la falla de los
equipos de una estación de regulación puede producir fallos en las tuberías por dos mecanismos:
- Erosión interna por fallos en los equipos de filtración que se traduzcan en la presencia de
partículas sólidas en el flujo, estas partículas erosionan los conductos y pueden llevar a
largo plazo a la reducción del espesor es estos.
- Fracturamiento por eventos de sobrepresión en las estaciones.
El resumen de las condiciones consideradas se presenta en el árbol de falla del índice, que se
muestra en la Figura 8-29.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
105
Figura 8-29. Árbol de falla para el índice de fallo de equipos.
Elaboración propia.
La metodología de evaluación de la amenaza por fallos de equipos es diferente a la usada para
los demás elementos del sistema; en este informe los equipos considerados son los que
componen las estaciones de regulación de presión y la metodología se basa en la determinación
de:
- Los eventos que pueden generar fallos de equipos.
- Las consecuencias de esos eventos de falla.
- La probabilidad de ocurrencia de esos eventos.
Para determinar esos componentes se usa la metodología de matrices denominada“¿qué pasa
sí?”.
Por medio de estas matrices se pudo determinar
que el fallo de los equipos puede generar dos
eventos en los conductos:
- Fallas por sobrepresión.
- Fallas por erosión interna generada por
sólidos que no fueron eliminados en la
etapa de filtrado.
La asignación de las categorías para cada uno
de los eventos está dada por la presencia de
ciertos equipos en las estaciones de regulación
y medición.
A continuación, se presenta la sustentación de
los escenarios de exposición considerados para
cada categoría.
8.2.7.1 Fallas por sobrepresión
Los parámetros de valoración de la amenaza por el mecanismo de sobrepresión están definidos
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
106
por la presencia y conexión al sistema SCADA de la válvula de seguridad en el tren principal, y
el tipo de tren de respaldo o By-pass, de la siguiente manera:
Válvula de seguridad tren principal:
- Posee válvula de seguridad y tiene señal de final de carrera al SCADA: El tren principal
de la estación de regulación posee Válvula de seguridad que cierra el flujo de gas en caso
de un aumento de la presión por encima de un umbral definido, además de conexión con
el sistema SCADA con señal en el momento de activación de la válvula de seguridad.
Esta se considera la condición ideal, en la que el nivel de amenaza tiende a ser bajo.
- No posee válvula de seguridad: El tren principal de la estación de regulación no posee
válvula de seguridad. Esta es la condición menos favorable para la integridad de los
segmentos de tubería y se traduce en un alto nivel de amenaza. Ahora, esta condición no
se presenta en ninguna ERD del sistema y por eso no se considera en el árbol de falla.
- Posee válvula de seguridad y no tiene señal de final de carrera al SCADA: El tren principal
de la estación de regulación posee Válvula de seguridad que cierra el flujo de gas en caso
de un aumento de la presión por encima de un umbral definido pero este sensor no cuenta
con conexión al sistema SCADA. Esta condición intermedia entre las dos presentadas
antes y por eso está asociada a las categorías de exposición C4 y C5.
Tren de respaldo o By-Pass:
- Regulador abierto con válvula de seguridad: El By-pass regulado cuenta con regulador
de presión de fallo abierto además de válvula de seguridad que cierra el flujo de gas en
caso de un aumento de la presión por encima de un umbral definido. Esta es la condición
ideal y se le asocia a niveles de amenaza bajos e intermedios.
- Regulador cerrado: El By-pass regulado cuenta con regulador de presión de fallo cerrado,
es decir que ante un aumento de la presión por encima de un umbral definido el regulador
cerrara el flujo por de gas. Esta es una condición segura, que se traduce en una alteración
de la operación del sistema y queda asociada a niveles intermedios de amenaza.
- By-Pass manual: La activación del tren de respaldo se realiza de manera manual por
medio de válvulas. Esta es la condición menos favorable para la seguridad y para la
operación del sistema, y por eso queda asociada a los niveles más altos de amenaza.
La combinación de las condiciones planteadas anteriormente se resume en la matriz presentada
en la Tabla 8-30, en la que cada escenario se asocia a categorías de amenaza que siguen la
estructura usada para los otros mecanismos de la metodología (C1 amenaza y puntajes bajos, y
C5 amenaza y puntajes altos).
Tabla 8-30. Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de eventos de sobrepresión
causados por fallos de equipos en la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIABLE Sobrepresión
IMPORTANCIA/EFECTIVIDAD E14 0.69
ByPass Válvula de seguridad Tiene y con señal de final de
carrera a SCADA
Tiene sin señal a
SCADA
Regulado abierto y con válvula de seguridad C141 (7.22 puntos) C144 (74.63 puntos)
Regulado cerrado C142 (40.56 puntos) C144 (74.63 puntos)
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
107
MECANISMO/VARIABLE Sobrepresión
IMPORTANCIA/EFECTIVIDAD E14 0.69
Manual C143 (67.04 puntos) C145 (100 puntos)
No se puede determinar C146 (64.44 puntos)
Elaboración propia.
Ahora bien, como ya se mencionó, en esta metodología se está buscando evaluar la influencia
de las fallas de los equipos en la integridad de las tuberías, y la escala de clasificación presentada
sirve para evaluar estaciones de regulación de presión, en ese contexto se hace necesario
trasladar a las tuberías la amenaza determinada para las estaciones.
Esto se logra al asociar todas las tuberías que están “bajo la influencia” de una estación a la
clasificación de amenaza obtenida para esa estación. De esa forma se llegó a la representación
cartográfica que se presenta en la Figura 8-30, en la que cada malla de tubería se clasifica según
el resultado de la evaluación de los componentes de la estación correspondiente.
Figura 8-30. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E15: Sobrepresión.
Elaboración propia.
De esta representación se puede concluir que hay un amplio rango de mejora pues, haciendo
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
108
algunos cambios en el arreglo de equipos de regulación de presión, se puede lograr una
reducción de la amenaza por este mecanismo en una buena parte de la red.
8.2.7.2 Fallas por erosión
Se entiende que los equipos de filtrado evitan daños en los equipos y tuberías aguas abajo por
el mecanismo de erosión interna. Por eso se evalúa el nivel de exposición de las tuberías a este
mecanismo en términos del arreglo de estos equipos en las estaciones de regulación de presión.
En las estaciones de regulación es de especial cuidado la calidad del filtro para evitar obstrucción
por partículas y pérdida de capacidad de filtrado de estas, por esto en los filtros de las estaciones
se suele adicionar un manómetro diferencial entre la entrada y salida del filtro para evaluar
indirectamente el estado interno del filtro. Por esto la presencia y conexión a sistema SCADA de
estos manómetros define el nivel de amenaza asociado a este mecanismo de la siguiente
manera:
- Posee manómetro diferencial en el filtro y está conectado al sistema SCADA. Es la
condición más favorable para la integridad de las tuberías asociadas a la estación, y por
eso las estaciones con este equipo quedan clasificadas en el nivel más bajo de amenaza,
el C1.
- Posee manómetro diferencial en el filtro y no está conectado al sistema SCADA. Si se
tiene este arreglo de equipos, se asigna a la estación la categoría intermedia: C3.
- No posee manómetro diferencial en el filtro. Esta es la condición menos favorable y por
eso se le asigna la máxima categoría (C5).
En la Tabla 8-31 se muestra la asignación de las categorías y puntajes en función de los equipos
presentes en las estaciones asociadas a cada tubería.
Tabla 8-31 - Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de eventos de erosión
interna causados por fallos de equipos en la integridad del sistema
MECANISMO/V
ARIABLE
IMPORTANCIA/EF
ECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C3 C5 C6
Erosión
E15
Con
manóm
etro
diferen
cial de
filtro y
señal
al
SCAD
A
Con manómetro diferencial de filtro y
sin señal al SCADA
Sin manómetro
diferencial de filtro
No se
puede
determ
inar
0.31 7.78 67.41 100 63.33
Elaboración propia.
De nuevo, para trasladar la clasificación de cada estación a las tuberías, se asocia la clasificación
obtenida en la estación a toda la malla de tubería controlada. El resultado de este proceso se
muestra en la Figura 8-31.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
109
Figura 8-31. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E15: erosión.
Elaboración propia.
8.2.8 Índice de terceros
El último índice de exposición considerado en la metodología de evaluación de amenaza busca
representar la acción de terceros que puedan generar daños en el sistema. Estos daños
mecánicos se pueden presentar en dos escenarios:
- Daños causados por excavación, estos daños incluyen abolladuras, remoción del
recubrimiento, remoción de metal, remoción del recubrimiento, perforaciones, fracturas o
roturas totales.
- Daños causados por impactos, estos daños pueden ocurrir en elementos que estén
expuestos, y están asociados, por dar algunos ejemplos, a caídas de árboles, a choques
vehiculares y a vandalismo. Las consecuencias de estos daños varían desde abolladuras
hasta fracturas.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
110
Figura 8-32. Árbol de falla para el índice de terceros.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
111
Excavación que puede afectar a los elementos
enterrados, es decir a la gran mayoría de los
conductos: se propone evaluar la exposición a
este mecanismo usando dos atributos
principales:
- La ubicación: se propone definir este
atributo en tres niveles: (1) la densidad
poblacional, con esto se cuantifica de forma
indirecta la probabilidad de ocurrencia de
excavaciones relacionadas con la
instalación o mantenimiento de otras redes
enterradas, (2) el acabado, que representa
la facilidad con la que se puede iniciar una
excavación y (3) los reportes de obras de
infraestructura en curso (o contratadas y
próximas a ejecutarse) ya que en las zonas
en las que se dé este caso será más alta la
probabilidad de excavación y daños a la red
de distribución.
- El enterramiento: se considera que a
mayores profundidades de enterramiento
es menos probable que la tubería sea
afectada por las excavaciones.
Impacto que puede afectar a elementos e
instalaciones ubicados en la superficie, para
este mecanismo no se plantean subcategorías,
pues se considera que si un elemento está en
superficie tiene el máximo grado de exposición
a la intervención de terceros.
8.2.8.1 Daños mecánicos por excavación
Ya se hizo mención del fundamento que sustenta este modo de afectación de los elementos,
falta mencionar que estos daños por excavación pueden ser prevenidos, hasta cierto punto,
usando algunos mecanismos de prevención. Por eso en esta sección se va a presentar la
descripción de cada mecanismo de exposición asociándolo a las medidas que Vanti S.A. ESP
puede implementar para reducir la exposición.
8.2.8.1.1 Densidad poblacional y señalización: mecanismo de exposición E16 y de
prevención P4
Como se planteó en la introducción al índice, los daños mecánicos por excavación que pueden
causar terceros al sistema de distribución son, principalmente, una consecuencia de:
- La necesidad de instalar y reparar infraestructura subterránea para otros servicios públicos.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
112
- La demanda de nueva infraestructura de transporte y el mantenimiento de la existente.
Estos dos postulados soportan la propuesta que se presenta en la siguiente tabla, que consiste
en asignar puntajes más altos a los elementos en zonas de densidad poblacional alta, pues en
esas zonas es más probable la excavación por los motivos mencionados. En la Tabla 8-32 se
presentan las categorías y puntajes de este mecanismo de amenaza.
Tabla 8-32. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la densidad
poblacional en la integridad del sistema.
MECANISMO IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C3 C5 C6
Densidad poblacional E16 Baja Media Alta No se puede determinar
0.33 12.78 46.11 100 38.89
Elaboración propia.
La clasificación de la red en función de la densidad poblacional se presenta en la Figura 8-33.
Determinada la exposición, se pasa a hablar de la prevención de los daños que puede causar
este mecanismo por medio de señalización.
Si en una zona en la que es muy probable que se inicie una excavación la tubería está señalizada,
se espera que la excavación se interrumpa y se relocalice. Así, hay dos opciones:
- C1: la tubería está señalizada, y se reduce la exposición. En términos de operaciones
esta reducción se produce al multiplicar el puntaje de exposición por la efectividad de la
medida de prevención.
- C5: la tubería no está señalizada y el nivel de exposición permanece constante.
Las categorías y efectividades asignadas a este mecanismo se presentan en la Tabla 8-33 y la
representación cartográfica de la clasificación se muestra en la Figura 8-34.
Tabla 8-33. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
señalización de las tuberías enterradas en la integridad del sistema.
MECANISMO EFECTIVIDAD CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 Sin valores
intermedios
C5 C6
Señalización P4 Sí No No se puede determinar
0.25 1 1
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
113
Figura 8-33. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E16: densidad
poblacional.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
114
Figura 8-34. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P4: señalización.
Elaboración propia.
En la representación de la señalización de la tubería se tiene una única categoría: C6, y esto se
debe a que no se conoce el estado actual de la señalización de la tubería en toda la red. Debe
quedar claro que esta es una suposición conservadora, pues en principio, la mayoría de la red
debe estar señalizada. Es necesario que Vanti S.A. ESP valide esta suposición y que, de ser
posible, actualice la información: esa actualización tendrá un efecto inmediato y muy notorio en
el puntaje total de amenaza.
8.2.8.1.2 Acabado y señalización: mecanismo de exposición E17 y de prevención P4
Se considera también que el acabado del sistema de cimentación de las tuberías es un indicador
de la probabilidad de ocurrencia de excavaciones, la lógica de las categorías planteadas es la
siguiente:
- En lotes y en zonas de cultivo, por lo general, no es común la ejecución de excavaciones
profundas, así, la infraestructura subterránea en éstas tiene un nivel de amenaza
relativamente bajo; por eso estas zonas son las que se agrupan en la categoría C1.
- Las vías, son infraestructura de transporte propiedad de los entes territoriales, y por lo
general, cualquier intervención o excavación en esta infraestructura debe ser reportada
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
115
y autorizada, por eso se considera que, en condiciones normales la probabilidad de
excavación es baja. Se propone entonces clasificar elementos que estén bajo vías en la
categoría C3.
- En una última categoría, la C5, que es la condición de mayor amenaza, se agrupan los
elementos bajo aceras. Pues se considera que las excavaciones en aceras están menos
reguladas y es más “fácil” para un tercero ejecutarlas.
Las categorías descritas y los puntajes asociados a ellas se resumen en la Tabla 8-34.
Tabla 8-34. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del acabado en
la integridad del sistema.
MECANISMO IMPORTANCIA CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C3 C5 C6
Acabado
E17 Lote/Baldío/Cultiv
o Vías Acera No se puede
determinar
0.22 19.44 45 100 57.78
Elaboración propia.
La clasificación de la red en función de las categorías propuestas se presenta en la Figura 8-35,
en la que predomina el color rojo, que representa la categoría C6, esto quiere decir que no se
conoce bajo qué material está instalada buena parte de la red.
Se considera que la exposición causada por este mecanismo de exposición puede ser prevenida
también por medio de señalización de la red.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
116
Figura 8-35. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E17: Acabado.
Elaboración propia.
8.2.8.1.3 Obras proyectadas y coordinación interinstitucional: mecanismo de exposición
E18 y de prevención P5
Como es lógico, para la construcción de nueva infraestructura de transporte es necesaria la
ejecución de excavación en el espacio público, en esa medida, la existencia de obras
proyectadas en un sitio es un indicador de la amenaza a la que va a estar expuesto un elemento
a corto plazo. En ese orden de ideas se propone representar este mecanismo con dos categorías.
- C1: no hay obras proyectadas, y la infraestructura enterrada no está amenazada.
- C5: sí hay obras proyectadas y la infraestructura puede ser afectada por ellas, en este
escenario se asigna el puntaje máximo de amenaza.
Los puntajes asociados a esas categorías se presentan en la Tabla 8-35, y la clasificación de la
red para este mecanismo se muestra en la Figura 8-36; en esa figura quedan de color rojo las
zonas de influencia de las grandes obras de infraestructura proyectadas en Bogotá en el corto
plazo, es claro el trazo de las nuevas troncales de Transmilenio y de la primera línea del Metro,
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
117
y también la influencia de obras de renovación de redes de alcantarillado en algunos barrios de
la ciudad.
Cabe mencionar que esta es el mecanismo más dinámico16 entre todos los considerados en la
metodología pues la ciudad está constantemente en obra.
Tabla 8-35. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de las obras
proyectadas en la integridad del sistema.
MECANISMO/VARIABL
E
IMPORTANCIA
/EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores
intermedios
C5 C6
Obras proyectadas E18 No Sí No se puede
determinar
0.20 16.11 100 65
Elaboración propia.
Figura 8-36. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E18: obras
proyectadas.
16 Y en esa medida debe ser actualizado con frecuencia. Para la representación presentada en este informe
se usó información geográfica generada por la Alcaldía de Bogotá y por la Empresa de Acueducto de
Bogotá.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
118
Elaboración propia.
Ahora bien, la exposición causada por este mecanismo puede ser prevenida si existe constante
comunicación y colaboración entre Vanti y las entidades encargadas de las obras proyectadas,
esa interacción entre empresas se considera en el mecanismo de prevención P5: Coordinación
Interinstitucional.
Así, surge un nuevo reto: establecer una escala que permita definir qué es una Coordinación
Interinstitucional efectiva. Para abordar esta cuestión se propone lo siguiente:
- Si existe un canal de comunicación entre Vanti S.A. ESP y las entidades encargadas de
la construcción y mantenimiento de infraestructura (IDU, Acueducto y Otras empresas
de servicios públicos) y ese canal permite a Vanti S.A. ESP hacer recomendaciones con
respecto a la excavación en el espacio público, se considera que SÍ hay coordinación
interinstitucional y se clasifica los elementos expuestos en la categoría C1 de este
mecanismo.
- Si no existe un canal de comunicación que permita hacer lo planteado antes, se
considera que no hay coordinación interinstitucional y los elementos quedan en la
categoría C5.
Las dos condiciones planteadas se resumen en la Tabla 8-36 y su representación espacial se
muestra en la Figura 8-36. La figura muestra una red en la que todos los elementos están
clasificados en la categoría C6 pues no hay certeza de la existencia de estos mecanismos de
colaboración. En futuras implementaciones del modelo esto debe ser refinado para lograr una
mejor representación de la condición de exposición de la red.
Tabla 8-36. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de la
coordinación interinstitucional en la integridad del sistema.
MECANISMO EFECTIVIDAD CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores
intermedios
C5 C6
Coordinación
interinstitucional P4 Sí No No se puede determinar
0.23 1 0.51
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
119
Figura 8-37. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo P5: coordinación
interinstitucional.
Elaboración propia.
8.2.8.1.4 Enterramiento y protección: mecanismo de exposición E19 (tuberías de acero),
mecanismo de exposición E20 (tuberías de acero) y mecanismo de prevención
P6
El enterramiento, entendido como la profundidad a la que está instalada una tubería subterránea,
se puede considerar una barrera en la medida en que a mayor profundidad de instalación menor
potencial tienen las excavaciones para afectar los ductos.
Usando como referencia la escala de profundidades propuesta por Vanti S.A. ESP se generó
una categorización para las líneas primarias (de acero), que se muestra en la Tabla 8-37, y una
diferente para las líneas secundarias (de polietileno), que se presenta en la Tabla 8-38.
Tabla 8-37. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
enterramiento de líneas primarias.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
120
MECANISMO/VARIABL
E
IMPORTANCIA
/EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Enterramiento líneas
primarias
(tuberías de acero)
E19 Mayor a
1.50 m
Entre 1.50
m y 1.00
m
Entre 1.00
m y 0.80
m
Entre 0.80
m y 0.50
m
Menor a
0.50 m
No se
puede
determinar
0.2 16.67 45.19 60.93 70.93 100 73.33
Elaboración propia.
Tabla 8-38. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia del
enterramiento de líneas secundarias.
MECANISMO/VARIABL
E
IMPORTANCIA
/EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 C2 C3 C4 C5 C6
Enterramiento líneas
secundarias
(tuberías de polietileno)
E20 Mayor a
0.70 m
Entre 0.70
m y 0.60
m
Entre 0.60
m y 0.50
m
Entre 0.50
m y 0.40
m
Menor a
0.40 m
No se
puede
determinar
0.2 16.67 45.19 60.93 70.93 100 73.33
Elaboración propia.
Además del enterramiento, existe también la oportunidad de imponer barreras físicas que
impidan el daño de las tuberías; la existencia de estas barreras casi garantiza la integridad de
los elementos (al menos por daños mecánicos relacionados con excavación) y por eso se plantea
la escala que se presenta en la Tabla 8-39.
Tabla 8-39. Categorías y puntajes para la evaluación de la influencia de la protección de tuberías
enterradas en la integridad del sistema.
MECANISMO EFECTIVIDAD CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1
Sin valores
intermedios
C5 C6
Protección P6 Sí No No se puede
determinar
0.21 1 0.48
Elaboración propia.
La representación cartográfica de las profundidades de enterramiento y de las protecciones se
presenta en:
- La Figura 8-38 que muestra la clasificación para las tuberías de acero, esta
representación muestra la predominancia de la categoría C6, es decir, Vanti desconoce
la profundidad a la que está instalada la gran mayoría de las tuberías de la red primaria.
- La Figura 8-39, que, por su parte, muestra la clasificación de las profundidades de
instalación de las tuberías de la red secundaria. La figura indica que buena parte de la
red está en condiciones relativamente favorables según lo planteado en este mecanismo:
muy pocos segmentos están instalados a menos de 0.50 m.
- La Figura 8-41 que muestra que toda la red está clasificada en una sola categoría: C6.
Esto se debe a que actualmente se desconoce la existencia y localización de cárcamos,
camisas o losas de protección de tuberías.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
121
Figura 8-38 - Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E19: enterramiento
de tuberías de acero.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
122
Figura 8-39. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E20: enterramiento de
tuberías de polietileno.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
123
Figura 8-40. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E20: enterramiento de
tuberías de polietileno.
Elaboración propia.
8.2.8.2 Daños mecánicos por impactos
Cualquier elemento en superficie está muy expuesto a impactos que pueden provenir de
accidentes de tránsito, de árboles derribados por el viento, y en general cualquier objeto que les
pueda impactar y abollar o incluso fracturar, por eso a estos elementos se les asigna el puntaje
de amenaza máximo y se les clasifica en categoría C5. Esta clasificación se muestra en la Tabla
8-40.
La escala usada para representar este escenario se plantea para la evaluación, únicamente, de
segmentos de tubería en cruces aéreos, que son los pocos tramos de tubería de color rojo en la
Figura 8-41.
Tabla 8-40. Categorías y puntajes preliminares para la evaluación de la influencia de posibles
impactos a elementos en superficie.
MECANISMO/VARIABLE IMPORTANCIA/
EFECTIVIDAD
CATEGORÍA Y PUNTAJE
C1 Sin valores
intermedios
C5 C6
Elemento en superficie E21 No Sí 1.0 0 100
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
124
Elaboración propia.
Figura 8-41. Representación cartográfica de la clasificación del mecanismo E21: impactos.
Elaboración propia.
8.3 Resultados de la implementación
La implementación del modelo de amenaza presentado en los primeros capítulos de este informe
permitió asignar un puntaje de amenaza, entre 0 y 100, a cada uno de los segmentos de tubería
registrados en la base de datos RED_GN de SIG Natural. Teniendo en cuenta que la metodología
se planteó apuntando a una evaluación relativa de la amenaza, se presenta en la Figura 8-42, la
representación de estos puntajes en una escala de amenaza relativa17.
17 Debe interpretarse como un mapa de calor.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
125
Figura 8-42. Representación cartográfica de la amenaza relativa.
Elaboración propia.
En la implementación de la metodología se obtuvo que los puntajes totales de amenaza varían
entre 13.7 y 67.1, con la distribución de frecuencias que muestra el histograma presentado en la
esquina inferior izquierda de la Figura 8-42. La escala de amenaza relativa usada en esa figura
se basa en un postulado relativamente sencillo:
Los segmentos en condición relativa de exposición más alta son los de mayor puntaje de
amenaza18; los de menor puntaje, por su parte, son (dentro del sistema) los que están en
una condición de exposición más favorable.
Siguiendo el postulado propuesto se segmentó la base de datos usando los quintiles del vector
de puntajes de amenaza obtenidos. De esa forma se llegó a la siguiente escala19:
- Quedan de color azul los segmentos de tubería con los puntajes más bajos que el primer
quintil, es decir, los que tienen puntajes entre 13.7 y 22.7.
18 Esto no necesariamente se traduce en una condición cercana a la falla, indica que dentro del sistema
esos son los segmentos más expuestos.
19 Esta escala, al representar una condición relativa, no considera la diferenciación entre acero y polietileno.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
126
- De color rojo quedan los segmentos de tubería con los puntajes entre los límites que
acotan el último quintil del vector de puntajes de amenaza: 30.7 y 67.1.
- Entre estas dos categorías están los segmentos con puntajes intermedios, que se dividen
en tres grupos; unos de color verde (puntajes entre 22.7 y 24.9), otros de color amarillo
(puntajes entre 24.9 y 27.4) y otros de color naranja (puntajes entre 27.4 y 67.1).
Este primer resultado permite hacer algunas observaciones muy importantes:
- Los “puntos calientes” de amenaza están asociados, principalmente, con las zonas de
mayor densidad poblacional de la ciudad y con los corredores de los grandes proyectos
de infraestructura que la ciudad va a emprender en el corto plazo. Esta observación surge
de la comparación entre la Figura 8-42, la Figura 8-33 y la Figura 8-36.
- Los puntos calientes identificados en esta representación sí señalan una condición de
exposición mayor que la que experimenta la mayoría del sistema, sin embargo, debe
quedar claro que ese color rojo no significa que la falla en esos elementos sea inminente.
De la segunda observación surge una necesidad: se requiere una escala de amenaza absoluta,
que permita identificar cuáles son los puntajes de amenaza que sí permita identificar los
elementos que están en una condición de exposición objetivamente baja/media/alta.
Así, en la siguiente sección se documenta la propuesta de puntajes que permite hacer el paso a
una evaluación absoluta de la amenaza en la red.
8.3.1 Definición de las categorías de amenaza absoluta
Como se planteó en la introducción a este capítulo, es necesario establecer una escala de
amenaza absoluta que permita a Vanti S.A. ESP S.A. ESP tomar decisiones con respecto a la
optimización de los recursos del plan de gestión de la integridad de la red.
La propuesta, en pocas palabras, consiste en usar las categorías planteadas para cada
mecanismo así:
- Si un elemento está clasificado en todos los mecanismos en la categoría más alta de
exposición: C5, se puede decir objetivamente, que está en una condición crítica de
exposición.
- En el extremo opuesto, si un elemento está clasificado en todos los mecanismos en la
categoría más baja de exposición: C1, se puede decir objetivamente, que está en una
condición de exposición, casi nula.
Siguiendo los postulados planteados planteados, se propone el esquema de categorización de
amenaza que se presenta en la Tabla 8-41.
Tabla 8-41. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza.
Amenaza muy
baja Amenaza baja Amenaza media Amenaza alta Amenaza muy
alta
Puntaje
mínimo
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
127
Amenaza muy
baja Amenaza baja Amenaza media Amenaza alta Amenaza muy
alta
en la categoría
C1.
en la categoría
C2.
en la categoría
C3.
en la categoría
C4.
en la categoría
C5.
Puntaje
máximo
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
en la categoría
C2.
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
en la categoría
C3.
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
en la categoría
C4.
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
en la categoría
C6.
Puntaje si en
todos los
mecanismos el
elemento queda
en la categoría
C6.
Elaboración propia.
Usando ese esquema, y recordando que se demostró la necesidad de usar esquemas diferentes
para dos subgrupos de elementos de la red:
- Un esquema para las tuberías de acero.
- Un esquema para tuberías de polietileno.
En la Tabla 8-42 se consolida el esquema de puntajes para las tuberías de acero.
Tabla 8-42. Determinación de los puntajes para la clasificación de amenaza absoluta en tuberías
de acero.
MECANISMO DE
EXPOSICIÓN
IMPORT.
ÍNDICE CÓD.
IMPORT.
MECA
NISMO
PUNT
C1
PUNT
C2
PUNT
C3
PUNT
C4
PUNT
C5
PUNT
C6
a-Corrosión subsuperficial -
Corrosividad del suelo 0.21 E2 0.43 23.89 30 38.89 60 100 64.44
a-Erosión interna de los
conductos 0.21 E3 0.29 0 100 41.11
a-Otros mecanismos de
degradación no
relacionados con corrosión
0.21 E4 0.28 0 100 50
b-Trazabilidad y
certificados 0.29 E6 0.12 13.89 35.74 60.74 70.37 100 67.78
b-Factor de seguridad 0.29 E7 0.03 7.78 17.04 46.48 55.74 100 45.56
b-Años de servicio 0.29 E8 0.15 5.9 26.48 55.56 59.26 100 37.78
b-Cumplimiento de los
criterios técnicos de
construcción
0.29 E9 0.21 0 100 62.22
b-Procesos meteorológicos 0.29 E10 0.09 10.0 100 40
b-Sismos 0.29 E11 0.20 12.78 37.78 100 58.33
b-Inundaciones 0.29 E12 0.09 0 10.56 28.89 100 48.89
b-Movimientos en masa 0.29 E13 0.11 0 13.33 31.67 100 68.33
c-Sobrepresión 0.19 E14 0.69 7.22 40.56 67.04 74.63 100 64.44
c-Erosión 0.19 E15 0.31 7.78 67.41 100 63.33
d-Densidad poblacional 0.31 E16 0.33 12.78 30.0 46.11 70.0 100 38.89
d-Acabado 0.31 E17 0.22 19.44 45 100 57.78
d-Obras proyectadas 0.31 E18 0.25 16.11 100 65
d-Enterramiento líneas AC 0.31 E19 0.20 16.67 45.19 60.93 70.93 100 73.33
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
128
Elaboración propia.
Para obtener los valores requeridos en la Tabla 8-41 es necesario obtener el puntaje que aporta
cada mecanismo.
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝐸𝑖 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙=𝐼𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟.𝐼𝑙𝑎𝑖𝑎𝑎∙𝐼𝑙𝑙𝑙𝑟𝑟.𝐿𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙∙𝐿𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝐶𝑖
Para la primera fila de la tabla anterior los valores serían:
𝐴𝑙𝑙𝑟𝑟𝑎 𝑎𝑙 𝑙𝑟𝑙𝑟𝑎𝑖𝑎 𝑟𝑙𝑟𝑎𝑙 𝑎𝑎𝑙 𝑙𝑎𝑎𝑎𝑙𝑖𝑟𝑙𝑙 𝐸2 𝑎𝑟𝑎𝑙𝑎𝑙 𝑙𝑎 𝑎𝑎𝑟𝑎𝑎𝑙𝑟í𝑎 𝑎𝑟 𝐶1 =0.21 ∙0.43 ∙23.89 =2.16
Para calcular el puntaje total si todos en todos los mecanismos quedan es esa categoría se
“arrastra” esa fórmula hacia abajo, y así se tiene el puntaje que cada mecanismo aporta al total,
cuando todos los mecanismos quedan evaluados en la categoría C1.
Usando esa metodología en todas las columnas de la Tabla 8-42 se llega a la siguiente escala
para la evaluación de la amenaza absoluta en tuberías de acero (ver Tabla 8-43).
Tabla 8-43. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza en
tuberías de acero.
Amenaza muy
baja Amenaza baja Amenaza media Amenaza alta Amenaza muy
alta
Puntaje
mínimo 8.09 20.45 32.50 40.43 54.90
Puntaje
máximo 20.45 32.50 40.43 54.90 100.0
Elaboración propia.
Repitiendo el procedimiento planteado para las tuberías de polietileno, se llegó a la escala que
se muestra en la Tabla 8-44.
Tabla 8-44. Esquema general para establecer de forma objetiva las categorías de amenaza en
tuberías de polietileno.
Amenaza muy
baja Amenaza baja Amenaza media Amenaza alta Amenaza muy
alta
Puntaje
mínimo 12.88 29.93 36.62 46.32 56.26
Puntaje
máximo 29.93 36.62 46.32 56.26 100.0
Elaboración propia.
8.3.2 Mapas de amenaza absoluta
Las categorías de amenaza definidas más atrás permitieron llegar a dos mapas:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
129
- El primero, se presenta en la Figura 8-43 y muestra la amenaza absoluta en la red de
acero.
- El segundo, es el que se muestra en la Figura 8-44, en ése se representa la amenaza
absoluta en la red construida en polietileno.
Figura 8-43. Mapa de amenaza absoluta en la red de acero.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
130
Figura 8-44. Mapa de amenaza absoluta en la red de polietileno.
Elaboración propia
8.3.3 Análisis de resultados
Antes de plantear un análisis de los resultados presentados obtenidos en los mapas de amenaza
absoluta obtenidos, vale la pena recordar un par de datos:
- En el mapa para las tuberías de acero se muestra un total de 4286 segmentos de tubería.
- El mapa de para las tuberías de polietileno muestra 365866 segmentos de tubería.
Estos datos permitieron descartar la primera alternativa de análisis contemplada, que consistía
en analizar los resultados obtenidos segmento a segmento. Es claro que por el gran volumen de
información ese enfoque, desde un punto de vista práctico, resulta inviable.
Descartado el análisis segmento a segmento se optó por analizar en cada mapa las categorías
más altas de amenaza, apuntando a responder las siguientes preguntas:
1. ¿Qué es lo que causa que los elementos queden clasificados en amenaza muy alta?
2. ¿Qué es lo que causa que los elementos queden clasificados en amenaza alta?
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
131
Pensando en responder esas preguntas se intentó:
- Generar mapas en los que se representaba el aporte porcentual de cada mecanismo en
cada uno de los segmentos del sistema20. Este enfoque produjo 21 mapas adicionales y
no facilitó el análisis global del sistema que es al que apuntan las dos preguntas
planteadas.
- Generar histogramas en los que se representaba el aporte promedio de cada uno de los
mecanismos de exposición al puntaje final obtenido. Este enfoque dio más luces pues
permitió identificar, por ejemplo, los mecanismos que aportaban la mayor proporción del
puntaje total, y aunque esa observación permite empezar a responder las preguntas
planteadas, no permite explicar en detalle qué es lo que causa que un elemento quede
clasificado como de amenaza Alta.
- Refinando la propuesta esbozada en el punto anterior, se generó una serie de
histogramas en los que se representó el aporte promedio de cada mecanismo de
exposición agrupando los segmentos según el material en el que están construidos y
según la categoría de amenaza absoluta en la que están clasificados; así, se llegó a:
o 5 gráficas para la red de acero. Una para amenaza muy baja, otra para amenaza
baja, y así hasta llegar hasta amenaza muy alta.
o 3 gráficas para la red de polietileno. Una para amenaza muy baja, la segunda para
amenaza baja y la última para amenaza media. En este caso hay que notar (ver
la Figura 8-44) que no hubo elementos clasificados en los niveles de amenaza
alta y muy alta.
Las gráficas obtenidas para las categorías más altas obtenidas en cada material se presentan a
continuación.
8.3.3.1 Tuberías de acero
En el caso de las tuberías de acero se obtuvo que 42 segmentos están clasificados en la
categoría de amenaza muy alta y 20 en la categoría de amenaza alta. En la Figura 8-45 y Figura
8-46 se analiza el puntaje promedio que cada mecanismo de exposición le aporta al puntaje total.
20 Estos mapas hacen parte del Anexo C de este informe.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
132
Figura 8-45. Aporte promedio de cada mecanismo de exposición al puntaje total de los 42
segmentos de la red de acero clasificados en la categoría de amenaza absoluta muy alta.
Elaboración propia.
Este histograma muestra que:
1. El mecanismo que aporta la mayoría del puntaje en los segmentos clasificados como de
amenaza absoluta muy alta es el E21, es decir, el mecanismo de daños mecánicos
causados por impactos. Ese mecanismo actúa únicamente en segmentos de tubería
metálicos expuestos a la atmósfera, que en el sistema de distribución de Vanti son los
cruces aéreos.
2. El segundo mecanismo en importancia en el histograma presentado en la Figura 8-45 es
el E14: daños en las tuberías causados por eventos de sobrepresión en las estaciones
de regulación de presión.
3. Siguiendo la secuencia iniciada en los dos numerales anteriores, el tercer mecanismo en
importancia es el E1: corrosión atmosférica.
Estas tres observaciones permiten llegar a una primera conclusión:
- Los cruces aéreos tienen la condición de exposición más crítica de toda la red, pues
además de estar expuestos a posibles daños por impactos, deben soportar la acción del
mecanismo de corrosión atmosférica.
En la siguiente gráfica se muestra el histograma con el aporte de cada mecanismo al puntaje
total de los segmentos de tubería de acero clasificados en amenaza alta.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
133
Figura 8-46. Aporte promedio de cada mecanismo de exposición al puntaje total de los 20
segmentos de tubería de acero clasificados en la categoría de amenaza alta.
Elaboración propia.
La Figura 8-46 muestra que en los segmentos metálicos clasificados en amenaza alta quedan
en esa categoría por la acción de los mismos mecanismos:
- E21.
- E14.
- E1.
Esto soporta la conclusión derivada de la gráfica Figura 8-45: la exposición de los elementos a
la atmósfera en los cruces aéreos genera una condición de exposición objetivamente alta.
8.3.3.2 Tuberías de polietileno
En el mapa de amenaza absoluta de las tuberías de polietileno, mostrado en la Figura 8-44 se
puede ver que ningún segmento de tubería está clasificado en las categorías alta y muy alta; por
eso en la siguiente figura se muestra el histograma del aporte promedio de cada mecanismo al
puntaje total de los segmentos clasificados en la categoría de amenaza media.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
134
Figura 8-47. Aporte de cada uno de los mecanismos de exposición al puntaje total de los 10050
segmentos de tubería de polietileno clasificados en la categoría de amenaza media.
Elaboración propia.
El histograma presentado en la Figura 8-47 muestra que los mecanismos de mayor importancia
en el puntaje de los segmentos de tubería de polietileno en la condición de mayor exposición
son:
- E16: Densidad poblacional.
- E17: Acabado.
- E18: Obras proyectadas.
8.4 Aproximación frecuentista a la probabilidad de falla
La teoría de la probabilidad frecuentista se presta para la evaluación de probabilidades de falla
en función de las tasas de ocurrencia de eventos en el pasado. La lógica que soporta ese
planteamiento, de forma muy simplificada, es la siguiente:
Si bajo ciertas condiciones de exposición el evento ocurrió en el pasado, es probable que
ocurra de nuevo en el futuro bajo esas mismas condiciones de exposición.
Así, se propone ajustar el sistema de distribución de Vanti S.A. ESP a la distribución de
probabilidad de Poisson21; con la que se va a calcular a la probabilidad de falla de un segmento
21 Que en la definición presentada en Wikipedia es: “…una distribución de probabilidad discreta que
expresa, a partir de una frecuencia de ocurrencia media, la probabilidad de que ocurra un determinado
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
135
de tubería en un periodo de un año22.
Ahora, para intentar modelar el comportamiento del sistema usando esa distribución es necesario
recolectar la mayor cantidad de información posible en lo que tiene que ver con los incidentes
que han causado fallas23 en el pasado. Vanti S.A. ESP S.A ESP entregó para este estudio una
base de datos con los registros de eventos de falla ocurridos entre enero de 2019 y diciembre de
2020 y a partir de esa información fue posible confirmar algunas suposiciones:
• Los eventos relacionados con terceros son los más abundantes en toda la red.
• En la medida en la que el material más abundante es el polietileno, la mayoría de los
eventos registrados afecta a las tuberías de ese material.
En el análisis completo de la base de datos se buscó hacer una separación como la planteada
evaluación cualitativa de amenaza: se separó la información de las tuberías de acero de la de
las tuberías de polietileno. Hecha esa primera separación, se discriminó también por diámetro de
tubería, y se llegó a lo presentado en la Tabla 8-45.
Tabla 8-45. Registro de fallos entre enero de 2019 y diciembre de 2020.
Tubería-Diámetro Fallos 2019 Fallos 2020
Acero-2 0 0
Acero-3 0 0
Acero-4 1 1
Acero-6 0 0
Acero-8 0 0
Acero-10 1 0
Acero-14 0 0
Polietileno-1/2 1382 1188
Polietileno-3/4 2785 2232
Polietileno-1 436 303
Polietileno-2 116 72
Polietileno-3 38 46
Polietileno-4 45 41
Polietileno-110 0 0
Polietileno-160 0 0
Polietileno-6 0 0
Polietileno-8 0 0
número de eventos durante cierto período de tiempo. Concretamente, se especializa en la probabilidad de
ocurrencia de sucesos con probabilidades muy pequeñas, o sucesos «raros».”
22 Es decir, el resultado, que se presenta más adelante, debe leerse como: “x segmento tiene una
probabilidad de falla de y% en un periodo de exposición de un año”.
23 Recordando que, por lo menos en segmentos de tubería, la falla quedó definida como el escape de gas.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
136
Elaboración propia.
La agrupación de incidentes presentada muestra cierta relación entre la cantidad de incidentes y
el diámetro de las tuberías afectadas, ahora, para facilitar la interpretación de esa información se
decidió “normalizar” la cantidad de incidentes usando:
• La longitud total de las tuberías de cada diámetro.
• Dos años, que es la extensión de la base de datos.
Tabla 8-46. Tasa de daños normalizada por año y metro de tubería, para todos los diámetros de la
red de distribución.
Tubería-Diámetro Longitud
(m) Fallos 2019 Fallos 2020 Tasa de fallos por año y por
metro de tubería
Acero-2 150.22 0 0 0
Acero-3 4.66 0 0 0
Acero-4 201997.2 1 1 4.951E-06
Acero-6 78485.54 0 0 0
Acero-8 18205.89 0 0 0
Acero-10 45541.59 1 0 1.098E-05
Acero-14 108119.1 0 0 0
Polietileno-1/2 171929.7 1382 1188 7.474E-03
Polietileno-3/4 9525428 2785 2232 2.633E-04
Polietileno-1 2430170 436 303 1.520E-04
Polietileno-2 728749.9 116 72 1.290E-04
Polietileno-3 605272.3 38 46 6.939E-05
Polietileno-110 7883.57 0 0 0
Polietileno-160 2565.14 0 0 0
Polietileno-4 648971.5 45 41 6.546E-05
Polietileno-6 52617 0 0 0
Polietileno-8 9577.29 0 0 0
Elaboración propia.
La tasa normalizada de fallos presentada en la
Tabla 8-46 muestra que:
1. La tasa de fallos de tuberías de acero no parece estar relacionada con el diámetro de las
tuberías; y en cualquier caso no hay suficiente información para descartar esa relación.
Por eso se propone trabajar con una tasa única, para todas las tuberías de acero, como
se muestra a continuación:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
137
𝑅𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑙𝑙𝑙𝑟 𝑙𝑙𝑟 𝑎ñ𝑙 𝑤 𝑙𝑙𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑟𝑙=3 𝑎𝑎𝑙𝑙𝑙𝑟
2 𝑎ñ𝑙𝑟•∑𝐿𝑙𝑙𝑎𝑖𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟=452504.2 𝑙
𝑅𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑎 𝑎𝑎𝑙𝑙𝑙𝑟 𝑙𝑙𝑟 𝑎ñ𝑙 𝑤 𝑙𝑙𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑟𝑙=3.314886𝑤10−6
2. Los diámetros de 110 mm y 160 mm son razonablemente similares a los de 4” y 6”,
respectivamente, así, para simplificar el esquema, se propone unificar esas categorías,
llegando a la tabla definitiva que se presenta en la Tabla 8-47.
Tabla 8-47. Tasa de fallos definitiva para todos los diámetros de la red de distribución.
Tubería-Diámetro Tasa de fallos por año y por metro de tubería definitiva
Acero-10
3.315E-06
Acero-14
Acero-2
Acero-3
Acero-4
Acero-6
Acero-8
Polietileno-1 1.520E-04
Polietileno-1/2 7.474E-03
Polietileno-2 1.290E-04
Polietileno-3 6.939E-05
Polietileno-3/4 2.633E-04
Polietileno-4 y 110 6.546E-05
Polietileno-6 y 160 0
Polietileno-8 0
Elaboración propia.
Usando las tasas de fallos calculadas se puede calcular la probabilidad de fallo usando la
siguiente fórmula:
𝐿𝑎=1 −𝑎−𝜆∙𝐿
En donde 𝜆 es la tasa de fallos para cada material y diámetro, y 𝐿 es la longitud de cada uno de
los segmentos de tubería del sistema.
Evaluando la expresión en la base de datos geográfica de tuberías se obtuvo el mapa que se
presenta en la Figura 8-48.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
138
Figura 8-48. Probabilidad de falla calculada usando la distribución de Poisson y registros de fallos
históricos.
Elaboración propia.
8.5 Análisis de daños en escenarios sísmicos
8.5.1 Antecedentes
Durante un evento sísmico de gran intensidad las redes de servicios públicos y en particular las
redes de gas natural pueden sufrir daños o roturas, debido a las propias vibraciones del terreno
o a deformaciones permanentes causadas por licuación de suelos, por deslizamientos o por
colapsos estructurales. Las roturas pueden generar fugas y posibles eventos secundarios como
nubes tóxicas, incendios o explosiones.
Muchos de los documentos reportados en la literatura técnica internacional, corresponden a
estudios de caso en los que se analiza el comportamiento de las redes después de un sismo
fuerte. En este sentido Vanti suministró a la Universidad un documento con la revisión
bibliográfica de cinco (5) casos en los que se documentan los daños en redes de gas por eventos
sísmicos, el cual se incluye en el Anexo C. El primero corresponde a un documento del año 2004
en el que analizan los posibles daños de las redes de gas de Teherán (Irán) a causa de un sismo.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
139
El segundo, también publicado en 2004 analiza el comportamiento de las redes de gas durante
el sismo de Armenia (Colombia). El tercero corresponde a un documento del año 1992 en el que
se describe el comportamiento de líneas de gas y de combustibles líquidos en terremotos
anteriores. Aquí se evaluó el caso del terremoto de la República de Armenia de 1989 y el del
terremoto de México de 1985. Finalmente, el cuarto documento corresponde a un estudio de
2016 elaborado por Extrucol sobre el comportamiento de tuberías frente a terremotos, en el que
se analizan los casos del terremoto de Armenia (Colombia) y de Kobe (Japón). El documento
concluye que:
“La afectación a las redes de distribución de gas natural es mínima presentándose algunos daños
en la tubería de acero y con pocos casos o ninguna afectación a la tubería de polietileno si estas
se fabrican con materiales de buena calidad, los procesos constructivos y de soldadura cumplen
o superan los estándares establecidos y que.
La mayor afectación se presentaría en los centros de medición especialmente en las válvulas de
corte y los elevadores y en las edificaciones dada las condiciones de construcción en algunas
zonas de Bogotá sin tener en cuenta las normas de sismo resistencia. Al sufrir afectaciones estas
edificaciones se pueden presentar fallas en las instalaciones internas que no permitan suministrar
gas de manera segura a estas así las redes de distribución no hayan sufrido ninguna afectación.
Con base en el análisis de los daños ocurridos durante distintos eventos sísmicos fuertes, a nivel
internacional se ha hecho un esfuerzo por desarrollar metodologías que permitan cuantificar los
daños esperados en función de parámetros de magnitud de los movimientos sísmicos.”
Estos estudios si bien brindan información muy importante sobre los comportamientos de las
tuberías de gas durante sismos anteriores, no permiten plantear una metodología para estimar
de manera cuantitativa escenarios de daños ante el sismo de diseño, en términos del posible
número de roturas durante un sismo, lo cual depende de múltiples factores como la intensidad
del sismo, la respuesta sísmica local (que es función del tipo de suelo), de los factores que
pueden producir grandes deformaciones como licuación de suelos o deslizamientos y de las
características propias de la red, en términos del tipo de material (acero o polietileno), de los
diámetros, de los procedimientos constructivos y del estado de los materiales.
En la literatura internacional se encuentran algunos estudios de este tipo que, a partir de los
inventarios de daños y conociendo las características generales de las tuberías y de los terrenos
en los cuales se localizaban, encuentran correlaciones que pueden ser empleadas, con ciertas
salvedades, en otros sitios. Dentro de estos estudios se destacan los de Japan Waterworks
Association (1998) (Citada por Kuwata et al, 2018), O’Rourke y Ayala (1993), Eidinger y Ávila
(1999): y American Lifelines Alliance (2001). Mas recientemente se tienen los trabajos de
Lanzano et al (2013, 2015) que compilan una amplia base de datos del comportamiento de
distintos tipos de redes en múltiples sitios y comparan distintas correlaciones previamente
publicadas.
Dentro de los estudios de este tipo realizados en Bogotá se tienen:
- Estudio de Microzonificación Sísmica de Bogotá (Ingeominas & Uniandes, 1997).
- Estudio para la Prevención de Desastres en el Área Metropolitana de Bogotá (JICA,
2002).
- Estudio de Escenarios de Riesgo y Pérdida por Terremoto para Bogotá (Uniandes, 2005).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
140
Posteriormente el FOPAE (2010) realizó el estudio Actualización y sistematización de los
escenarios de daño por terremoto para Bogotá, el cual plantea y desarrolla una metodología
bastante completa de evaluación de los posibles daños en las redes de gas en caso de evento
sísmico. Si bien en tal estudio se consideró una red de gas natural de longitud muy inferior a la
actual de Vanti, por lo cual los resultados no son directamente comparables. Por ejemplo,
incluidas las acometidas, el sistema de distribución estudiado en por FOPAE contempló una
longitud de 1898 km a septiembre de 2009, conformada por 1662 km de tubería de polietileno y
276 km de acero, pero la red actual tiene una longitud de 13456 km (casi 10 veces la analizada
por FOPAE), en los que el material predominante es el polietileno de ¾ de pulgada.
De todas formas y a pesar de que los resultados no pueden ser comparables, el método
planteado por FOPAE sí es aplicable para la presente evaluación, ya que se cuenta con la
información que permite calcular los distintos factores que intervienen, a partir de los datos
actualizados de la red y de los mapas de microzonificación sísmica.
8.5.2 Metodología
Como ya se indicó se siguió una metodología similar a la desarrollada por FOPAE (2010), la cual
plantea que:
La afectación de las redes de distribución de gas24 se puede cuantificar en términos de la
cantidad de reparaciones25 por km de tubería. Esa cantidad, a su vez, se puede calcular
usando correlaciones con la velocidad pico del terreno (PGV).
La fórmula básica para calcular esa tasa es la siguiente:
𝑅𝑅=𝐸𝑣𝑅𝑅(𝑙𝑖𝑟)
En donde:
• Fv es un factor de vulnerabilidad de las tuberías, que está asociado a las condiciones de
fabricación e instalación de los conductos. FOPAE adoptó la siguiente formulación para
el cálculo de este factor:
𝐸𝑣=𝐶𝑖𝐶𝑐𝐶𝑔𝐶𝑖
En donde:
o Cp: es un factor de corrección por el material de fabricación de las tuberías.
o Cd: es un factor de corrección por el diámetro de las tuberías.
o Cg: es un factor de corrección por topografía y terreno.
o Cl: es un factor de corrección por licuación del suelo.
• RR(pis) es una tasa de daños estándar que se calcula en función de la velocidad pico del
terreno. Para esta función hay varias propuestas que son, fundamentalmente,
correlaciones26 que muestran el comportamiento observado de sistemas de distribución
24 Las referencias pioneras en el estudio de este tema han estudiado el comportamiento de redes de
distribución de agua en eventos sísmicos de gran intensidad.
25 Se interpreta que esas reparaciones están asociadas a puntos en los que la tubería o los accesorios
dejan escapar gas.
26 Las formulaciones se basan en el comportamiento mostrado por sistemas particulares que pueden ser
diferentes al de Vanti en Bogotá, por tal motivo, los resultados corresponden a posibles escenarios con
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
141
construidos en zonas afectadas por movimientos sísmicos fuertes.
En conclusión, la fórmula que permite relacionar el tipo de tubería, con la magnitud del
movimiento sísmico y con la cantidad de daños esperados es:
𝑅𝑅=𝐶𝑖𝐶𝑐𝐶𝑔𝐶𝑖∙𝑅𝑅(𝑙𝑖𝑟)
Es necesario determinar la magnitud que esos factores de corrección y la función RR(pis) tienen
en para el sistema de distribución de Vanti. Eso se muestra en la Tabla 8-48, Tabla 8-49, Tabla
8-50 y
Tabla 8-51.
Tabla 8-48. Factor de corrección por material de la tubería.
FOPAE (2010).
Tabla 8-49. Factor de corrección por diámetro de la tubería.
FOPAE (2010).
Tabla 8-50. Factor de corrección por topografía y terreno.
cierto nivel de incertidumbre.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
142
FOPAE (2010).
Tabla 8-51. Factor de corrección por licuación.
FOPAE (2010). 27
Para el cálculo de la tasa de reparaciones estándar en este ejercicio se propone usar las
siguientes formulaciones, presentadas en Rodríguez Avellaneda (2010):
Japan Water Association (1998): 3.11𝑤10−3 (𝐿𝐸𝑉−15)1.3
O’Rourke y Ayala (1993): (1
104 )(𝐿𝐸𝑉)2.25
Eidinger y Ávila (1999): (0.00032
0.3048 ∗2.541.98 )(𝐿𝐸𝑉)1.98
Como ya se mencionó antes, estas funciones están ajustadas al comportamiento de sistemas de
distribución de otras partes del mundo, y en esa medida no hay certeza de la capacidad que
tienen para representar el sistema de Vanti S.A. ESP. Se hizo entonces el cálculo con todas las
funciones y se generó un rango de respuestas esperadas.
Ahora, para calcular ese rango de respuestas, falta encontrar un último dato: la velocidad pico
27 Los factores de corrección presentados están asociados a las zonas geotécnicas planteadas en la
Microzonificación Sísmica de la ciudad de Bogotá.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
143
del terreno, PGV. Para ese fin FOPAE (2010) propone:
𝐿𝐸𝑉=𝑅𝑎(1)
𝑅𝑎(1)𝑟
𝐿𝐸𝑉𝑟
Donde:
• 𝑅𝑎(1): es la aceleración espectral para 1 segundo en superficie. Este dato se lee en los
espectros de cada una de las zonas de respuesta sísmica de la Microzonificación Sísmica
de la ciudad de Bogotá.
• 𝑅𝑎(1)𝑟: es la aceleración espectral para 1 segundo en roca. Este dato se lee del espectro
de aceleraciones de amenaza uniforme para un periodo de retorno 475 años.
• 𝐿𝐸𝑉𝑟: es la velocidad pico del terreno a nivel de roca, y para encontrar su magnitud en
cm/s se usa la siguiente fórmula:
𝐿𝐸𝑉𝑟=122𝐿𝐸𝐴𝑟
981
o 𝐿𝐸𝐴𝑟 es la aceleración pico a nivel de roca, y se lee en periodo 0 s en el espectro
de amenaza uniforme para un periodo de retorno de 475 años en la ciudad.
Figura 8-49. Espectros de amenaza uniforme para Bogotá. Curvas de atenuación de Gallego.28
En la Figura 8-49 se muestra la lectura de los parámetros necesarios para calcular la Velocidad
Pico a nivel de Roca, el recuadro con el texto de color rojo muestra los valores asociados a 475
años, dejando la expresión para PGVr como se muestra a continuación:
28 Modificado de la Figura 3.6 del Estudio de Zonificación de la Respuesta Sísmica de Bogotá para el Diseño Sismo
Resistente de Edificaciones.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
144
𝐿𝐸𝑉𝑟=122𝐿𝐸𝐴𝑟
981 =122 ∗(0.183)
981 =22.76 𝑎𝑙
𝑟
El paso siguiente, recordando que el objetivo de esta parte del análisis es encontrar la PGV (ya
no a nivel de roca, sino al nivel de superficie, teniendo en cuenta los efectos que produce el suelo
sobre la propagación de las ondas) para cada una de las zonas geotécnicas de la ciudad, es leer
en los espectros uniformes de amenaza la aceleración para un periodo de 1s. Este proceso se
ilustra en la Figura 8-50 y los valores leídos se resumen en la Tabla 8-52.
Figura 8-50. Espectros uniformes de amenaza en superficie para cada Zona Geotécnica de la
Microzonificación.29
Reemplazando los valores leídos en las fuentes de información mencionadas en la ecuación para
el cálculo de la PGV en superficie se llegó a lo siguiente30:
29 Modificado de la Figura 7.3 del Estudio de Zonificación de la Respuesta Sísmica de Bogotá para el
Diseño Sismo Resistente de Edificaciones.
30 Sa(1): es el valor de la aceleración espectral de cada zona geotécnica, leído en la
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
145
𝐿𝐸𝑉=𝑅𝑎(1)
𝑅𝑎(1)𝑟
𝐿𝐸𝑉𝑟=𝑅𝑎(1)
0.20 ∗(22.76 𝑎𝑙
𝑟)
Tabla 8-52. Velocidades pico en superficie calculadas.
PGAr [gal] 120
PGVr [cm/s] 22.76
Sa(1)r [g] 0.2
Zona geotécnica Sa (1) PGV
[Id] [g] [cm/s]
Cerros 0.1965 22.3601376
Piedemonte A 0.4166 47.4057676
Piedemonte B 0.3221 36.652419
Piedemonte C 0.272 30.9514373
Lacustre-50 0.3443 39.1786024
Lacustre-100 0.3542 40.3051437
Lacustre-200 0.3721 42.3420214
Lacustre aluvial-200 0.3305 37.6082722
Lacustre-300 0.353 40.1685933
Lacustre-500 0.3485 39.6565291
Lacustre aluvial-300 0.3702 42.1258165
Aluvial-50 0.3078 35.0251927
Aluvial-100 0.2747 31.2586758
Aluvial-200 0.2158 24.5563242
Aluvial-300 0.2625 29.8704128
FOPAE (2010).
Por otro lado, con los factores de corrección presentado en la Tabla 8-48, Tabla 8-49, Tabla 8-50
y
Tabla 8-51. Se calculó el factor de vulnerabilidad ante el sismo de diseño de las tuberías de todo
el sistema en la ciudad de Bogotá31 y se obtuvo el mapa que se presenta a continuación, en la
Figura 8-51.
31 Como los factores están asociados a la Microzonificación de la ciudad por ahora no se puede incluir en
este análisis a los municipios de Soacha y Sibaté.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
146
Figura 8-51. Factor de vulnerabilidad ante el sismo de diseño para las tuberías del sistema de
distribución en la ciudad de Bogotá.
Elaboración propia.
Conocidos el factor Fv y la velocidad PGV, se puede determinar la tasa de reparaciones esperada
para la ciudad, que a su vez se puede multiplicar por la longitud de cada tipo de tubería para
llegar a un número total de reparaciones esperadas en un sismo de 475 años de periodo de
retorno.
La red de distribución (tuberías tipo 1, 2, 3 y 4) actualmente tienen una longitud de 13456 km, de
los cuales, 12832 km están por dentro de la zona cubierta por la Microzonificación Sísmica de
Bogotá. La distribución por materiales es la siguiente:
- 12391 km de polietileno.
- 441 km de acero
El resultado de esa operación, para las tres ecuaciones usadas para la generación de las curvas
de vulnerabilidad se muestra a continuación:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
147
Japan Water Association (1998): 512 reparaciones.
O’Rourke y Ayala (1993): 90 reparaciones.
Eidinger y Ávila (1999): 657 reparaciones.
Un análisis del origen de esas curvas de vulnerabilidad mostró que:
1. Fueron determinadas usando bases de datos de daños en escenarios sísmicos y la
mayoría de los daños reportados son en sistemas compuestos principalmente por
tuberías de acero.
2. La mayoría de los daños reportados usados en el ajuste de esas ecuaciones ocurren en
sistemas de distribución de agua.
Se puede decir entonces, a partir de estas observaciones, que los resultados presentan un
panorama conservador de los posibles daños que se pueden presentar en un evento sísmico
fuerte en Bogotá, teniendo en cuenta el comportamiento observado en redes de polietileno
durante eventos sísmicos anteriores en otros lugares del mundo32.
8.5.3 Resultados de la evaluación
La Universidad realizó el análisis de diferentes ecuaciones de correlación, incluyendo las tres
descritas anteriormente y encontró, que la ecuación de O’Rourke y Ayala (1993) resulta la más
representativa para las condiciones de la red de Vanti en la Ciudad de Bogotá, por lo cual se
emplea tal ecuación para el desarrollo del mapa de vulnerabilidad.
De acuerdo con estos cálculos, en caso de ocurrencia del sismo de diseño los resultados
indican que en la ciudad de Bogotá se puede tener un total de 84 daños en tuberías de
polietileno, lo cual representa una tasa promedio de 0.0067 daños/km. En las tuberías de
acero se podrían presentar aproximadamente 6 fallas, con una tasa promedio de 0.0136
daños/km.
Se aclara que este resultado es representativo únicamente de lo que podría ocurrir en las tuberías
ubicadas en Bogotá, más específicamente en la zona estudiada por la Microzonificación Sísmica
vigente. En esa medida, las tuberías ubicadas en Soacha y Sibaté no se pueden analizar, por no
contar con estudios de microzonificación que permitan conocer las velocidades pico en superficie
(PGV).
Adicionalmente, se consideró muy conveniente relacionar la posible ocurrencia de los daños con
su correspondiente probabilidad de falla, para lo cual se empleó un modelo de distribución de
Poisson33, en el que se determina la probabilidad de ocurrencia de una cantidad determinada de
reparaciones con la siguiente formulación:
𝐿(𝐿=𝑙)=𝑎−𝑅𝑅∗𝐿∙(𝑅𝑅∙𝐿)𝑖
𝑙!
32 Kas redes de polietileno son más dúctiles y de mejor desempeño en escenarios sísmicos, como se ha
observado en sismos alrededor del mundo y como fue señalado por los especialistas de Vanti.
33 El cálculo de la probabilidad de falla es similar al usado en otra sección de este informe, en la que se
usa una tasa de falla calculada usando registros históricos para relacionarla con l a longitud de exposición
de los elementos y así llegar a una probabilidad.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
148
Donde
P(N=n): probabilidad de que el número de fallas N se igual a un cierto valor n.
RR : número de roturas por km de tubería
L: longitud de la tubería considerada
En la Tabla 8-53 se presenta el número máximo esperado de reparaciones por localidad y la
correspondiente probabilidad de que tal número efectivamente ocurra y en la Figura 8-52Figura
8-53 se muestran estos mismos datos de roturas por localidad. En la Figura 8-53 se presenta el
mapa de fallas probables por localidad, de manera similar a como lo presenta el estudio de
FOPAE (2010).
Este mapa debe interpretarse a la luz del siguiente postulado:
A manera de ejemplo, para la localidad de Bosa en la que la cantidad de reparaciones obtenida
es n = 6 y la longitud total de tubería es L=1001.23 km34, es el siguiente:
𝐿 (𝐿=6)=𝑎−𝑅𝑅∗𝐿∙(𝑅𝑅∙𝐿)𝑖
𝑙!=𝑎−(0.005993)∗1001.23 ∙((0.00593)∙1001.23)6
6!=16.06%
La probabilidad de que, dado el sismo, sea necesario efectuar esas 6 reparaciones es del 16.1%.
Tabla 8-53. Cantidad de fallas por localidad y la probabilidad de que efectivamente sea necesario
hacerlas, después del escenario sísmico evaluado.
34 Lo que se puede representar con una tasa de reparaciones por kilómetro calculada así: 𝑅𝑅=(6
1001.23)=
0.005993 𝑟𝑐𝑖𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑖𝑖𝑐𝑟
𝑖𝑖.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
149
Elaboración propia.
Figura 8-52 Número fallas previstas por localidad en la red de gas natural en caso de ocurrencia
del sismo de diseño en Bogotá.
Localidad Rep.Long. RR P(N=n)Rep Long.RR P (N=n) (%)
AC AC AC AC PE PE PE
(n)(km)(Rep/km) (%)(n)(km)(Rep/km)
Antonio Nariño 0 5.516 0 100 1 191.971 0.00521 36.8
Barrios Unidos 0 16.63 0 100 4 382.951 0.01045 19.5
Bosa 0 12.939 0 100 6 941.86 0.00637 16.1
Candelaria 0 0.547 0 100 0 52.454 0 100
Chapinero 0 3.959 0 100 2 330.003 0.00606 27.1
Ciudad Bolívar 1 53.616 0.01865 36.8 4 1067.162 0.00375 19.5
Engativá 1 36.872 0.02712 36.8 12 1161.454 0.01033 11.4
Fontibón 1 33.978 0.02943 36.8 6 572.379 0.01048 16.1
Kennedy 0 39.534 0 100 7 1412.416 0.00496 14.9
Los Mártires 0 11.993 0 100 1 200.97 0.00498 36.8
Puente Aranda 1 38.101 0.02625 36.8 2 503.308 0.00397 27.1
Rafael Uribe Uribe 0 15.931 0 100 2 627.086 0.00319 27.1
San Cristobal 0 11.635 0 100 2 687.572 0.00291 27.1
Santa Fé 0 5.213 0 100 1 214.726 0.00466 36.8
Suba 1 71.482 0.01399 36.8 19 1849.246 0.01027 9.1
Teusaquillo 0 16.597 0 100 3 352.101 0.00852 22.4
Tunjuelito 0 16.5 0 100 2 282.203 0.00709 27.1
Usaquén 1 27.009 0.03702 36.8 8 913.659 0.00876 14
Usme 0 23.073 0 100 2 647.8 0.00309 27.1
TOTAL 6 441.125 84 12391.321
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Daños por sismoAcero Polietileno
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
150
Figura 8-53. Mapa de fallas o reparaciones requeridas por localidad en la red de gas natural la
ciudad de Bogotá, en caso de un sismo de 475 años de periodo de retorno.
Elaboración propia.
Se puede observar que la localidad con mayor número de fallas probables es Suba, con 19 fallas
probables en las tuberías de polietileno y 1 en las tuberías de acero y la menor es Candelaria,
con cero fallas tanto en acero como en polietileno. Este análisis está directamente relacionado
con la longitud total de red en cada localidad y con las condiciones de amplificación de las ondas
sísmicas. En la localidad de Candelaria, por ejemplo, la longitud de la red es baja (52.45 km en
polietileno y 0.55 km en acero) y asimismo se tienen bajas amplificaciones de onda, por lo cual
el número de roturas resultó ser de cero, sin que ello implique que no se pueda presentar alguna
rotura en esta localidad, sino que es poco probable que allí se presenten. Por el contrario, en la
localidad de Suba, la red es bastante extensa (1849 km en polietileno y 71.5 en acero) y el suelo
presenta amplificaciones importantes que pueden generar roturas en la red
8.6 Conclusiones de la evaluación de amenaza
Una vez presentada e implementada la versión final de la metodología de evaluación de
amenaza, se llegó a una serie de mapas que permiten hacer un diagnóstico de la condición de
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
151
exposición en la que se encuentra actualmente el sistema de distribución de Vanti S.A. ESP en
la ciudad de Bogotá y en los municipios de Soacha y Sibaté. Ahora, el propósito fundamental del
estudio consiste en que la Empresa pueda utilizar los resultados presentados y generar a partir
de ellos planes de acción y atención de la red.
Se entiende que el mapa de riesgo y sus componentes de amenaza y consecuencias son,
fundamentalmente, herramientas para la priorización de recursos en el plan de gestión de
integridad del sistema de la red de gasoductos. Ahora, antes de entrar a concluir, vale la pena
dejar por escrito algunas validaciones que prueban la efectividad de la metodología.
- Es claro que el sistema opera actualmente sin mayores contratiempos, y en esa medida
se esperaba llegar a mapas en los que relativamente pocos segmentos de tubería
quedaran clasificados en condiciones críticas de amenaza. Los mapas obtenidos
soportan esa observación y en esa medida se considera que la metodología de
evaluación funciona correctamente.
- Los elementos de la red que no tienen la barrera de protección que brinda el
enterramiento son los de mayor nivel de amenaza, esto es lógico pues esos elementos
pueden recibir impactos o ser objeto de vandalismo. La metodología logra representar
esta condición exitosamente.
- En los segmentos de tubería de polietileno las amenazas de mayor relevancia son las
relacionadas con los daños relacionados con terceros. Esta es una observación intuitiva
que también se ve reflejada en los resultados obtenidos.
Ahora, los resultados muestran que:
- Si bien la red está en una condición de exposición relativamente favorable, la principal
amenaza a la integridad del sistema es la falta de información que obligó a hacer una
gran cantidad de suposiciones, las principales en los siguientes mecanismos:
o Acción de mecanismos de degradación no relacionados con corrosión.
o Acción de mecanismos de degradación del polietileno.
o Trazabilidad y certificados de los materiales usados en la construcción de la red.
o Cumplimiento de los criterios técnicos de construcción.
o Fecha de instalación de las tuberías.
o Profundidad de instalación de las tuberías.
o Señalización de las tuberías.
o Coordinación interinstitucional.
o Protección mecánica de las tuberías.
- La capacidad de la metodología propuesta para representar la condición de exposición
del sistema de distribución está en función de la cantidad y calidad de la información de
entrada con la que es alimentada, en esa medida, Vanti S.A. ESP debe emprender en el
corto plazo una estrategia que permita completar (hasta donde resulte práctico) la
información faltante.
- Más allá de la información faltante, la capacidad de Vanti S.A. ESP para cambiar y reducir
la condición de exposición de los elementos está limitada a:
o Mover la infraestructura a zonas más favorables, pero en la mayoría esa no es
una opción viable.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
152
o Implementar mecanismos de prevención: esta es una alternativa más factible,
pero puede resultar costosa. Por dar un ejemplo: es posible poner en marcha una
estrategia de protección de tuberías con cárcamos y camisas en los corredores
de las nuevas troncales de Transmilenio, pero es una estrategia que implica una
gran cantidad de recursos.
o Actualizar y renovar los componentes de la red, esta es tal vez la estrategia más
costo-efectiva entre las consideradas en este informe. Por ejemplo: se mostró en
el análisis de resultados que el mecanismo de exposición E14 que está
relacionado con los daños que puede sufrir la tubería por eventos de Sobrepresión
en las estaciones de regulación de presión tiene un peso relativamente importante
en los puntajes de amenaza. Para reducir este peso basta actualizar los equipos
de las estaciones de regulación apuntando a garantizar que en todas las válvulas
de seguridad tiene señal de final de carrera al SCADA y el BY-PASS es regulado
abierto y con señal a SCADA.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
153
9 Evaluación de consecuencias/vulnerabilidad de la red de
distribución
9.1 Análisis de consecuencias por radio de impacto
En este capítulo se presenta la metodología desarrollada para evaluar las consecuencias
potenciales sobre los receptores personas, infraestructura y medio ambiente, producto de una
falla en la tubería de gas natural de Vanti S.A. ESP. Es importante notar que el modelo
desarrollado trabaja considerando una escala de ciudad, por lo que sobre él existen
consideraciones generales que no permiten evaluar un caso particular, sino que pretende, de
manera general, establecer elementos para la toma de decisiones que direccionen las políticas
de la empresa. Los análisis de casos particulares se salen de los alcances de este estudio y
requieren simulaciones específicas a otra escala.
9.1.1 Metodología de análisis
9.1.1.1 Impacto de consecuencias
Para definir el impacto potencial debido a una falla en la línea de distribución de gas natural se
procedió a identificar los escenarios más probables que causen consecuencias sobre las
personas, la infraestructura o el medio ambiente. A pesar de que los fenómenos físicos después
de una falla son muy complejos, los escenarios más probables y que fueron considerados son
los siguientes:
• Fuga de gas sin ignición.
• Explosión.
• Radiación térmica.
Para la definición de la metodología de trabajo se consideró inicialmente la norma NTC 5747
como la hoja de ruta para la elaboración del estudio de riesgo que elabora la Universidad.
También se identificó como antecedente, el Informe Final de la Derivación de los Radios de
Impacto Potencial por Dispersión de Nubes de Vapor (Michael Baker Jr., 2005). Una revisión
intensa de la literatura técnica existente mostró que existen además diferentes métodos para
modelar varios escenarios asociados con una fuga de gas natural. Al respecto, entre las
diferentes metodologías consultadas se seleccionó para realizar la respectiva modelación, bajo
los parámetros del proyecto, la desarrollada por la EPA y conocida como ALOHA (United
States, Environmental Protection Agency), tal como se muestra en la Figura 9-1.
Figura 9-1. Modelo seleccionado a partir de la Tabla 4.1 Air Dispersión Software for Lighter Than
Air Gas Releases from Pipelines
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
154
Fuente: Michael Baker Jr., 2005
ALOHA (Areal Locations of Hazardous Atmospheres) es una marca registrada del gobierno de
los Estados Unidos y corresponde a una herramienta computacional de uso libre, diseñada para
modelar el escape o fuga de sustancias químicas, la cual brinda valiosa información para
ingenieros de diseño y personal de emergencias. ALOHA está en capacidad de estimar tanto la
dispersión de una nube tóxica después una liberación química, como la energía liberada en un
escenario de radiación térmica y la sobrepresión durante una explosión.
A partir de ALOHA se obtienen resultados suficientemente razonables para ser aplicados en la
gestión del control de emergencias. Por lo tanto, los cálculos obtenidos representan un
compromiso entre precisión y velocidad. Entre las características a destacar de esta herramienta
se pueden mencionar las siguientes:
• Minimiza los errores de los datos iniciales mediante la verificación cruzada de las
variables de entrada, advirtiendo al usuario si los valores adoptados son improbables o
físicamente no posibles.
• Contiene una biblioteca química propia, con propiedades de aproximadamente 1,000
productos químicos peligrosos. Estos pueden ser introducidos o seleccionados por los
usuarios.
• Permite trabajar bajo parámetros iniciales de tipo espacial, atmosférico, físico y químico,
obteniendo los respectivos radios de impacto potencial para cada sustancia química
modelada (no modela mezclas químicas).
Teniendo en cuenta que la herramienta seleccionada no realiza modelaciones con gases
producto de una posible combustión (por ejemplo, monóxido de carbono, dióxido de carbono,
óxido de azufre, etc.) y ante la necesidad de disponer un modelo general que logre describir las
complejas variables que se requieren al tener casos particulares, se decidió trabajar con los tres
escenarios inicialmente planteados:
• Nube tóxica.35
• Explosión.
• Radiación térmica.
Estos escenarios son congruentes con la literatura especializada, por ejemplo, Muhlbauer (2015)
define para ellos algunas probabilidades de ocurrencia, así como sus posibles impactos sobre
los receptores. Es muy importante aclarar que dichas probabilidades y variables se deben ajustar
al medio local donde se ejecuta el estudio, tal como se mostrará más adelante. La Figura 9-2
muestra a manera de ejemplo los escenarios considerados para el modelo de consecuencias,
los cuales se adaptarán en su momento para cada uno de los receptores analizados.
35 Se tiene en cuenta que el gas natural es una mezcla de compuestos químicos generalmente no tóxicos
para el ser humano, pero que en concentraciones elevadas representan un riesgo de asfixia por
desplazamiento de oxígeno.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
155
Figura 9-2. Escenarios y combinación de resultados por radios de impacto de consecuencias.
Elaboración propia.
9.1.1.2 Áreas de impacto potencial
De acuerdo con la norma NTC 5747, el área de impacto potencial se define a partir del posible
radio de consecuencias de un evento. A pesar de lo anterior, se debe aclarar que no todas las
áreas de impacto generan una forma circular definida por su respectivo radio, pues existen
también algunos escenarios como los de nube tóxica y explosión que generan en la modelación
otras formas diferentes a la circular, tal como se muestra en la Figura 9-3. Estas áreas en forma
de pluma como la mostrada en la figura están asociadas a condiciones ambientales como la
velocidad y dirección del viento que generan una dispersión del gas no concéntrica.
El modelo de consecuencias propuesto no busca solo simular el resultado de un único evento,
sino que considera las consecuencias asociadas a múltiples eventos que pudieran suceder sobre
la tubería. Igualmente, al no existir certidumbre sobre la dirección en la cual se libera el gas en
un momento determinado, el área de impacto se obtiene al hace rotar alrededor del punto de
falla la pluma correspondiente. De esta forma se consideran todos los posibles impactos para
ese único punto de la tubería, generando así también una circunferencia. La Figura 9-4 muestra
lo anterior a partir de un área de impactó típica por nube tóxica que se genera por una fuga de
gas metano.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
156
Figura 9-3. Modelo de fuga generado por ALOHA®
Elaboración propia.
Figura 9-4. Esquema de generalización de un caso de fuga sobre la falla en la red.
Elaboración propia.
Otro elemento importante en el análisis de consecuencias es la incertidumbre del momento y la
ubicación de un daño sobre la tubería asociado a un evento único. Para considerar todos los
posibles casos, se considera que la falla se desplaza moviendo la circunferencia de impacto a lo
largo de la tubería para así determinar un área de potencial afectación (Figura 9-4). Esta área
encierra todos los posibles eventos, en todas las posibles direcciones y es independiente del
tiempo.
De acuerdo con la NTC 5747 se definen las áreas de alta consecuencia (High Consequence
Area, HCA) como aquellas localizadas sobre una línea de transporte de gas natural, en donde
una fuga de la tubería puede generar afectaciones severas. Estás áreas están acotadas por los
radios de impacto potencial (RIP) a lo largo de la longitud de la tubería, mientras que los
receptores corresponden a los elementos expuestos, susceptibles de ser afectados. Además de
las edificaciones destinadas a ocupación humana en donde la gente vive o trabaje (EDOHs),
otros receptores analizados en este estudio son las personas y el medio ambiente.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
157
Figura 9-5. Obtención de las áreas de alta consecuencia según NTC 5747.
Elaboración propia.
9.1.2 Obtención de radios de impacto mediante el software ALOHA
Teniendo en cuenta que el modelo de análisis requiere de determinadas variables del entorno
externo y de la operación del transporte de gas a través de la tubería, se desarrolló el diagrama
de flujo indicado en la Figura 9-6. Este se realizó con el fin de identificar aquellas variables que
varían en función de otros parámetros o que por su naturaleza se pueden manejar a partir de
promedios o bases de datos.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
158
Figura 9-6. Diagrama de flujo del uso del modelo de la EPA.36
Elaboración propia.
A continuación, se describen cada una de las variables a utilizar y su respectivo valor aplicado
en el proyecto en ejecución.
9.1.2.1 Ubicación
El modelo requiere conocer la altitud medida desde el nivel del mar para realizar los respectivos
cálculos de tipo atmosférico con el fin de involucrar la dispersión de la nube de gas en el
ambiente. Estas variables se obtienen a partir del reporte de la altura media que se dan desde
diferentes organismos oficiales37. La Tabla 9-1 muestra la altitud promedio para cada una de las
zonas de estudio.
36 Esquema completo en el Anexo E del presente informe.
37 Se toman los datos de Catastro Distrital (IDECA), reportes de IDEAM, así como IDIGER para el tema
ambiente, así como el manual del mismo software ALOHA diseñado por la EPA.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
159
Tabla 9-1. Variable: Ubicación
Nombre variable Ciudad Altitud
(m.s.n.m)
U1 Bogotá D.C. 2640
U2 Soacha 2565
U3 Sibaté 2700
Elaboración propia.
9.1.2.2 Sustancias Química
El gas natural transportado y que es objeto de este estudio está compuesto por una mezcla varios
componentes, de los cuales el metano, etano y propano son los principales con una proporción
total aproximada de 96%. La Tabla 9-2 muestra los valores reportados por Vanti S.A. ESP para
los diferentes compuestos de la mezcla.
Tabla 9-2. Reporte promedio entregado por Vanti S.A. ESP.
FUENTE
COMPONENTE
n-
Hexa
no
(C6+)
Propa
no
(C3H8
)
i-
Butan
o (i-
C4H1
0)
n-
Butan
o (n-
C4H1
0)
Neopenta
no (neo-
C5H12)
i-
Penta
no (i-
C5H1
2)
n-
Penta
no (n-
C5H1
2)
Nitroge
no (N2)
Meta
no
(CH4)
Dióxid
o de
Carbo
no
(CO2)
Etano
(C2H
6)
TOTA
L
% % % % % % % % % % %
USME 0.18 2.38 0.30 0.28 0.00 0.05 0.03 0.77 81.96 3.57 10.64 100
CALLE_13 0.02 3.48 0.51 0.47 0.00 0.09 0.04 0.50 82.52 1.93 10.43 100
COTA 0.03 3.45 0.50 0.47 0.05 0.10 0.04 0.50 82.53 1.87 10.47 100
SOACHA 0.02 3.46 0.50 0.46 0.00 0.10 0.05 0.50 82.51 1.92 10.47 100
PROMEDI
O 0.06 3.19 0.45 0.42 0.01 0.08 0.04 0.57 82.38 2.32 10.50 100
DESVIACI
ÓN
ESTANDA
R
0.08 0.54 0.10 0.09 0.02 0.02 0.01 0.13 0.28 0.83 0.09 0
Elaboración propia.
Teniendo en cuenta las capacidades de la herramienta de modelación ALOHA y la peligrosidad de
cada uno de los componentes, se trabajó con una mezcla de los tres compuestos mayoritarios
(metano, etano y propano) de acuerdo con las proporciones dadas en la
Tabla 9-3.
Tabla 9-3. Sustancia Química
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
160
Nombre variable Sustancia Química % Promedio en
mezcla
Q1 Metano 82.38
Q2 Etano 10.50
Q3 Propano 3.19
Elaboración propia.
La elección de estos compuestos se realizó con base en la peligrosidad que cada uno representa
dentro de la mezcla. Para los compuestos químicos minoritarios se determinó que su contribución
a la peligrosidad es no significativa, razón por la cual no fueron involucrados dentro de la
modelación.
9.1.2.3 Componente atmosférico
Para evaluar el componente atmosférico dentro del modelo se requirió buscar información fuente
desde el IDEAM y la red de estaciones meteorológicas de la Secretaría Distrital de Ambiente. La
modelación se basó en los datos promedio obtenidos para las respectivas ciudades, como se
muestra en la Tabla 9-4. Se observa que los valores de los 3 municipios son similares, por tal
motivo las modelaciones se llevaron a cabo con los valores de referencia de Bogotá38.
Tabla 9-4. Variables atmosféricas y climatológicas por ciudad.
Ítem Ciudad
Velocidad
del viento
(Vv)
(m/s)
Dirección
del viento
(Dv)
(grados
con
respecto
al norte)
Altura
medición del
viento
(Hv)
(m)
Nubosidad
(Na)
(1-10)
Temperatura
media
(Tm)
(°C)
Inversión
térmica
(It)
(SI/NO)
Humedad
relativa
(Hr)
(%)
1 Bogotá 1.6 45 10 6 13.1 NO 86
2 Soacha 1.7 90 10 6 13.5 NO 87
3 Sibaté 1.8 90 10 7 14 NO 87
Elaboración propia.
9.1.2.4 Rugosidad del suelo
Para considerar dentro del modelo las posibles barreras y obstáculos que pueden modificar la
libre dispersión del gas escapado, la herramienta incluye en el cálculo una rugosidad
característica del suelo para las tres categorías indicadas en la Tabla 9-5.
38 Ibidem
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
161
Tabla 9-5. Caracterización de las zonas de rugosidad en el proyecto.
Nombre variable Característica de la
zona
Zo
(cm)
R1 Campo Abierto 4
R2 Urbano o Bosque 165
R3 Aguas abiertas 0.002
Elaboración propia.
Zo corresponde a un parámetro físico asociado con la rugosidad media en centímetros a nivel
del suelo, el cual varía de acuerdo con los posibles obstáculos que dificultan la circulación y
dispersión del gas. Por ser las zonas de estudio todas urbanas, se utilizó una clase R2 en la
modelación.
9.1.2.5 Condiciones de la red de transporte
Las principales características y condiciones críticas de operación para la red de distribución de
gas natural se presentan en esta sección. Estas condiciones se requieren como entradas del
modelo y en su mayoría fueron obtenidas directamente de Vanti S.A. ESP.
9.1.2.5.1 Diámetro y separación de la tubería entre válvulas
Tanto los diámetros de tubería en la red de transporte, como la separación entre válvulas son
parámetros de entrada del modelo de ALOHA. La separación entre válvulas limita la cantidad de
gas disponible y que puede liberarse mediante un modelo de tanque finito en el momento de una
ruptura de la tubería. De acuerdo con lo anterior, fue necesario parametrizar esta variable,
adoptando valores promedio para cada diámetro de tubería. La Tabla 9-6muestra la información
dada por la Empresa al respecto, la cual permitió generalizar el problema. La modelación se
realizó con el diámetro interno brindado por Vanti, por tanto, el diámetro nominal se usó como
referencia para identificar la red dentro de la geodatabase de sigNatural.
Tabla 9-6. Diámetros y distancia entre válvulas reportadas por Vanti S.A. ESP
Configuraciones de la
Red
Separación
promedio entre
válvulas (m)
Diámetro
nominal
Diámetr
o
externo
(in)
Diámetr
o
externo
(mm)
Espeso
r de
pared
según
RDE o
schedul
e (in)
Espeso
r de
pared
según
RDE o
schedul
e (mm)
Diámetro
interno
característic
o (pulg)
Winflow
RD
E
Schedul
e
Diá
metr
o
Acer
o
Poliet
ileno
Acer
o
Polietil
eno PE Acero
3/4" X 1600 3/4in 1.05 26.7 0.094 2.4 0.86 11
1" X 1600 1in 1.31 33.4 0.118 3 1.077 11
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
162
2" X 532 2in 2.37 60.3 0.217 5.5 1.943 11
3" X 624 3in 3.50 88.9 0.319 8.1 2.864 11
4" X 540 4in 4.50 114.3 0.409 10.4 3.682 11
6" X 670 6in 6.63 168.3 0.602 15.3 5.421 11
110
mm X 302 110mm 4.33 110 0.256 6.5 3.835 17
4" X 814 4in 4.5 114.3 0.237 6.02 4.026 40
6" X 206
2 6in 6.625 168.275 0.28 7.11 6.125 40
8" X 226
3 8in 8.625 219.075 0.322 8.18 7.981 40
10" X 259
2 10in 10.75 273.05 0.365 9.27 10.02 40
14" X 384
9 14in 14 355.6 0.375 9.53 13.25 Std
Elaboración propia.
9.1.2.5.2 Rugosidad de la tubería
Las características internas de la tubería en términos de la rugosidad de esta son requeridas por
el modelo con el fin de evaluar las características del flujo bajo ciertas condiciones de diseño.
Los parámetros disponibles en ALOHA se muestran en la Tabla 9-7.
Tabla 9-7. Condiciones requeridas de rugosidad en el modelo.
Nombre
variable
Características internas de la
tubería Clasificación
RT1
En acero: Tubería nueva y sin
oxidación.
En polietileno: sin deterioro o
descamación.
Liso
RT2 Con oxido interno o condiciones
contrarias a la anterior. Rugoso
Elaboración propia.
9.1.2.5.3 Presión y temperatura de operación
Una de las condiciones críticas para definir el radio de impacto potencial y las consecuencias
producto de una falla es la presión de operación del sistema de distribución. Teniendo en cuenta
que existen dos tipos de redes: Alta Presión (tubería metálica) y Media Presión (tunería de
polietileno), se parametrizó esta variable de acuerdo con la información obtenida.
Si bien las presiones de operación son función de los diferentes parámetros de diseño de la red
y el consumo diario puede hacer variar la presión a lo largo de día, la norma NTC 3738 define
las presiones de operación tal como se indican en la Figura 9-7. De acuerdo con la información
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
163
recolectada y lo indicado por Vanti S.A. ESP, la red de media presión tiene un valor promedio
muy inferior al señalado en la norma, mientras que la red de alta presión presenta un valor
promedio muy cercano al indicado en dicha norma. Sobre este último, la norma específica
también que, si se cumplen ciertas condiciones, la presión de la red de alta presión puede llegar
hasta 406.1 psig.
Por su parte, los reportes entregados por Vanti S.A. ESP respecto a las presiones de operación
se muestran en la Tabla 9-8. Estos valores fueron confirmados por la Empresa en las reuniones
de retroalimentación y fueron las finalmente utilizados en el cálculo de las consecuencias. Al igual
que lo reportado para presión de operación, las mediciones de temperatura suministradas
correspondieron a un valor medio de 14.1°C (57.4 °F).
Figura 9-7. Presión máxima de operación según la norma NTC 3738.
Elaboración propia.
Tabla 9-8 - Presiones de operación en red de transporte promedio y máximo
Configuraciones encontradas en SIG
Natural
Presión promedio de
operación
(Psig)
Presión máxima de
operación registrada
(Psig)
Diámetro Acero Polietileno Acero Polietileno Acero Polietileno
3/4" - X - 59.88 - 90
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
164
Configuraciones encontradas en SIG
Natural
Presión promedio de
operación
(Psig)
Presión máxima de
operación registrada
(Psig)
Diámetro Acero Polietileno Acero Polietileno Acero Polietileno
1" - X - 59.88 - 90
2" - X - 59.88 - 90
3" - X - 59.88 - 90
4" X X 281.46 59.88 346.6 90
6" X X 281.46 59.88 346.6 90
8" X - 281.46 - 346.6 -
10" X - 281.46 - 346.6 -
14" X - 281.46 - 346.6 -
Elaboración propia.
9.1.2.5.4 Tamaño de la ruptura
Teniendo en cuenta que el tamaño de la ruptura es una variable de difícil parametrización en
vista que cada evento puede generar diferentes tamaños de ruptura de la línea de conducción
de gas natural, se buscó un parámetro constante que represente las condiciones más críticas y
un criterio conservador. Al respecto se decidió usar la ruptura total de la tubería ante un evento.
Esto se considera válido pues el objeto del cálculo de consecuencias es definir un mapa o
zonificación de las zonas más sensibles de la ciudad en términos de afectación a los diferentes
receptores.
9.1.2.5.5 Criterio de uso la longitud equivalente
Con el fin de suministrar a la herramienta ALOHA valores que representen la composición de
cada uno de los componentes dentro de la mezcla del gas natural (metano, propano y etano),
fue necesario corregir la longitud entre válvulas para cada uno de los escenarios de ruptura,
utilizando el criterio de longitud equivalente. Este criterio aprovecha la geometría cilíndrica de la
tubería de transporte para incorporar la composición de cada uno de los componentes de la
mezcla por medio de un cilindro que ajusta la longitud para representar los diferentes volúmenes
de los gases que conforman la mezcla. Esta corrección se puede realizar gracias a que un
análisis desde el punto de vista termodinámico permite identificar el factor de compresibilidad de
la mezcla.
La compresibilidad del gas (factor Z) es un parámetro de gran importancia en la determinación
del comportamiento de un fluido compresible y representa la relación entre el volumen de un gas
a unas condiciones de presión y temperatura con respecto al volumen del mismo gas en
condiciones de gas ideal. Un factor Z igual a 1 representa una desviación cero del
comportamiento del gas ideal. Con base en la composición, temperatura y presión informadas
por Vanti S.A. ESP, los factores de compresibilidad, se determinaron tales factores, utilizando la
ecuación de estado de Dranchuk y Abou-Kassem (DAK - EOS) y se encontraron valores que van
desde 0,934 (a la presión máxima informada de 346 psig) hasta 0.988 (a la presión mínima
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
165
informada 58.8 psig), lo que indica una desviación baja a moderada del comportamiento del gas
ideal. Un beneficio importante de este comportamiento es que para los gases que se desvían
ligeramente del gas ideal las fracciones en volumen y las fracciones molares de los componentes
de una mezcla son equivalentes. La Tabla 9-9muestra las longitudes de tubería equivalente
aplicadas usando el anterior criterio.
Tabla 9-9. Tabla de longitudes de tuberías equivalentes.
Configuraciones de la Red
Separación
promedio entre
válvulas (m)
Diámetr
o
nominal
Volume
n
(m3)
Vol. equivalente (gas)
(m3)
Longitud tubería
equivalente
(m)
Diámetr
o
Acer
o
Polietilen
o
Acer
o
Polietilen
o Metano
82%
Etano
11%
Propano
3%
Metan
o
82%
Etan
o
11%
Propan
o
3%
3/4" X 1600 3/4in 0.60 0.49 0.06 0.019 1318.1 168.
0 51.0
1" X 1600 1in 0.94 0.77 0.10 0.030 1318.1 168.
0 51.0
2" X 532 2in 1.02 0.84 0.11 0.032 438.3 55.9 17.0
3" X 624 3in 2.59 2.14 0.27 0.083 514.1 65.5 19.9
4" X 540 4in 3.71 3.06 0.39 0.118 444.9 56.7 17.2
6" X 670 6in 9.98 8.22 1.05 0.318 551.9 70.4 21.4
110 mm X 302 110mm 2.25 1.85 0.24 0.072 248.8 31.7 9.6
4" X 814 4in 6.69 5.51 0.70 - 670.80 85.5 2.18
6" X 206
2 6in 39.20 32.29 4.12 - 1698.6
8
216.
5 5.53
8" X 226
3 8in 73.04 60.17 7.67 - 1864.2
6
237.
6 6.08
10" X 259
2 10in 131.86 108.63 13.85 - 2135.2
9
272.
2 6.96
14" X 384
9 14in 342.40 282.07 35.95 - 3170.8
1
404.
1 10.34
Elaboración propia.
9.1.2.5.6 Criterio del uso del modelo de tanque para el propano
Un análisis termodinámico indica que para la condición promedio de temperatura del gas en la
tubería, presiones superiores a 107 psig generarían ambientes propicios para que fenómenos de
condensación del gas propano se presenten. Para integrar esta posibilidad en los análisis
desarrollados por la herramienta ALOHA, se seleccionó la alternativa de cálculo tipo tanque (solo
para escenarios con presiones superiores a 107 psig), la cual permite simular un tanque de
geometría cilíndrica que tiene el mismo diámetro de la tubería que se esté modelando y se utiliza
el criterio de longitud equivalente para que el modelo simule el mismo volumen que simularía en
el caso de una tubería.
El cálculo del volumen equivalente de propano en estado líquido se realizó a partir de la
composición molar del gas natural y de la masa de gas metano liberada que se calcula en la
modelación. Como ejercicio adicional de verificación, se calculó de igual forma la masa liberada
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
166
de gas etano y se comparó con la masa que calcula ALOHA en función del volumen equivalente,
demostrando consistencia entre las masas obtenidas y validando el cálculo de la masa de
propano líquido (Tabla 9-10).
Tabla 9-10 - Criterio de equivalencia de compuestos en mezcla de gas natural.
Red Diámetro
(in)
Presión
(psig)
Longitud
entre
válvulas
(m)
Masa Liberada (kg) Vol.
equival.
Propano
líquido
(m3)
Longitud
tubería
equival.
Propano
líquido (m) Metano
1
Etano
1 Etano 2 Propano
2
Alta
presión
(Acero)
4 346 814,27 84,6 20,2 20,21 9,0 0,018 2,3
6 346 2062 482 115 115,17 51,3 0,104 5,7
8 346 2263 941 224 224,85 100,2 0,203 6,3
10 346 2592 1684 402 402,38 179,3 0,364 7,2
14 346 3849 4900 1171 1170,83 521,7 1,058 10,7
1 Resultados de la modelación en ALOHA.
2 Calculados a partir de la composición molar del gas natural.
Elaboración propia.
9.1.2.5.7 Modelo de fuente cerrada
Para determinar el volumen de gas liberado, ALOHA presenta dos alternativas. La primera es
trabajar con un modelo de tanque infinito en el cual el gas fluye sin ninguna limitación y para el
cual el modelo calcula los radios de impacto durante una hora de exposición.
La segunda consiste en emplear un modelo de fuente cerrada, donde el gas liberado se limita al
volumen contenido por la tubería de una longitud y un diámetro considerado. Esto quiere decir
que, al presentarse la fuga se cierran las válvulas aguas arriba y aguas abajo, permitiendo
únicamente el escape del gas que queda entre dichas válvulas.
En el caso específico de la red de Vanti S.A. ESP, se adoptó el modelo de tanque cerrado al
considerar que en roturas de la red de distribución de polietileno se controla la fuga prensando o
en casos extremos se cierran las válvulas. Por otro lado, en la red de acero se cierran de manera
controlada dichas válvulas. Esta condición fue reafirmada por Vanti S.A. ESP en la
retroalimentación dada luego de la reunión sostenida el 1 de marzo de 2021. La Figura 9-8 y
Figura 9-9 muestran de manera esquemática los modelos de tanque infinito y de fuente cerrada.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
167
Figura 9-8. Modelo de tanque infinito.
Elaboración propia.
Figura 9-9. Modelo de fuente cerrada.
Elaboración propia.
9.1.2.6 Escenarios resultantes
La herramienta de la EPA (United States, Environmental Protection Agency) ALOHA es capaz
de modelar zonas de amenaza por medio de niveles de peligrosidad asociados a parámetros de
exposición (concentración de contaminante, radiación térmica, límites de ignición o
sobrepresión).
Como se mencionó anteriormente, para la evaluación del impacto potencial debido a una falla en
la línea de transporte no solo se seleccionó el escenario de radiación térmica identificado en la
norma NTC 5747, sino que debido a la posibilidad de ocurrencia de otros eventos relacionados
con la operación de gas natural fue necesario considerar otros escenarios también probables a
través de la herramienta ALOHA.
9.1.2.6.1 Nube Tóxica
El escenario de nube toxica está relacionado con una fuga en la línea de transporte, el cual solo
permite el escape de gas natural a la atmosfera sin ignición, por tanto, el riesgo asociado con
este escenario es el peligro de asfixia de las personas. ALOHA® en su base de datos representa
la modelación de cada gas en la mezcla por separado. Los niveles de peligrosidad (LOC) se
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
168
definen en tres niveles de acuerdo con las concentraciones del gas indicados en la Tabla 9-11.
Tabla 9-11. Niveles de peligrosidad por nube de gas toxica.39
Compuesto Guía de referencia LOC 1
(ppm)
LOC 2
(ppm)
LOC3
(ppm)
Metano PAC (60 min) 65000 230000 400000
Etano PAC (60 min) 65000 230000 400000
Propano AEGL (60 min) 5500 17000 33000
Elaboración propia.
Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos40, los niveles de peligrosidad PAC
(Protective Action Criteria) se definen de acuerdo con los niveles de la guía de exposición aguda
(AEGL), que representan límites de exposición a un umbral para el público en general y son
aplicables a exposiciones de emergencia que van desde 10 minutos a 8 horas. Se desarrollan
tres niveles, AEGL-1, AEGL-2, AEGL-3, para cada uno de los cinco períodos de exposición (10
minutos, 30 minutos, 1 hora, 4 horas y 8 horas) y se distinguen por diversos grados de gravedad
de la toxicidad.
La guía DOE utiliza los valores de AEGL de 1 hora, que aparecen en esta base de datos. Los
tres AEGL se definen de la siguiente manera:
• AEGL-1 es la concentración en el aire (expresada como ppm [partes por millón] o mg/m3
[miligramos por metro cúbico]) de una sustancia por encima de la cual se predice que la
población general, incluidas las personas susceptibles, podría experimentar un malestar
notable, irritación, o ciertos efectos asintomáticos, no sensoriales. Sin embargo, estos
efectos no son incapacitantes y son transitorios y reversibles al cesar la exposición.
• AEGL-2 es la concentración en el aire (expresada como ppm o mg/m3) de una sustancia
por encima de la cual se predice que la población general, incluidas las personas
susceptibles, podría experimentar efectos adversos irreversibles u otros efectos graves,
duraderos y adversos para la salud o un deterioro de esta.
• AEGL-3 es la concentración en el aire (expresada como ppm o mg/m3) de una sustancia
por encima de la cual se predice que la población en general, incluidas las personas
susceptibles, podría experimentar efectos adversos para la salud que amenazan la vida.
9.1.2.6.2 Área inflamable
El escenario de área inflamable hace referencia a la concentración de gases con la posibilidad
de generar una ignición, considerando los límites de explosividad de cada compuesto como se
indica en la Tabla 9-12.
39 https://response.restoration.noaa.gov/oil-and-chemical-spills/chemical-spills/resources/toxic-levels-
concern.html
40 https://edms.energy.gov/pac/TeelDef
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
169
Tabla 9-12. Niveles de peligrosidad por nube inflamable.41
Compuesto
LOC 1
10% LEL
(ppm)
LOC 2
(ppm)
LOC3
60% LEL
(ppm)
Metano 5000 N/A 30000
Etano 3000 N/A 18000
Propano 2100 N/A 12600
Elaboración propia.
9.1.2.6.3 Explosión
La nube de gas producto de una fuga en la línea de transporte puede desencadenar un escenario
de liberación súbita de energía al tener una fuente de ignición. Bajo diferentes condiciones
iniciales del entorno, esta liberación se pude dar de manera rápida (tipo detonación) o de manera
lenta (tipo deflagración) por la velocidad de la onda de sobrepresión. Cuanto más rápida sea la
velocidad de propagación, mayores serán las consecuencias destructivas. ALOHA permite
conocer según el entorno, los radios de afectación por onda expansiva, expresados en niveles
de sobrepresión en PSI, como se muestra en la Tabla 9-13.
Tabla 9-13. Niveles de peligrosidad por explosión.42
LO
C
Sobrepresión
(PSI) Daños en Personas
1 1.0 Leves lesiones por
fragmentos
2 3.5
Lesiones de consideración
con posibilidad de
fatalidades
3 8.0 Probabilidad total de
fatalidades
Elaboración propia.
Para que se presente alguna de estas consideraciones, el modelo requiere ciertas condiciones
del entorno, por tanto, para que se dé alguna de las condiciones anteriormente mencionadas se
tienen las siguientes posibilidades:
9.1.2.6.3.1 Deflagración y detonación.
La fuerza destructiva de la explosión de la nube reactiva depende esencialmente de la rapidez
con la que se propaga la explosión, es decir, la velocidad a la que viaja su frente de llama. Una
vez que se ha desencadenado una explosión, un frente de llamas se propagará a través de la
nube, incendiando áreas donde la concentración está en el rango inflamable. La explosión
produce una onda de presión que se extiende al área circundante, causando daños a personas
y propiedades. Cuanto mayor sea la velocidad del frente de la llama, más intensa será la onda
41 https://response.restoration.noaa.gov/oil-and-chemical-spills/chemical-spills/resources/flammable-
levels-concern.html
42 Lees, Frank P. 1980. Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 1. London and Boston: Butterworths.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
170
de presión (sobrepresión) y mayor será la fuerza destructiva de la explosión.
En la mayoría de las explosiones accidentales, el frente de llamas se desplazará relativamente
lento en lo que se denomina deflagración. Para explosiones intencionales (y explosiones
accidentales en el peor de los casos), el frente de la llama viaja rápidamente en lo que se
denomina detonación.
En el contexto de este estudio, el modelo asume que el evento desencadenante es
suficientemente poderoso para generar que la nube reactiva detone en su totalidad. En el cálculo
de las consecuencias se tomó este radio de detonación como el principal elemento de análisis
puesto que este representa el radio para una condición extrema. Adicionalmente es uno de los
escenarios que más afectación representa para la infraestructura de la ciudad (construcciones).
Es más factible que ocurra en entornos relativamente confinados donde se puede acumular una
cantidad de gas con los límites de explosividad, tal que se presente una mezcla adecuada de
gas y aire para que ocurra la explosión. De forma accidental es baja la probabilidad que se
presente esta situación; sin embargo, existen múltiples reportes históricos a nivel mundial de
casos de detonación con gas natural.
La congestión es un concepto que se utiliza para cuantificar la forma en que las pequeñas
estructuras dentro de la nube de vapor afectan la gravedad de la explosión. La congestión se
refiere a la densidad de obstáculos que generan turbulencias. Los obstáculos de esta naturaleza
son generalmente pequeños, como un arbusto, y no impiden el frente de llamas. Los objetos más
grandes, como un edificio, pueden obstaculizar el frente de las llamas, por lo que no deben
considerarse obstáculos a los efectos de la congestión. Una mayor turbulencia permite que el
frente de la llama se acelere, generando así una onda expansiva más potente (es decir, una
mayor sobrepresión).
9.1.2.6.4 Radiación térmica
Por último, el escenario estándar referido por la NTC 5747 para evaluar el radio de impact o
potencial es el de radiación térmica que se produce por ignición, el cual sucede en el evento de
una ruptura de una línea de conducción de gas natural. Este tipo de evento se suele denominar
chorro de fuego (jet-fire), en el cual, se presenta una llama constante en tanto se consume el gas
combustible.
Mediante el modelo ALOHA se tiene en cuenta la radiación térmica proporcionada al entorno,
dada una ignición en la boca de la ruptura. Los niveles de peligrosidad por este tipo de evento
se indican en la Tabla 9-14.
Tabla 9-14. Niveles de peligrosidad por radiación térmica.
LOC
Radiación
térmica
(kW/m2)
Daños en
Infraestructura43
Daños en
Personas
exposición = 60
1 2.0 DAÑO NO
CONSIDERABLE Dolor
43 Se tiene en cuenta que la radiación térmica necesaria para causar daños suficientes a la infraestructura
prominente en el área de estudio debe superar los 100 kW/m2 según:
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
171
LOC
Radiación
térmica
(kW/m2)
Daños en
Infraestructura43
Daños en
Personas
exposición = 60
2 5.0 DAÑO NO
CONSIDERABLE
Quemaduras de
segundo grado
3 10.0 DAÑO NO
CONSIDERABLE
Potencialmente
letal
Elaboración propia.
9.1.2.7 Entrega de resultados
Una vez realizado el análisis correspondiente, el modelo ALOHA entrega un reporte de datos con
la siguiente información:
• Gráfica con las zonas de amenaza, de ahora en adelante los radios de impacto potencial
debido a la ruptura de la línea de transporte de gas natural, tal como se observa en la
Figura 9-10.
Figura 9-10. Grafica reportada en el informe ALOHA para radiación térmica
Elaboración propia.
• Resumen de las variables usadas en cada modelación.
Jeffrey LaChance, Andrei Tchouvelev, Angunn Engebo,
Development of uniform harm criteria for use in quantitative risk analysis of the hydrogen infrastructure,
International Journal of Hydrogen Energy,Volume 36, Issue 3,2011,Pages 2381-2388,
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.03.139.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
172
• Datos de la línea de conducción donde se presenta la falla, de acuerdo con un escenario
de fuga sin ignición donde se determina: la tasa de fuga, tiempo de duración de la fuga y
masa total fugada.
• Datos de la línea de conducción en la que se presenta la falla con ignición y donde se
hace el reporte de altura máxima de la llama, tiempo de duración de la combustión, tasa
de quema y masa total quemada.
• El reporte finaliza con el tipo de zona de amenaza, con datos de la amenaza modelada,
condiciones propias del escenario, modelo de fuga (gaussiano o gas pesado) y las zonas
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
173
de peligro discriminadas.
Con el objeto de aplicar el modelo a las diferentes tuberías presentes en la zona de estudio, se
compiló la información en una base de datos con los reportes generados por cada una de las
simulaciones del modelo. Esto se realizó para cada uno de los escenarios propuestos con sus
respectivas variables, de tal manera que estas puedan ser actualizadas cuando se disponga de
mayor detalle en la información. El reporte de los respectivos radios de impacto potencial (alta
consecuencia) en metros, se resume en una tabla de similares características a la que se
presenta a continuación en la Tabla 9-15.
Tabla 9-15. Ejemplo reporte consolidación de resultados.
Diámetro (in) 14" 10"
Presión (Psig) 346,6 346,6
Químico Metano Etano Propano Metano Etano Propano
Escenario
Radios de
Impacto
(m)
Nube Toxica
116 0 82 81 0 51
147 0 106 105 0 64
246 63 161 178 38 103
Explosión por
detonación (alta
velocidad)
379 134 113 275 84 74
418 162 137 302 107 95
638 314 256 462 221 185
Radiación Térmica
53 48 25 37 27 13
77 73 55 48 43 35
122 117 99 56 71 68
Elaboración propia.
Finalmente se menciona que el software ALOHA® para la modelación de tubería logra exportar
6 escenarios, pero para efectos del presente estudio solo se consideran los 3 principales, es
decir nube tóxica, explosión detonante y radiación térmica.
9.1.3 Metodología para la obtención de mapas de consecuencias
En este estudio se consideraron tres receptores sobre los cuales se elaboraron los mapas de
consecuencias, los cuales están definidos en la norma NTC 5747 y corresponden a las personas,
las construcciones y el medio ambiente.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
174
9.1.3.1 Modelo receptor personas
El modelo desarrollado para el receptor personas bajo un escenario de fallo hipotético de la red
de distribución se desarrolló mediante el algoritmo mostrado en la Figura 9-11. Diagrama de
procesos para el modelo de consecuencias receptor personas.. Este consta de cuatro partes que
contienen diferentes procesos para el cálculo de las consecuencias.
• Proceso 1: modelo físico para el cálculo de las áreas de alta consecuencia para los
escenarios de dispersión del gas (nube tóxica), explosión y radiación térmica.
• Proceso 2: cálculo de la densidad de personas
• Proceso 3: cálculo del impacto de consecuencias por escenario
• Proceso 4: cálculo del impacto de consecuencias general
Figura 9-11. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor personas.
Elaboración propia.
Proceso 1: Modelo físico para el cálculo de las áreas de alta consecuencia
Para el caso de una falla en la tubería, el área de posible afectación debido a la dispersión del
gas, la sobrepresión debido a una posible explosión y la radiación térmica asociada con la
ignición fueron calculadas mediante el modelo ALOHA de la EPA (Environmental Protection
Agency). Mediante esta herramienta se obtuvo para los tres escenarios analizados a partir de las
características y condiciones de operación de la tubería y las condiciones medioambientales de
la ciudad, los diferentes radios de consecuencia.
Como resultado el modelo ALOHA para cada escenario (nube tóxica, explosión y radiación
térmica) clasifica las áreas de posible consecuencia en tres niveles de peligrosidad y para cada
una de ellas se pudo establecer un radio equivalente. Para cada tramo de la tubería se determinó
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
175
entonces una zona LOC-3 que representan el umbral de afectación por encima del cual los
receptores estarían expuestos a concentraciones del gas en las cuales podrían experimentar
efectos adversos para la salud que amenazan la vida, LOC-2 para el umbral de afectación por
encima del cual los receptores estarían expuestos a condiciones en las cuales podrían
experimentar efectos adversos irreversibles u otros efectos graves para la salud y LOC-1 que
representa el umbral de afectación por encima del cual los efectos sobre la salud podrían causar
lesiones leves.
Una vez simuladas todas las posibles combinaciones sobre la tubería, se obtuvo una base de
datos con los diferentes radios de impacto por escenario para toda la red de distribución de gas
natural propiedad de Vanti ubicada en los tres municipios estudiados. Para este caso particular,
para la evaluación de las consecuencias solo tuvo en cuenta el nivel de consecuencia LOC-3, lo
que permitió ubicar la distribución espacial de las áreas de alto impacto, tal como se muestra en
la Figura 9-12. A manera de ejemplo, se muestra los radios de afectación sobre la línea de
distribución para la zona de la Av. Carrera 68 con Av. Calle 26, donde se evidencia un incremento
del área de consecuencia en función de la presión de operación y el diámetro de la tubería.
Figura 9-12. Radios de impacto espacializados para un escenario de nube tóxica sobre la zona de
la Av. Carrera 68 con Av. Calle 26 en Bogotá D.C.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
176
Proceso 2: Cálculo de la densidad de personas
Las personas son el componente más vulnerable ante un evento de fuga, por tanto, para su
evaluación se procedió inicialmente a usar el criterio del Departamento de Transporte de los
Estados Unidos, aplicado por la norma NTC 3728. En este, para un área unitaria de 1.6 km por
0.4 km (0.64 km2) se realiza un conteo de viviendas por cada localidad, el cual se convierte a
densidad de población obteniéndose las clases indicadas en la Tabla 9-16.
Tabla 9-16 Estimación de población en función del número de viviendas según NTC 5747
Clase Conteo viviendas Población estimada Densidad Poblacional
hab/km2
1 <10 <30 <47
2 10 - 46 30 - 150 47-234
3 >46 150 - 400 234-625
4 Edificios de varios pisos >400 >625
Elaboración propia.
El Principal insumo para establecer las posibles consecuencias sobre el receptor personas es el
mapa de densidad poblacional. Su construcción parte de la información oficial registrada por el
DANE (Departamento Administrativo Nacional de Estadística) mediante el censo 2018. La
metodología implementada genera un mapa de densidades a partir de datos de población
puntuales asociados a las manzanas catastrales.
En un principio se consideró adoptar la clasificación expuesta en la Tabla 9-16. No obstante, se
encontró que la mayor parte de Bogotá se encuentra catalogada en la clase 4, por lo que no se
reflejaba un nivel de discriminación adecuado en el mapa de densidad poblacional. Como
alternativa, se construyó un nuevo mapa y se propusieron 5 categorías que se ajustan de mejor
manera a los municipios estudiados. La Figura 9-13, Figura 9-14 y Figura 9-15 muestran los
mapas de densidad poblacional desarrollados para Bogotá, Soacha y Sibaté.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
177
Figura 9-13. Mapa general de densidad poblacional en habitantes por kilómetro cuadrado.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
178
Figura 9-14. Mapa de densidad poblacional para Soacha.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
179
Figura 9-15. Mapa de densidad poblacional para Sibaté.
Elaboración propia.
Proceso 3: Cálculo de impacto de consecuencias por escenario
Conocidos los radios de impacto potencial para cada escenario, con ayuda de la herramienta
ArcGIS se obtuvieron las áreas de impacto correspondientes para cada segmento de la red de
distribución. Posteriormente se realizó la intersección espacial de las áreas de impacto potencial
con la capa de densidad poblacional para obtener un estimado del número de personas
expuestas en los escenarios de nube tóxica, radicación térmica y explosión detonante.
Resultados de impacto por unidad de longitud de tubería
La principal salida del modelo es el cálculo de personas expuestas a una condición de exposición
(LOC- 3), la cual a su vez de traslada a la red para ser expresada por metro lineal de tubería.
Este indicador permite comparar las consecuencias entre las tuberías de diferente diámetro y
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
180
posteriormente facilita la obtención del mapa de riesgo.
Teniendo en cuenta que la información sobre la cual se desarrolla el modelo de consecuencias
trabaja a partir de la capa de atributos de las tuberías entregada por Vanti S.A. ESP y que existe
un número importante de segmentos que van desde varios centímetros hasta varios kilómetros,
sin elementos fácilmente parametrizables, fue necesario ajustar los resultados mediante un
factor. Este estuvo motivado en que los segmentos de longitud reducida y/o con una geometría
compuesta por ángulos pronunciados presentan inconsistencias por la forma en la que la
herramienta ArcGIS cuantifica las áreas de impacto.
Para el cálculo del área de impacto, esta se define como la geometría acotada por dos líneas
paralelas a la red y separadas una distancia igual al radio de impacto. Se muestran algunos
ejemplos, los cuales generan datos irregulares al momento de calcular tanto el área, como el
número de personas expuestas por metro lineal de tubería. Para corregir esta condición se
implementó un Factor Forma, que se obtiene al dividir el área de impacto dibujada por ArcGIS
para cada segmento de tubería, entre el área de un rectángulo asociado a un segmento de
longitud igual, pero sin ninguna curva o irregularidad. Un valor del Factor Forma igual a 1 significa
que la geometría del elemento no afecta el área de impacto dibujada por ArcGIS (ver Figura
9-16).
Figura 9-16 - Geometrías irregulares candidatas directas de aplicación del factor de corrección.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
181
El ajuste de las áreas de impacto permitió comparar el número de personas potencialmente
expuestas sin importar la geometría del elemento y corrige los valores atípicos en cada uno de
los escenarios. En la Tabla 9-17 se muestra el porcentaje de datos cuyo valor después de aplicar
el factor de forma presentó correcciones mayores al 10% de su valor inicial. Se observa que la
mayoría de los datos no tienen ajustes importantes para los 3 escenarios, evidenciando que el
factor de forma es un parámetro de corrección apropiado.
Tabla 9-17. Estadísticas de datos ajustados.
Explosión Nube Tóxica Radiación
Térmica
N° datos con un ajuste mayor a 10% 27092 20684 20401
% datos con un ajuste mayor a 10% 6,9% 5,3% 5,2%
Longitud con un ajuste mayor a 10% (km) 928 598 580
% longitud con un ajuste mayor a 10% 6,71% 4,36% 4,24%
Elaboración propia.
Proceso 4: Cálculo de impacto de consecuencias global
Conocidos las personas potencialmente expuestas a una condición de LOC-3 por cada
escenario, se estableció una estrategia para ponderar las personas expuestas por metro lineal
de tubería, de acuerdo con la posibilidad de que cada uno de los escenarios se presente. Para
combinar los 3 escenarios se propone ponderar las consecuencias considerando la probabilidad
de ocurrencia de cada escenario. Estas probabilidades dependen de las características
específicas de la red y en la mayoría de las referencias consultadas no se presentan porcentajes
definitivos, principalmente por la dificultad de asignar un porcentaje de ocurrencia al escenario
de explosión.
Frente a la dificultad de contar con probabilidades de ocurrencia que se ajusten completamente
a las necesidades del proyecto, se adoptaron los porcentajes expuestos por Muhlbauer (2004).
Por otra parte, es importante mencionar que estos valores son genéricos y no discrimina valores
como el material de la tubería, la presión de operación o el diámetro de la tubería.
Tabla 9-18. Probabilidad de varios estados de daño. (Muhlbauer, Pipeline risk management
manual: ideas, techniques, and resources., 2004)
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
182
De acuerdo con lo anterior, las probabilidades de ocurrencia adoptadas en este estudio fueron
para nube tóxica del 81%, para radiación térmica de 15% y para explosión del 4%.
𝐶𝑙𝑙𝑟𝑎𝑎𝑟𝑎𝑙𝑎𝑖𝑎 𝐸𝑙𝑙𝑎𝑎𝑙=0.8075𝐶𝑙𝑙𝑟𝑎𝑎𝑁+0.15𝐶𝑙𝑙𝑟𝑎𝑅𝑇+0.0425𝐶𝑙𝑙𝑟𝑎𝑎𝐸
Una vez consolidados los resultados de personas expuestas por metro lineal de tubería se
definieron 5 niveles de consecuencias. La metodología propuesta se basó en un análisis
estadístico de los resultados de personas potencialmente expuestas a concentraciones de gas
que pudieran desencadenar condiciones letales para las personas en la ciudad de Bogotá.
Inicialmente, se calculó el promedio y la desviación estándar del total de los datos corregidos con
el Factor Forma. El promedio es el valor central de un intervalo y los 5 intervalos se definen con
un ancho de 1.5 veces las desviaciones estándar. El último rango se dejó abierto hacia la derecha
de la curva de distribución para que se incluyan todos los datos adicionales. Este procedimiento
se realizó incluyendo todas las tuberías con el total del conjunto de datos generados de la red de
alta y media presión para la ciudad de Bogotá, con el fin de establecer los intervalos de referencia
para clasificar el nivel de las posibles consecuencias y la posterior generación del mapa de
vulnerabilidad.
También es importante mencionar que Bogotá es el municipio indicado para establecer los
rangos de referencia a nivel nacional, debido a la longitud de la red de distribución y a la alta
densidad de población que presentan algunas zonas de la ciudad. Por lo tanto, los rangos
definidos se consideran referentes para los demás municipios del país, en términos absolutos.
Una representación de los niveles obtenidos se muestra en la Tabla 9-19.
Tabla 9-19. Niveles de impacto de consecuencias propuesto para el receptor personas.
Nivel de Impacto de
Consecuencia
Personas potencialmente
expuestas por metro lineal de
tubería
MUY BAJO 0.120 - 0.320
BAJO 0.320 - 1.382
MODERADO 1.382 - 2.444
ALTO 2.444 - 3.505
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
183
Nivel de Impacto de
Consecuencia
Personas potencialmente
expuestas por metro lineal de
tubería
MUY ALTO >3.505
Elaboración propia.
Los mapas de consecuencias muestran la respectiva distribución espacial referida a la tubería
en donde hay una susceptibilidad de tener personas posiblemente expuestas, esos se muestran
para una condición general (Figura 9-17), para la red de alta presión (Figura 9-18) y para la red
de media presión (Figura 9-19).
Figura 9-17. Mapa general de consecuencias para el receptor personas.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
184
Figura 9-18. Mapa general de consecuencias para el receptor personas en la red de alta presión.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
185
Figura 9-19. Mapa general de consecuencias para el receptor personas en la red de media
presión.
Elaboración propia.
9.1.3.2 Modelo receptor infraestructura
El modelo desarrollado para el receptor infraestructura bajo un escenario de fallo hipotético de la
red de distribución se desarrolló mediante el algoritmo mostrado en la Figura 9-20. Este consta
de cuatro partes que contienen diferentes procesos para el cálculo de consecuencias.
• Proceso 1: modelo físico para el cálculo de las áreas de alta consecuencia para el
escenario de explosión.
• Proceso 2: cálculo de la vulnerabilidad estructural
• Proceso 3: cálculo del impacto de consecuencias por escenario
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
186
Figura 9-20. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor infraestructura.
Elaboración propia.
Proceso 1: Modelo físico para el cálculo de las áreas de alta consecuencia para el receptor
infraestructura.
Para el caso de una falla en la tubería, el área de posible afectación debido a la dispersión del
gas, la sobrepresión debido a una posible explosión y la radiación térmica asociada con la
ignición fueron calculadas mediante el modelo ALOHA de la EPA (Environmental Protection
Agency). Mediante esta herramienta se obtuvo para los tres escenarios analizados a partir de las
características y condiciones de operación de la tubería y las condiciones medioambientales de
la ciudad, los diferentes radios de consecuencia.
Para el presente estudio se propuso utilizar para el receptor infraestructura el escenario de
explosión en vista que los demás escenarios por la naturaleza inerte del gas natural ante los
materiales de construcción implican menos impactos y consecuencias. Por tanto, no aplica el
escenario de nube tóxica y, debido a la alta capacidad de resistencia al calor de las edificaciones
comparado con el de explosión, tampoco se aplicó el escenario de radiación térmica.
Teniendo en cuanta que el modelo ALOHA para el escenario explosión clasifica las áreas de
posible consecuencia en tres niveles de peligrosidad, para cada una de ellas se pudo establecer
un radio equivalente. Los impactos que puede recibir una edificación con base al nivel de
sobrepresión están contenidos en la Tabla 9-20, la cual muestra las posibles consecuencias y la
sobrepresión correspondiente a cada nivel de daño. Estos valores se asocian con los niveles
LOC que se obtienen a partir de la modelación en ALOHA para así relacionar exposición e
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
187
impacto.
La Tabla 9-20 muestra las diferentes consecuencias de una onda explosiva sobre diferentes
edificaciones a diferentes picos de sobrepresión en PSI y kPa. Para el presente proyecto y por
el tipo de edificación predominante en las ciudades objeto de estudio, se decidió establecer la
zona de alta consecuencia que pudiera acotar las edificaciones con niveles de daño importante
como aquella con valores por encima de 3.5 PSI de sobrepresión, equivalente a LOC-2 en la
modelación ALOHA.
Tabla 9-20. Vulnerabilidad estructural ante la exposición a ondas de sobrepresión debido a un
escenario de explosión. 44
Nivel
Impacto Consecuencias
Pico de sobrepresión
lateral
(PSI) kPa
Daños
menore
s
Ruido molesto (137 dB), si es de baja frecuencia (1 - 15Hz) 0.02
Rotura ocasional de grandes ventanales que ya están bajo tensión. 0.03 0.20
Ruido fuerte (143 db); falla del vidrio del por boom sónico. 0.04
Rotura de ventanas, pequeñas, bajo tensión 0.10 0.70
Presión típica para romper el vidrio. 0.15 1.00
"Distancia segura" (probabilidad de 0,95 sin daños graves más allá de
este
valor) Límite de misiles
0.30 2.00
Algunos daños en el techo de la casa; 10% vidrio de ventana roto
Daños estructurales menores limitados 0.40 2.80
Las ventanas grandes y pequeñas generalmente se rompen; daño
ocasional
a los marcos de las ventanas
0.5 - 1.0 3.5 - 6.9
Daños menores a las estructuras de la casa 0.7 4.8
LOC-1
Demolición parcial de viviendas, inhabitable 1 6.9
Amianto corrugado destrozado 1.0 - 2.0 6.9 - 13.8
Paneles ondulados de acero o aluminio, los engrosamientos fallan,
seguidos
por el pandeo
Paneles de madera (carcasa estándar), falla la fijación, los paneles
soplados
en el marco de acero del edificio revestido se distorsionan ligeramente
1.3 9
Derrumbe parcial de muros y techos de viviendas 2 13.8
Muros de hormigón o bloques de hormigón, no reforzados, destrozados 2.0 - 3.0 13.8 - 20.7
Límite inferior de daños estructurales graves 2.3 15.9
50% de destrucción de la mampostería de la casa 2.5 17.3
Las máquinas pesadas (3000 lb) en la nave industrial sufren pocos
daños 3 20.7
LOC-2
Edificio de estructura de acero distorsionado y arrancado de los
cimientos
Edificio de paneles de acero sin marco y con estructura propia demolido
3.0 - 4.0 20.7 - 27.6
44 Lees, Frank P. 1980. Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 1. London and Boston: Butterworths.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
188
Nivel
Impacto Consecuencias
Pico de sobrepresión
lateral
(PSI) kPa
Ruptura de tanques de almacenamiento de petróleo
Rotura del revestimiento de los edificios industriales ligeros 4 27.6
Postes de madera de servicios públicos (telégrafo, etc.) rotos
Prensa hidráulica alta (40.000 libras) en el edificio ligeramente dañada 5 34.5
Destrucción casi total de las casas 5.0 - 7.0 34.5 -48.3
Vagones de tren cargados volcados 7 48.3
LOC-3
Los paneles de ladrillo, de 8 - 12 pulgadas de espesor, no reforzados,
fallan
por cizallamiento o flexión
7.0 - 8.0 48.3 - 55.2
Vagones de tren cargados y completamente demolidos 9 62.1
Probable destrucción total de edificios 10 69
Máquinas-herramienta pesadas (7000 lb) desplazadas y gravemente
dañadas
Las máquinas herramienta muy pesadas (12.000 libras) sobrevivieron
Límite del labio del cráter
300 2000
Como criterio general, se tomó como consideración que las edificaciones contenidas en los
radios de impacto LOC-2 y LOC-3 son susceptibles de presentar daños considerables para el
tipo de construcciones en las áreas del estudio. Por tanto, para el análisis de este receptor se
procedió a tomar en cuenta para el análisis de riesgo, el umbral de daño proporcionado a 3.5
PSI, el cual corresponde a un daño con las siguientes características: “edificio de estructura de
acero distorsionado y arrancado de los cimientos, edificio de paneles de acero sin marco y con
estructura propia demolido”. Para el caso en particular se considera entonces que se presenta
un daño severo en las edificaciones incluidas dentro de los radios de la consecuencia LOC-2 y
LOC-3.
La Figura 9-21 muestra, a manera de ejemplo, los radios de impacto por explosión, acotados a
una presión de 3,5 psi, que pudieran generarse debido a una posible falla sobre la red de
distribución en la zona de la Av. Carrera 68 con Av. Calle 26 de la ciudad de Bogotá. Se aclara
que cada tubería tiene su propio radio de impacto y por tanto para análisis específicos se sugiere
trabajar sobre los datos suministrados en la geodatabase final.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
189
Figura 9-21. Radios de impacto espacializados para un escenario de explosión sobre la zona de la
Av. Carrera 68 con Av. Calle 26 en Bogotá D.C.
Elaboración propia.
Proceso 2: Cálculo de la vulnerabilidad estructural y receptor infraestructura.
La base de datos que contiene el modelo de construcciones para la ciudad de Bogotá D.C, fue
obtenida de la capa construcciones de IDECA, por tanto, los atributos calificables se presentan
con base a los parámetros realizados por Catastro Distrital. Mientras que los datos obtenidos
para Soacha y Sibaté se obtuvieron a partir de la encuesta DANE de hogares, por tanto, estos
vienen asociados para la manzana censal.
Inicialmente, teniendo en cuenta las anteriores consideraciones, se realizó una evaluación
multicriterio para calificar la vulnerabilidad estructural de las construcciones localizadas en el
área de estudio. Esta calificación se obtuvo como la sumatoria del producto de un factor de
ponderación (wi) por los respectivos atributos disponibles paralas viviendas (bi) de acuerdo con
la ecuación mostrada más adelante. Adicionalmente, se incluyó un coeficiente de importancia
asociado con las condiciones en las cuales el evento puede agravar la consecuencia debido al
uso de la edificación o por otras consideraciones, o en donde exista la posibilidad de tener una
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
190
concentración importante de personas.
𝑉=𝐼(𝑤1 ∗𝑎1 +𝑤2 ∗𝑎2 +𝑤3 ∗𝑎3 +𝑤4 ∗𝑎4)
En donde:
V: Vulnerabilidad estructural
I: Coeficiente de importancia
Wi: Atributo de ponderación (peso) asociado con las características de los componentes de la
edificación
bi: Calificación de cada atributo
En la Tabla 9-21, Tabla 9-22, Tabla 9-23, Tabla 9-24, Tabla 9-25 y Tabla 9-26, se muestran los
respectivos factores de calificación.
Tabla 9-21. Calificación importancia.
Importancia (I) Factor Relevancia
Agravante 2 Alta
Concentración de personas 1.5 Moderada
Otros 0.8 Baja
Elaboración propia.
Tabla 9-22. Pesos sobre la calificación de vulnerabilidad.
Atributo Factor (wi) Datos Faltantes
Estructura 0.35 0.25%
Muros 0.3 2%
Vetustez 0.2 1%
Pisos 0.15 2%
TOTAL 1 4%
Elaboración propia.
Tabla 9-23. Calificación por tipo de sistema estructural.
Atributo Estructura Calificación (bi)
Concreto hasta tres pisos 1
Concreto cuatro o más pisos 2
Ladrillo, bloque, madera inmunizada 3
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
191
Atributo Estructura Calificación (bi)
Prefabricado 4
Madera 5
Elaboración propia.
Tabla 9-24. Calificación por tipo de sistema de muros.
Muros Calificación (bi)
Bloque, ladrillo, madera fina 1
Concreto Prefabricado 2
Bahareque, Adobe, Tapia 3
Madera 4
Materiales de desechos, esterilla 5
Elaboración propia.
Tabla 9-25. Calificación por antigüedad de construcción.
Vetustez Calificación (bi)
>2010 1
1998 - 2010' 2
1984 - 1998' 3
<1984 5
Elaboración propia.
Tabla 9-26. Calificación por número de pisos de la estructura.
Numero Pisos Calificación (bi)
0-1 1.50
2 - 4' 3.00
>4 5
Elaboración propia.
A partir de la metodología resumida anteriormente, se calculó la vulnerabilidad de todas las
construcciones de la zona de estudio. Una calificación de 0 se asocia a predios sin información
donde no se calculó este parámetro debido a limitaciones en la base de datos; mientras que los
valores restantes están comprendidos en 5 niveles de vulnerabilidad siendo los valores más altos
los más susceptibles a generar consecuencias debido a un escenario de explosión. La Figura
9-22 muestra la distribución espacial de la vulnerabilidad de las construcciones para la ciudad de
Bogotá.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
192
Figura 9-22. Vulnerabilidad estructural para las edificaciones dentro del área de influencia del
proyecto.
Elaboración propia.
Para un primer cálculo de las consecuencias sobre las edificaciones debido a una explosión,
como se mencionó anteriormente, se calcularon los radios de impacto acotados por una
sobrepresión mayor de 3.5 PSI y la vulnerabilidad estructural de cada construcción. Para el
cálculo del nivel de consecuencia por construcción se utilizó la matriz mostrada en la Tabla 9-27,
donde únicamente se tiene un nivel de peligrosidad >3.5 PSI, por lo que se espera que las
construcciones tengan niveles de consecuencias moderados, altos y muy altos dependiendo de
su vulnerabilidad.
Tabla 9-27. Matriz de calificación de consecuencias sobre las edificaciones.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
193
CONSECUENCIAS
Vulnerabilidad Estructural
1 2 3 4 >4
Peligrosidad
(LOC-2 Y LOC-3) >3.5 psi Moderado Moderado Alta Alta Muy Alta
Elaboración propia.
Como se explicó en apartados anteriores, para evaluar el impacto sobre las construcciones por
causa del escenario de explosión se cruzó mediante ArcGIS la zona acotada con una
sobrepresión de 3.5 psi y la vulnerabilidad estructural mediante la matriz de la Tabla 9-27. A
manera de ejemplo y para representar el impacto, se muestra en la Figura 9-23 el impacto a nivel
de construcciones para la tubería de 14” en una zona específica de Bogotá.
Figura 9-23. Mapa general de consecuencias sobre edificaciones ante la exposición de una
posible fuga de la red de 14".
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
194
Proceso 3: Cálculo de impacto de consecuencias
Con el objeto de obtener un modelo general que permita realizar el conteo de las edificaciones
expuestas a una condición de peligrosidad asociada a una sobrepresión superior a 3.5 PSI y
llevar las consecuencias a la tubería para evaluar el riesgo, se adaptó el modelo de
consecuencias para el receptor personas en el modelo de infraestructura. Este consistió en
obtener un mapa de densidad de construcciones, tal como se muestra en la Figura 9-24. Esta
capa fue desarrollada exclusivamente para este propósito y representa la cantidad de predios
por hectárea.
Figura 9-24. Mapa general de densidad de predios por hectárea para la zona de influencia del
proyecto.
Elaboración propia.
El cruce entre la densidad de predios por hectárea y las respectivas zonas de alta consecuencia
para el escenario de explosión (con una sobrepresión superior a 3.5 PSI) permitió cuantificar el
número de edificaciones afectadas, datos que a su vez se trasladaron a la tubería para poder
ejecutar los respectivos cálculos de riesgo. El indicador corresponde a predios potencialmente
afectados por metro lineal de tubería.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
195
Una vez consolidados los resultados de predios expuestos por metro lineal de tubería se
definieron 5 niveles de consecuencia. La metodología propuesta se basó en un análisis
estadístico de los resultados de predios potencialmente expuestas en la ciudad de Bogotá.
Inicialmente, se calculó el promedio y la desviación estándar del total de los datos corregidos con
el Factor Forma explicado en secciones anteriores. El promedio es el valor central de un intervalo
y los 5 intervalos se definen con un ancho de 1.5 veces la desviación estándar. El últ imo rango
se dejó abierto hacia la derecha de la curva para que se incluyan todos los datos adicionales.
Este procedimiento se realizó incluyendo todas las tuberías con el total del conjunto de datos
generados de la red de alta y media presión para la ciudad de Bogotá, con el fin de establecer
los intervalos de referencia para clasificar el nivel de las posibles consecuencias y la posterior
generación del mapa de vulnerabilidad.
También es importante mencionar que al igual que para el receptor personas, Bogotá es el
municipio indicado para establecer los rangos de referencia debido a la longitud de la red de
distribución con los que cuenta y la alta densidad de predios que presentan algunas zonas de la
ciudad. Por lo tanto, los rangos definidos se consideran referentes para los demás municipios del
país. Una representación de los niveles obtenidos se muestra en la Tabla 9-28.
Tabla 9-28. Niveles de impacto de consecuencias propuesto para el receptor infraestructura.
Nivel de Impacto de
Consecuencia
Predios potencialmente expuestos
por metro lineal de tubería
MUY BAJO 0.018 - 0.021
BAJO 0.022 - 0.279
MODERADO 0.280 - 0.538
ALTO 0.539 - 0.797
MUY ALTO >0.798
Elaboración propia.
Los mapas de consecuencias muestran la respectiva distribución espacial referida a la tubería
en donde hay una susceptibilidad de tener personas posiblemente expuestas, esos mapas se
muestran para una condición general (Figura 9-25), para la red de alta presión (Figura 9-26) y
para la red de media presión (Figura 9-27).
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
196
Figura 9-25. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
197
Figura 9-26. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura en la red de alta
presión.
Elaboración propia.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
198
Figura 9-27. Mapa general de consecuencias para el receptor infraestructura en la red de alta
presión.
Elaboración propia.
9.1.4 Receptor medio ambiente
El ultimo receptor en evaluarse en la presente metodología desarrollada corresponde al de medio
ambiente. Para analizar las consecuencias de este receptor, se involucró únicamente la
vegetación bajo la acción directa de la radiación térmica ante un evento de fuga. Debido a
múltiples factores que no se pueden analizar en el modelo, se propuso mediante el esquema de
la Figura 9-28 determinar la distribución espacial de las áreas de alta consecuencia sobre las
zonas de protección, rondas hídricas y parques con vegetación superiores a 1 Ha en donde la
radiación térmica podría afectar estas zonas, sin tener en cuenta los desencadenantes
posteriores como los incendios forestales en temporadas secas del año.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
199
Figura 9-28. Diagrama de procesos para el modelo de consecuencias receptor medio ambiente.
Elaboración propia.
Bajo las consideraciones anteriores, se tomó en cuenta las zonas oficialmente definidas como
zonas de protección ambiental para el Distrito Capital dentro del Plan de Ordenamiento Territorial
y debidamente clasificadas por Catastro Distrital, así como las contempladas en el POMCA del
Río Bogotá, para los municipios de Soacha y Sibaté. En el mapa se identifican las consecuencias
potenciales en la zona de la reserva de los Cerros Orientales, las zonas de recarga hídrica de
las cuencas del río Bogotá, río Fucha, río Salitre, entre otros, así como la zona de humedales,
tal como se muestra en la Figura 9-29.
Se resalta en la evaluación del receptor medio ambiente la poca área de entrecruzamiento, en
vista que estas zonas han sido de cuidado, pero por actividades antrópicas en algunas
oportunidades han sido gasificadas las cuales, bajo la normatividad actual y control realizado,
son redes que han quedado en desuso o en estado de diseñado, pero no construido. Las zonas
de parques tienen la connotación de zonas de arborización para filtro de aire de la ciudad, por
tanto, solo se tuvo en cuenta en el análisis estos parques que bridan este servicio ecosistémico,
razón por la cual se tomó parques con área superior a 1 Ha.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
200
Figura 9-29. Mapa general de consecuencias sobre el receptor medio ambiente.
Elaboración propia.
Un ejemplo más detallado, se muestra sobre la zona del humedal de Santa María del Lago en la
Figura 9-30. Para el mencionado ejemplo, se tiene en cuenta que, si bien no existe tubería
pasando por en medio de la zona de reserva del humedal, los radios de impacto sí pueden tener
afectación sobre la zona protegida. Se resalta el hecho que para que se produzca un incendio
forestal es necesario contar con condiciones de muy alta sequía que permitan una propagación
del incendio.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
201
Figura 9-30. Mapa de consecuencia para el humedal de Santa María del Lago.
Elaboración propia.
9.1.5 Análisis de resultados de los mapas de vulnerabilidad
9.1.5.1 Receptor personas
En la Tabla 9-29, Tabla 9-30 y Tabla 9-31 se presenta un resumen de los resultados obtenidos
luego de la aplicación de la metodología para el receptor personas. La Tabla 9-29 corresponde
a red de alta y media presión, la Tabla 9-30 a red de alta presión y la Tabla 9-31 a red de media
presión.
Tabla 9-29 - Resumen de resultados, receptor personas para red de alta y media presión.
RED AP y MP Indicador
Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red Longitud (km) 949.535 10.453.820 1.733.242 107.247 115.306
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
202
RED AP y MP Indicador
Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Porcentaje 7,1% 78,3% 13,0% 0,8% 0,9%
Bogotá
Longitud (km) 908 9.528 1.607 97 113
Porcentaje 7,4% 77,8% 13,1% 0,8% 0,9%
Soacha
Longitud (km) 28 868 126 10 3
Porcentaje 2,7% 83,9% 12,2% 1,0% 0,2%
Sibaté
Longitud (km) 14 58 0 0 0
Porcentaje 19,7% 80,3% 0,0% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
Tabla 9-30 - Resumen de resultados, receptor personas para red de alta presión.
RED AP Indicador
Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red
Longitud (km) 29,1 131,8 87,4 28,7 115,3
Porcentaje 7,4% 33,6% 22,3% 7,3% 29,4%
Bogotá
Longitud (km) 24,6 124,3 79,3 25,9 112,8
Porcentaje 6,7% 33,9% 21,6% 7,1% 30,7%
Soacha
Longitud (km) 3,7 7,5 8,1 2,8 2,5
Porcentaje 15,1% 30,5% 32,8% 11,3% 10,2%
Sibaté
Longitud (km) 0,7 0,0 0,0 0,0 0,0
Porcentaje 100,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
Tabla 9-31 - Resumen de resultados, receptor personas para red de media presión.
RED MP Indicador
Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red
Longitud (km) 920 10.322 1.646 79 0
Porcentaje 7,1% 79,6% 12,7% 0,6% 0,0%
Bogotá Longitud (km) 883 9.403 1.528 71 0
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
203
RED MP Indicador
Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Porcentaje 7,4% 79,1% 12,9% 0,6% 0,0%
Soacha
Longitud (km) 24 861 118 7 0
Porcentaje 2,4% 85,2% 11,7% 0,7% 0,0%
Sibaté
Longitud (km) 13 58 0 0 0
Porcentaje 18,8% 81,2% 0,0% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
9.1.5.2 Receptor infraestructura
En la Tabla 9-32, Tabla 9-33 y Tabla 9-34Tabla 9-29 se presenta un resumen de los resultados
obtenidos luego de la aplicación de la metodología para el receptor infraestructura. La Tabla 9-32
corresponde a red de alta y media presión, la Tabla 9-33 a red de alta presión y la Tabla 9-34 a
red de media presión.
Tabla 9-32 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de alta y media presión.
RED AP y
MP Indicador Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red Longitud (km) 829,1 11.771,8 427,4 209,0 206,9
Porcentaje 6,2% 87,6% 3,2% 1,6% 1,5%
Bogotá Longitud (km) 691 10.786 388 199 193
Porcentaje 5,6% 88,0% 3,2% 1,6% 1,6%
Soacha Longitud (km) 98 903 38 10 14
Porcentaje 9,2% 84,9% 3,6% 0,9% 1,3%
Sibaté Longitud (km) 40 83 1 0 0
Porcentaje 32,1% 67,2% 0,7% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
Tabla 9-33 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de alta presión.
RED AP Indicador Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red Longitud (km) 0,0 49,1 74,4 76,3 206,5
Porcentaje 0,0% 12,1% 18,3% 18,8% 50,8%
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
204
RED AP Indicador Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Bogotá Longitud (km) 0,0 40,7 60,6 73,4 192,3
Porcentaje 0,0% 11,1% 16,5% 20,0% 52,4%
Soacha Longitud (km) 0,0 6,1 13,8 2,9 14,2
Porcentaje 0,0% 16,5% 37,3% 7,8% 38,3%
Sibaté Longitud (km) 0,0 2,3 0,0 0,0 0,0
Porcentaje 0,0% 100,0% 0,0% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
Tabla 9-34 - Resumen de resultados, receptor infraestructura para red de media presión.
RED MP Indicador Nivel de Consecuencias
Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy alto
Toda la Red Longitud (km) 829,1 11.722,6 352,9 132,7 0,4
Porcentaje 6,4% 89,9% 2,7% 1,0% 0,0%
Bogotá Longitud (km) 691,1 10.744,9 327,6 126,1 0,4
Porcentaje 5,8% 90,4% 2,8% 1,1% 0,0%
Soacha Longitud (km) 98,3 896,9 24,3 6,6 0,0
Porcentaje 9,6% 87,4% 2,4% 0,6% 0,0%
Sibaté Longitud (km) 39,7 80,7 0,9 0,0 0,0
Porcentaje 32,7% 66,6% 0,8% 0,0% 0,0%
Elaboración propia.
9.2 Conclusiones de la evaluación de vulnerabilidad
La metodología desarrollada por el equipo de la Universidad Nacional de Colombia involucra el
uso de herramientas de modelación de dispersión de gases y sistemas de información
geográfica, la cual permite ubicar espacialmente las consecuencias de una ruptura en la línea de
gas natural sobre la ciudad. Además, permite generar información de tipo índice sobre la red en
forma de mapas.
La capacidad del modelo para representar adecuadamente las consecuencias de la ruptura de
una tubería de gas natural es altamente dependiente de la calidad de la información base. La
información base se puede clasificar en tres grandes grupos: de tipo meteorológica, de tipo
geoespacial y de tipo operacional. Las variables más significativas de la base de datos
operacional corresponden a la presión de operación, la distancia entre válvulas, el diámetro del
conducto y la composición del gas natural, y por tanto, se debe ser riguroso con la inf ormación
técnica suministrada para la construcción de la base de datos operacional. El restante de las
condiciones de frontera se puede obtener de fuentes oficiales gubernamentales.
Durante la evaluación de pruebas de escritorio, el modelo demostró tener la capacidad de
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
205
adaptarse a los cambios que muestra la capa base de densidad poblacional, generando
resultados coherentes ante zonas con densidad poblacional variable.
Para el receptor personas el nivel de consecuencias es directamente proporcional a la cantidad
de gas liberado posterior a la ruptura y densidad poblacional de la zona geográfica donde se
presenta la falla. Para Bogotá el modelo determina 5 niveles de consecuencias, en donde el nivel
más alto corresponde a 0.92% de la red, asociado principalmente a la red de alta presión,
mientras que para el nivel más bajo se tiene que 7.41% de la red, concentrados en la zona
industrial y las zonas perimetrales menos pobladas de la ciudad. A comparación de la ciudad de
Bogotá, el municipio de Soacha muestra que 1.0% de su red está en nivel alto, 12.1% está en
nivel intermedio y 2.8% en el nivel más bajo; Soacha muestra niveles muy altos de densidad para
zonas específicas urbanizadas conexas a Bogotá, conservando aún zonas rurales. Por otra
parte, la totalidad de la red evaluada de Sibaté se clasifica en los dos niveles más bajos de
consecuencias, esto se debe a la característica semirrural que implica baja densidad de
población.
Al igual que el modelo de consecuencias en el receptor personas, la capacidad del modelo del
receptor infraestructura para representar adecuadamente las consecuencias es altamente
dependiente de la calidad de la información base. En particular, la información geoespacial de
las entidades mínimas de la base de datos por los segmentos de tubería, de acuerdo con la base
de datos de Vanti, propician algunos inconvenientes sistemáticos en la modelación asociado a la
alta heterogeneidad de las longitudes de los segmentos.
Para el receptor edificaciones, el nivel de consecuencias es directamente proporcional a la
cantidad de gas liberado posterior a la ruptura y al número de construcciones de la zona
geográfica donde se presenta la falla. Para Bogotá el modelo determina 5 niveles de
consecuencias en donde el nivel más alto corresponde a 1.6% de la red, asociado principalmente
a la red de distribución de alta presión, mientras que en el nivel más bajo de consecuencias se
clasifica el 7.1% de la red. Estos segmentos se concentran en zonas con pocas construcciones
como los cerros de suba o zonas periféricas de la ciudad. Al igual que la ciudad de Bogotá, en
los municipios de Soacha y Sibaté el mayor porcentaje de la red se clasifica en un nivel de
consecuencias bajo, siendo más parecidos los porcentajes obtenidos para Bogotá y Soacha,
indicando así una densidad de construcciones similar. En cambio, Sibaté alcanza un 37,9% de
su red clasificada en un nivel de baja consecuencia y en los dos niveles más altos no se clasifica
ningún segmento, esto debido a la característica semirrural de su densidad de construcciones.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
206
10 Evaluación de riesgo en la red de gas
10.1 Modelo conceptual y mapa de riesgo
En el Capítulo 7 se describió la metodología general de evaluación de riesgo a través de la matriz
de riesgo, tomando como insumos los datos resultantes de los análisis de amenaza y de
consecuencias. El resultado de los mapas de riesgo se muestra en cinco categorías: riesgo muy
bajo, bajo, moderado, alto y muy alto. El proceso de cálculo cartográfico se realizó con la
herramienta de cruce de información segmento a segmento del sistema de información
geográfica, para lo cual en cada uno de los segmentos de la red se identificó en primer lugar su
categoría de amenaza, posteriormente se identificó su categoría de consecuencias. A partir de
estos dos datos y haciendo referencia a la matriz de riesgos previamente definida, se calificó el
segmento en la categoría que le corresponde. Esta valoración geoespacial permite obtener el
correspondiente mapa de riesgo de la red. En este caso se presenta el mapa de riesgo obtenido
de un único mapa de amenaza absoluta y del mapa de consecuencias de receptor personas.
La metodología permite generar mapas de riesgo a partir de los mapas de amenaza y
vulnerabilidad tanto de personas como de infraestructura; sin embargo, teniendo en cuenta que
el receptor personas es el más crítico y el más representativo para los procesos de gestión, se
optó por solo generar el mapa de riesgo para este último receptor.
En la Figura 10-1 se presenta el mapa de riesgo de toda la red analizada, tanto para Bogotá
como para Soacha y Sibaté.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
207
Figura 10-1 Mapa de riesgo en la red de tubería de gas de Vanti S.A. ESP en los municipios de
Bogotá, Soacha y Sibaté.
Elaboración propia.
10.2 Análisis de resultados del mapa de riesgo
Los resultados espaciales se pueden apreciar directamente en el mapa de la Figura 10-1 en
donde es claro que hay predominancia de las zonas de riesgo muy bajo y bajo para la parte
central de Bogotá y de riesgo moderado en el sector occidental de Bogotá y en las zonas de
Soacha y Sibaté. No obstante, esta información es más conveniente analizarla en términos
estadísticos de proporciones de segmentos en cada una de las categorías de riesgo. Para ello,
en la Figura 10-2 se presenta la proporción de longitudes de tubería de alta presión por niveles
de riesgo. Se observa que el 5% de esta red está en condición de riesgo muy bajo, el 21% en
riesgo bajo, el 54% en riesgo moderado, el 19% en riesgo alto y el 1% en riesgo muy alto. En
general los tramos de riesgo alto y muy alto están asociados a alta presión y el alto caudal que
transporta esta red, junto a la densidad de población que podría verse potencialmente afectada
ante un evento adverso y al hecho de que la red no está enterrada, por lo cual tiene un mayor
grado de exposición.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
208
Figura 10-2 Resultados de la modelación de riesgo en tubería de alta presión.
Elaboración propia.
Los resultados de las categorías de riesgo para la red de media presión se presentan en la Figura
10-3. Se puede apreciar en esta figura que el 30 % de la red presenta condición de riesgo muy
bajo, el 56% se encuentra en riesgo bajo, el 14% riesgo moderado y prácticamente el porcentaje
de tuberías en condición de riesgo alto y muy alto es nulo. Esto implica que se tienen unas
condiciones relativamente favorables en la red en cuanto a la condición de riesgo, aspecto que
se relaciona principalmente con el relativamente bajo potencial de impacto que generan los
eventos en esta red, comparados con los que se podrían presentar en la red de alta presión,
puesto que, en la red de polietileno, las presiones de operación son mucho menores e igualmente
el gas que potencialmente se puede liberar es cuantitativamente menor.
17,8 km
5%
81,1 km
21%
212,2 km
54%
72,2 km
19%
5,9 km
1%
Longitud de Red Alta Presión por Nivel de
Riesgo
Muy Bajo
Bajo
Moderado
Alto
Muy alto
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
209
Figura 10-3 Resultados de la modelación de riesgo en tubería de media presión
Elaboración propia.
10.3 Conclusiones sobre evaluación de riesgo
El mapa de riesgo se realizó con base en los resultados de los mapas de amenaza y de
consecuencias. Estos dos mapas, como ya se ha mencionado en los capítulos previos se
determinaron de manera cuantitativa y representan condiciones absolutas, de tal manera que
permiten tener valores representativos de las condiciones reales de riesgo de la red.
En términos generales se puede afirmar que las condiciones de riesgo de la red de gas de Vanti
son favorables puesto que la mayor parte de la misma está en condición de riesgo moderado y
menor. Si se comparan los resultados de la red de alta presión con la de baja presión se observa
que la de alta presión tiene un 18% de su longitud en condición de alto riesgo y un 2% en
condición de riesgo muy alto, mientras que la red de media presión no presenta condiciones de
riesgo muy alto y menos del 1% está en condición de riesgo alto. Es importante focalizar
esfuerzos en los tramos de riesgo alto y muy alto para tratar de reducirlos gradualmente.
Las zonas de riesgo alto y muy alto que se identifican en las tuberías de alta presión están
relacionadas con los altos volúmenes de gas que potencialmente pueden escapar, con las altas
presiones del mismo y con las condiciones del entorno, principalmente relacionadas con la alta
densidad de población.
En la red de media presión las zonas de riesgo moderado tienden a localizarse en el occidente
de la ciudad de Bogotá y también se presentan en los municipios de Soacha y Sibaté. Estas
3 927 km
30%
7 189 km
56%
1 844 km
14%
14 km
0%
0 km
0%
Longitud de Red Media Presión por Nivel de
Riesgo
Muy Bajo
Bajo
Moderado
Alto
Muy alto
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
210
zonas de riesgo moderado o intermedio no son críticas, pero sí se pueden plantear objetivos de
gestión que busquen pasar proporciones de este estado a una categoría de riesgo bajo.
Con la información en el SIG es posible identificar claramente cualquier segmento de la red y
conocer su calificación de riesgo, pero además es posible identificar cada una de las variables
que han generado esta calificación, tanto en las categorías de amenaza como en las categorías
de las consecuencias. Esto hace que la herramienta sea bastante robusta para hacer
seguimiento y trazar propósitos de mejoramiento.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
211
11 Estimación de costos y afectaciones potenciales a personas
La valoración de costos por escenario tiene como objetivo estimar las pérdidas económicas
potenciales que podría tener la empresa en caso de que se materialice un desastre asociado con
una ruptura de la tubería, generando consecuencias sobre las personas y sobre la infraestructura
próxima. Aunque esta evaluación es complementaria a los alcances contractuales iniciales, se
consideró de importancia desarrollarla e incluirla en el presente informe ya que constituye una
herramienta valiosa para los procesos de gestión y de mitigación de riesgos. En esta metodología
se definen y estructuran los costos, de acuerdo con los escenarios de explosión detonante,
radiación térmica y nube tóxica que se determinaron en la fase previa de los análisis de
consecuencias.
11.1 Metodología para establecer el costo de incidentes de falla
En primera instancia se identifican y estructuran los costos asociados con una rotura en la red
de gas. Varios autores coinciden en estimar los costos asociados a tres grandes categorías de
daños esperados: pérdidas en el negocio o la producción, pérdidas de propiedad y pérdidas
asociadas con la salud humana. (Khan & Amyotte, 2005), (Arunraj & Maiti, 2009), (Lu, y otros,
2015), (Pahlevan, Lavasani, Omidvari, & Arjmandi, 2018), (Chen, y otros, 2019), (Zhang, Qin, &
Wang, 2019).
Con el fin de identificarlos y clasificarlos fácilmente, se establecieron dos grandes categorías de
costos, los directos y los indirectos. Los costos directos reúnen el costo por reubicación de
personas, el costo de la infraestructura, es decir, la red de distribución, las estaciones
pertenecientes a la empresa, las edificaciones y la infraestructura vial, el costo del negocio, el
cual contempla el costo del gas liberado, el lucro cesante, la respuesta de emergencia y el costo
por restablecimiento del servicio.
Por otra parte, los costos indirectos consideran el costo de daño de la imagen, las
compensaciones por la no continuidad del servicio, las multas por falta de continuidad del servicio
e indemnizaciones. El modelo general de costos aplicado se presenta en la Figura 11-1.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
212
Figura 11-1 Esquema factores y Subfactores de Costo
Elaboración propia
A continuación, en la Tabla 11-1 se especifican los aspectos que comprende cada factor y
subfactor de costo:
Tabla 11-1 Descripción de los subfactores de costo.
Factor de Costo Subfactor de costo Descripción
Personas C1. Reubicación Costo por reubicar temporalmente a las personas
afectadas en el incidente.
Infraestructura
C2. Red de
distribución
Costos de mano de obra, materiales, equipo,
transporte de materiales y administración de
gestión del daño asociados a la reparación o
reposición de los elementos afectados de la red.
C3. Estaciones
Costos de mano de obra, materiales, equipo,
transporte de materiales y administración de
gestión del daño asociados a la reparación o
reposición de las estaciones.
C4. Edificaciones Costos por daños en infraestructura de terceros
de tipo residencial, comercial e institucional.
C5. Vías Costo por reconstrucción de infraestructura vial.
Negocio C6. Gas liberado Costo del gas que se pierde al presentarse una
fuga de gas natural.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
213
Factor de Costo Subfactor de costo Descripción
C7. Lucro cesante
Ingresos que deja de percibir la empresa como
consecuencia de suspender la distribución de
gas.
C8. Respuesta de
emergencia y
restablecimiento del
servicio
Costos asociados a la atención inmediata de la
emergencia y a la puesta marcha del servicio
luego de las reparaciones.
Imagen C9. Pérdida de
reputación e imagen
Costos percibidos por la empresa debido a la
pérdida de reputación y daño en la imagen de la
empresa.
Compensaciones C10. Continuidad del
servicio
Compensaciones que se deben pagar por
interrumpir el servicio de gas natural a raíz de un
incidente.
Multas C11. Continuidad del
servicio
Multas que se deben pagar por interrumpir el
servicio de gas natural a raíz de un incidente.
Otras
indemnizaciones Indemnizaciones Costo de reparación por personas fallecidas y
personas heridas.
Elaboración propia.
La metodología estima los costos asociados con las consecuencias esperadas para tres
escenarios de falla: explosión detonante, nube tóxica y radiación térmica. Cada escenario cuenta
con tres radios de impacto que generan zonas de consecuencia con diferentes niveles de daño
esperado.
Inicialmente, eventos puntuales fueron simulados mediante la herramienta ALOHA®, la cual
define las áreas de impacto potencial y reporta el radio que corresponde a la mayor distancia que
alcanza cierto nivel de consecuencia desde el punto donde se presenta la falla. Para simplificar
el análisis y los cálculos correspondientes se propone emplear un radio equivalente asociado con
una zona de exposición circular centrada en la falla que representa la misma área modelada en
ALOHA® (Figura 11-2). Lo anterior se debe a que la zona de consecuencia modelada para un
escenario de radiación térmica se representa mediante un círculo donde la falla se encuentra en
el centro, mientras que, para los escenarios de nube tóxica y explosión, se representa mediante
una pluma deformada por la acción del viento.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
214
Figura 11-2. Área y radio equivalente de efectos
Elaboración propia.
Partiendo de las modelaciones adelantadas en ALOHA®, para el receptor personas y para cada
uno de los escenarios analizados se define el LOC 3 o ‘Radio Rojo’, con el cual se establece un
área de consecuencias donde las personas están expuestas a una condición de letalidad. Así
mismo se define el LOC 2 o ‘Radio Naranja’ que establece una zona de consecuencias donde la
población está expuesta a sufrir heridas graves. Finalmente, el LOC 1 o ‘Radio Amarillo’ define
un área donde las personas están expuestas a heridas leves.
En el caso de la infraestructura expuesta a daños por explosión, se define que las construcciones,
las vías y las estaciones de la red de distribución están expuestas a daños severos en las áreas
de consecuencia LOC 3 y LOC 2. Adicionalmente, se esperan daños leves en la zona de
consecuencia del LOC 1. En los escenarios de radiación térmica y nube tóxica solo se considera
el costo de infraestructura asociado con la reparación de la tubería donde se presenta la falla.
Este costo también se considera en el escenario de explosión.
La reubicación de personas solo se tiene en cuenta en el escenario de explosión debido a las
grandes afectaciones que se esperan en la infraestructura de terceros. En principio, se propone
estimar el número de personas a reubicar con base en el número de personas expuestas en la
zona de consecuencia LOC 2 o zona naranja. En la Tabla 11-2 se resume por cada escenario,
las consecuencias directas analizadas para la estimación de los costos.
Tabla 11-2. Daños considerados por escenario
Escenario Explosión Nube Tóxica Radiación Térmica
Radios RR RN RA RR RN RA RR RN RA
Personas
Expuestas a condiciones letales X X X
Expuestas a sufrir heridas X X X X X X
Reubicación X
Infraestructura Red propia X X X X X
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215
Escenario Explosión Nube Tóxica Radiación Térmica
Radios RR RN RA RR RN RA RR RN RA
Terceros X X X
Elaboración propia.
En los 3 escenarios de consecuencias, los costos asociados al gas liberado, el lucro cesante, la
respuesta de emergencia y el restablecimiento del servicio son los mismos, puesto que dependen
de la rotura de la tubería y no del escenario de consecuencia ni de los elementos expuestos en
cada uno.
En cuanto a los costos indirectos, las compensaciones y multas evaluadas son las mismas en
los 3 escenarios, ya que consideran únicamente la interrupción en la continuidad del servicio.
Por otro lado, el costo asociado a daños en la imagen corporativa está en función de los daños
directos y personas probablemente afectadas en cada escenario.
11.1.1 Probabilidad de personas afectadas
Un análisis cuantitativo en un evento puntual consiste en estimar el porcentaje de personas que
podrían fallecer al estar expuestas a ciertas condiciones de letalidad propias de los escenarios
de explosión, radiación térmica y nube tóxica. Para incluir esta consideración en el análisis de
costos, se plantea estimar el número de personas que tienen la probabilidad de fallecer,
adoptando algunas funciones tipo probit encontradas en la bibliografía especializada.
Las funciones probit están basadas en la función de distribución acumulada de la distribución
normal estándar y pertenecen a los modelos de respuesta binaria donde la variable dependiente
solo puede tomar dos valores, representando la condición de falla o de éxito. En el caso de la
cuantificación del riesgo, las funciones probit se construyen para predecir la letalidad en una
población típica y dependiendo de las características demográficas de la población puntualmente
expuesta, los resultados pueden ser más o menos acertados. Por otra parte, asumen que las
personas expuestas no cuentan con ninguna protección y no consideran la letalidad por efectos
retardados ni causas secundarias. (RIVM, 2009).
11.1.1.1 Función probit escenario nube tóxica
En el escenario de nube toxica, la función probit describe la relación entre la concentración de la
sustancia el tiempo de exposición y la fracción de la población expuesta que sufre los efectos
letales del gas. De acuerdo con la revisión bibliográfica y lo indicado por Vanti S.A. ESP, el gas
natural produce un efecto de asfixia en las personas expuestas a esta sustancia, lo cual sustenta
la implementación de la función probit para gases inertes que generan asfixia desarrollada por
Eisenberg (1975). Es importante resaltar que este tipo de funciones no se han definido
específicamente para el gas natural ni para sus componentes más significativos: metano, etano
y propano; sin embargo, su aplicación se considera válida.
𝐿𝑟=−65.5 +ln(𝐶5.2 ∗𝑟)
Donde,
Pr: valor probit
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216
C: concentración de la sustancia en ppm
t: tiempo de exposición en minutos
De los 3 gases considerados en la modelación, la probabilidad y el número de personas
afectadas se establecen a partir de las concentraciones y áreas de consecuencia del gas metano.
El etano no se considera pues en ninguna modelación alcanza niveles de concentración tan altos
como el metano. Por otra parte, el propano define sus niveles de consecuencia con
concentraciones menores a las establecidas en varios gases inertes como el argón, el xenón o
el helio, por tanto, se considera inapropiado el uso de la ecuación probit con las concentraciones
y áreas de consecuencia del propano.
11.1.1.2 Funciones probit escenario radiación térmica
Se emplean para determinar el porcentaje de personas afectadas por los efectos de las
radiaciones térmicas en función de la intensidad de irradiación recibida y del tiempo de
exposición. En este escenario, el Instituto Nacional Holandés de Salud Pública y Medio Ambiente
presenta la siguiente ecuación probit para determinar el porcentaje de letalidades (RIVM, 2015).
𝐿𝑟= −36.38 +2.56 ln(𝑟∗𝐼4/3𝑟)
Donde
Pr: valor probit
I: intensidad de la radiación térmica en W/m2
t: tiempo de exposición en segundos
Adicionalmente, el (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene del Trabajo en España, 1991)
presenta dos funciones complementarias que en el escenario de radiación térmica permiten
establecer la proporción de personas que sufrirían heridas graves por quemaduras de segundo
grado y heridas leves por quemaduras de primer grado. Estas ecuaciones son útiles para
incendios de tipo fogonazo (flash fire) de corta duración, y que no dan tiempo a que se presente
evacuación.
Quemaduras de 2° grado
𝐿𝑟= −43.14 +3.0188 ln(𝑟∗𝐼4/3)
Quemaduras de 1°er grado
𝐿𝑟= −39.83 +3.0186 ln(𝑟∗𝐼4/3)
Donde
Pr: valor probit
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217
I: intensidad de la radiación térmica en W/m2
t: tiempo de exposición en segundos
11.1.1.3 Funciones probit escenario explosión
En una explosión los efectos sobre las personas están definidos por la sobrepresión a la cual
están expuestas sin considerar un tiempo de exposición. La HSE (2011) presenta la siguiente
función probit en función de la sobrepresión para establecer la relación de personas con
probabilidad de fallecer.
𝐿𝑟=1.47 +1.37 ln (𝐿)
Donde
Pr: valor probit
P: sobrepresión en psig
Como complemento para establecer el posible número de personas que sufren heridas leves, se
adopta la función probit definida por Eisenberg (1975) para establecer el porcentaje de afectados
por rotura de tímpano.
𝐿𝑟= −15.6 +1.93 ln (𝐿)
Donde
Pr: valor probit
P: sobrepresión en N/m2
11.1.2 Aproximación de costos
La cuantificación de costos en cada uno de los escenarios de consecuencia requiere de unos
valores de referencia que permitan obtener un estimativo aproximado. A continuación, se
presentan las consideraciones a tener en cuenta para el cálculo de los factores de costo y los
valores de referencia.
11.1.2.1 Personas - Reubicación.
El costo de reubicar a las personas se obtiene de multiplicar el número de personas que
necesitan un albergue por el costo aproximado de reubicar a una persona por un tiempo
determinado. En este caso se adopta un valor de reubicación mensual con base en los costos
de reubicación por la ola invernal del 2018 en Hidroituango y la ayuda alimentaria establecida en
2020 por la Unidad Nacional para la gestión del Riesgo de Desastres (UNGRD). El valor adoptado
en la metodología para el año 2020, se establece en 325.000 COP por persona al mes.
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218
11.1.2.2 Infraestructura
El costo por considerar para cada tipo de infraestructura analizada depende del escenario y el
radio de impacto en el que se encuentre. En la Tabla 11-3 se proponen porcentajes de ajuste
que consideran el hecho de que no todos los elementos expuestos sufren los daños establecidos
por las zonas de consecuencias.
Tabla 11-3. Porcentaje de costo por infraestructura
EXPLOSIÒN DETONANTE NUBE TOXICA RADIACIÒN
TERMICA
INFRAESTRUCTURA RADIO
NARANJA
RADIO
AMARILLO RADIO ROJO RADIO ROJO
Red de distribución 100% 10% 100% 100%
Edificaciones 50% 5% N/A N/A
Vías 20% 5% N/A N/A
Estaciones 50% 5% N/A N/A
Elaboración propia.
En el caso de nube toxica y radiación térmica, para simplificar el problema de cuantificar la
longitud de tubería a reparar por la rotura, se relaciona la longitud a reparar con los radios de
impacto obtenidos en la modelación, pero esto no significa que los daños evaluados en la red
son los ocasionados por el fenómeno en cuestión.
11.1.2.2.1 Red de distribución
El costo de reposición de tubería por metro lineal se estableció de acuerdo con lo indicado en la
resolución CREG 202 de 2013. Este valor depende del diámetro, del material de la tubería y del
acabado. En la Tabla 11-4 y Tabla 11-5 se presentan los valores referencia para la tubería de
14” en acero y para la tubería de 3/4 “en polietileno. Es importante mencionar que la longitud por
reparar resulta de tomar dos veces el radio de impacto de cada escenario y solo se consideran
daños en la tubería que sufre la rotura; la estimación por daños en tuberías cercanas esta fuera
del alcance de la metodología.
Tabla 11-4. Costo reposición tubería 14” en acero, ajustados a 2020
U. Constructiva Costo por m lineal
Calzada Asfalto $ 1’631.849
Calzada Concreto $ 1’702.843
Destapado $ 1’081.004
Perforación dirigida $ 2’839.403
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219
U. Constructiva Costo por m lineal
Otro - Máximo valor* $ 1’702.843
*No se considera la perforación dirigida como valor máximo
Elaboración propia.
Tabla 11-5. Costo reposición tubería ¾” en polietileno, ajustados a 2020
U. Constructiva Costo por m lineal
Calzada Asfalto $ 318.048
Calzada Concreto $ 573.557
Anden Tableta $ 75.607
Zona Verde $ 21.641
Anden Concreto $ 83.168
Destapado $ 66.534
Piedra Colonial $ 83.168
Cuneta $ 66.534
Adoquín $ 91.828
Perforación dirigida $ 662.746
Otro - Promedio* $ 64.430
*No se incluye la perforación dirigida en el promedio
Elaboración propia.
11.1.2.2.2 Edificaciones
Para la ciudad de Bogotá, el valor de las construcciones expuestas se define a partir del costo
por m2 establecido por la Secretaría Distrital de Hacienda (2020), donde se tiene en cuenta el
uso de la edificación, si es propiedad horizontal y el estrato.
11.1.2.2.3 Vías
Este costo depende del área de infraestructura vial inmersa en el área de impacto de la falla y
del costo de reposición de la unidad constructiva. Partiendo de la base de precios unitarios para
el 2020 del Instituto de Desarrollo Urbano (IDU, 202) se asume un valor de 182.700 COP por m2
correspondiente a ‘Construcción Pavimento Flexible’.
11.1.2.2.4 Estaciones
Con base en el tipo, la clase, el caudal y el medidor de la estación, la resolución CREG 202 de
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220
2013 establece el costo de cada estación.
11.1.2.3 Negocio
11.1.2.3.1 Gas liberado
Se calcula multiplicando el volumen de gas liberado según el diámetro y la presión de la tubería,
magnitud obtenida de la modelación realizada en el programa ALOHA® para la construcción de
los mapas de consecuencias, y el costo por m3 de gas, definido en su momento por Vanti S.A.
ESP en 1.134 COP. En la Tabla 11-6 se muestra el volumen de gas liberado por diámetro de
tubería
Tabla 11-6. Volumen de gas liberado
Diámetro (in) Volumen gas liberado (m3)
14 - Acero 8505,8
10 - Acero 2922,9
8 - Acero 1632,8
6 - Acero 836,5
4- Acero 146,8
6 - Polietileno 64,8
4 - Polietileno 23,3
3 - Polietileno 15,0
2 - Polietileno 5,7
1 - Polietileno 4,3
3/4 - Polietileno 2,4
Elaboración propia.
11.1.2.3.2 Lucro cesante
El lucro cesante depende del número de usuarios sin servicio, del consumo promedio de aquellos
usuarios y del tiempo sin servicio. Para estimar de forma aproximada este valor se consideran
los caudales máximos de diseño por cada diámetro de tubería suministrados por Vanti S.A. ESP,
Se propone adoptar el caudal promedio como el 50% del caudal máximo de diseño ya que la
demanda de gas no es constante a lo largo del día y no siempre se transporta el máximo caudal
de diseño (ver Tabla 11-7). Además, estos caudales máximos se establecen para unas
condiciones ideales con parámetros de entrada definidos que son susceptible a variar el cálculo
ante cualquier cambio.
Tabla 11-7. Caudal promedio por tipo de tubería
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221
Tipo de Tubería Caudal promedio
(m3/h)
3/4" - Polietileno 34,25
1” - Polietileno 62
2” - Polietileno 275
3” - Polietileno 650
4” - Polietileno 1275
6” - Polietileno 2500
4” - Acero 5000
6” - Acero 12000
8” - Acero 21500
10” - Acero 34500
14” - Acero 60000
Elaboración propia.
Por otra parte, en la metodología se asume un tiempo sin servicio de 24 horas y se adopta que
de los ingresos que deja de percibir la empresa, el 14% corresponde al lucro cesante.
11.1.2.3.3 Respuesta de emergencia y restablecimiento del servicio (RE)
De acuerdo con Vanti S.A. ESP, se adopta un costo administrativo de 119.961 COP para cada
una de las emergencias.
11.1.2.4 Imagen
Muhlbauer (2015) menciona que, en algunos casos, los costos indirectos pueden ser mucho
mayores que los costos directos. Sin embargo, frecuentemente no se pueden estimar sus costos
o incluso cuantificar las consecuencias con un grado de confianza aceptable. Dadas las
dificultades de cuantificar dichos costos indirectos, se considera apropiado emplear un factor
multiplicador que estime los costos indirectos a partir de los costos directos.
Al analizar los indicadores propuestos por Zardasti y otros (2020) para estimar el costo por
pérdida de reputación, se observa que en su mayoría, estos indicadores son formas de evidenciar
la pérdida de reputación, por ejemplo, la caída de las acciones de la empresa, la pérdida de
futuras inversiones, la reducción de cupos de crédito, la pérdida de patrocinadores, la pérdida de
confianza por parte de los consumidores, la reducción en las ventas, la renuncia de empleados
y los reportes negativos por parte de la prensa, entre otros.
Sin embargo, dependen a su vez de otros indicadores que se relacionan directamente con las
consecuencias de la falla y establecen el factor de severidad del accidente propuesto por Zardasti
y otros. Este factor contempla el número de heridos y fallecidos y la propiedad privada destruida,
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
222
que en cierta medida son más fáciles de cuantificar.
Por este motivo se propone evaluar la pérdida de imagen en función del número de personas
con probabilidad de fallecer y de sufrir heridas, las infraestructuras de terceros expuesta y la
tubería afectada. Bajo estas consideraciones se asume como el 5% de los costos directos y de
las indemnizaciones por personas afectadas.
11.1.2.5 Compensaciones
El valor de las compensaciones por continuidad del servicio se encuentra definido en la
resolución CREG 017 de 2005 y está compuesto por el valor mensual a compensar debido al
incumplimiento del indicador de continuidad, el indicador registrado durante el mes en horas, el
costo de Interrupción del servicio de gas a usuarios por metro cubico establecido por la CREG y
el caudal de demanda promedio.
El tiempo sin servicio y el caudal empleado para el cálculo de las compensaciones, es el mismo
que se estableció para el cálculo del lucro cesante. El valor de compensación por metro cúbico
ajustado a 2020 corresponde a 5.071 COP por m3 de gas natural.
11.1.2.6 Multas
El valor de la multa es asignado por la Superintendencia de Servicios para cada caso y depende
del impacto de la infracción sobre la prestación del servicio, el número de usuarios afectados, los
días sin servicio, el tamaño relativo de la empresa (ventas, producción, clientes, entre otros), el
beneficio económico obtenido producto de la infracción y los efectos negativos en la cadena de
valor. Para esta metodología se asume como un porcentaje de las compensaciones dependiendo
del diámetro de la tubería. (Tabla 11-8).
Tabla 11-8. Porcentaje de multa
Tipo de Tubería % Multas
3/4 - Polietileno 100%
1 - Polietileno 90%
2 - Polietileno 70%
3 - Polietileno 50%
4 - Polietileno 40%
6 - Polietileno 30%
4 - Acero 20%
6 - Acero 15%
8 - Acero 10%
10 - Acero 5%
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
223
Tipo de Tubería % Multas
14 - Acero 5%
Elaboración propia.
11.1.2.7 Otras indemnizaciones
En el análisis de costos por la falla en la red de gas, un aspecto determinante son las
indemnizaciones que se deben pagar por las afectaciones que sufren las personas. Con el fin de
incluir un valor de indemnizaciones por fallecidos y heridos se adoptan los valores de referencia
para la reparación de perjuicios inmateriales definidos por El Concejo de Estado (2014). Los
valores en términos del salario mínimo mensual legal vigente se muestran en la Tabla 11-9.
Tabla 11-9. Costo de Indemnizaciones
Tipo de daño a la salud Reparación
Fallecidos 100 SMMLV
Heridos Graves 50 SMMLV
Heridos Leves 10 SMMLV
Elaboración propia.
11.2 Modelación de potenciales eventos puntuales
Para validar y establecer unos costos de referencia ante una posible rotura de la red. Se propone
estimar el costo promedio por explosión, nube toxica y radiación térmica en 550 ubicaciones
puntuales de la ciudad de Bogotá, 50 por cada tipo de tubería analizada. Su localización se
realiza de forma aleatoria, buscando analizar diversas condiciones espaciales que describan de
forma más completa todas las posibilidades de costos estimados por roturas en la red de
distribución de la ciudad. En la Figura 11-3 se muestra la ubicación de los eventos de rotura que
se modelan y a qué tipo de red corresponden.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
224
Figura 11-3. Localización eventos de rotura.
Elaboración propia.
En una primera instancia se determinan las áreas de consecuencia a partir de los radios de
impacto equivalentes. En la Tabla 11-10 se muestran como referencia los radios empleados en
los 3 escenarios para la tubería de 14” de acero y la tubería de 6” de polietileno. El número de
personas expuestas a las áreas de consecuencia se obtiene al cruzar espacialmente las áreas
de impacto con la capa de densidad poblacional
Tabla 11-10. Radios equivalentes de consecuencia para las tuberías de 14" en acero y de 6" en PE
Tipo de tubería Escenario
Radio de consecuencia (m)
Rojo Naranja Amarillo
14" Acero
Explosión 133 192,7 450,1
Nube Tóxica 19,2 24,6 41,8
Radiación Térmica 55 80,9 128,8
6" Polietileno
Explosión 20,1 30,2 74,4
Nube Tóxica 2,0 2,6 5,2
Radiación Térmica 10 14,6 25
Elaboración propia.
Se procede calculando el número probable de afectados dentro de estas zonas de consecuencia.
En el caso de la explosión, para cada zona se aplican las funciones probit definidas previamente,
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
225
con la cuales se predice un porcentaje de letalidades y de personas afectadas por heridas leves
en la población, considerando valores de sobrepresión representativos. En la Tabla 11-11 se
indican las probabilidades obtenidas.
Tabla 11-11 Probabilidades de afectación - Escenario explosión.
Consecuencia
Sobrepresión (psi)
8 5,5 2,2
Personas fallecidas 24,79% 11,61% 0,71%
Personas con heridas leves 43,35% 28,46% 1,46%
Elaboración propia.
En el escenario de nube toxica, el cálculo de probabilidades se limita solo a las personas que
pueden sufrir efectos letales, en la bibliografía consultada no hay referencias de ecuaciones
probit para otro tipo de afectación en la salud. En la Tabla 11-12 se muestran las probabilidades
de fallecer por asfixia al estar expuesto a ciertas concentraciones de gas metano. La diferencia
entre la red de acero y la de polietileno son los tiempos de exposición, para los cuales se
emplearon unos tiempos estimados de 60 y 30 segundos respectivamente. Es importante resaltar
que estos tiempos se ajustan a los cálculos en cuanto se limite el gas liberado, cerrando las
válvulas de la red (modelo de fuente cerrada).
Tabla 11-12. Probabilidades de afectación - Escenario nube tóxica.
Consecuencia Tipo de red
Concentración (ppm)
600000 315000 150000
Personas
fallecidas
Red de Acero 6,48% 11,61% 0,71%
Red de PE 1,36% 0,00% 0,00%
Elaboración propia.
De igual forma se estima un porcentaje de personas afectadas por radiación térmica sobre la
población expuesta. En este escenario es posible detallar las probabilidades de fallecer, sufrir
heridas graves y heridas leves en cada zona de consecuencia definida (Tabla 11-13). Los
tiempos de exposición considerados para incidentes en la red de acero y en la red de polietileno
son de 40 y 20 segundos respectivamente. De nuevo se resalta que estos tiempos dependen de
limitar el volumen de gas liberado al cerrar las válvulas.
Tabla 11-13. Probabilidades de afectación - Escenario radiación térmica
Consecuencia Tipo de red
Intensidad de radiación (kw/m2)
10 7,5 3,5
Red de Acero 30,91% 6,94% 0,00%
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
226
Consecuencia Tipo de red
Intensidad de radiación (kw/m2)
10 7,5 3,5
Personas
fallecidas Red de PE 1,15% 0,06% 0,00%
Personas heridas
graves
Red de Acero 21,81% 6,85% 0,00%
Red de PE 1,00% 0,01% 0,00%
Personas heridas
leves
Red de Acero 47,24% 84,88% 19,76%
Red de PE 87,87% 54,90% 0,00%
Elaboración propia.
Aplicando las probabilidades obtenidas se obtiene el número de personas probablemente afectas
en cada escenario. En la Figura 11-4 y Figura 11-5 se detalla el número promedio de personas
afectadas por explosión en los eventos analizados.
Figura 11-4. Personas promedio afectadas por explosión - Red de acero.
Elaboración propia.
0
200
400
600
800
1000
1200
14 - Acero 10 - Acero 8 - Acero 6 - Acero 4 - AceroNúmero de personasPromedio de personas probablemente afectadas por
explosión -Red de Acero
Personas con probabilidad de fallecer
Personas con probabilidad de sufrir heridas leves
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
227
Figura 11-5. Personas afectadas por explosión - Red de PE.
Elaboración propia.
En la Figura 11-6 se indican el número de personas afectadas por un escenario de nube tóxica.
Es importante destacar que, al aplicar la probabilidad de afectación, el número de personas
siempre se redondea por encima al entero, por tal motivo, en todos los eventos se considera que
al menos hay una persona afectada.
Figura 11-6. Personas expuestas a posible letalidad por nube tóxica.
Elaboración propia.
Siguiendo la misma línea, en la Figura 11-7 y Figura 11-8 se presentan el número de personas
probablemente afectadas por el escenario de radiación térmica.
0
5
10
15
20
25
30
6 - PE 4 - PE 3 - PE 2 - PE 1 - PE 3/4 - PENúmero de personasPromedio de personas probablemente afectadas por explosión -
Red de PE
Personas con probabilidad de fallecer
Personas con probabilidad de sufrir heridas leves
0
1
2
3
14
Acero
10
Acero
8
Acero
6
Acero
4
Acero
6
PE
4
PE
3
PE
2
PE
1
PE
3/4
PENúmero de personasPromedio de personas probablemente afectadas por
nube tóxica -Red Acero y PE
Personas con probabilidad de fallecer
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
228
Figura 11-7. Personas afectadas por radiación térmica - Red de acero.
Elaboración propia.
Figura 11-8. Personas afectadas por radiación térmica - Red de PE.
Elaboración propia.
Otro elemento importante en la estimación de costos del escenario de explosión es asignar un
valor aproximado a la infraestructura afectada. Para valorar la infraestructura de terceros, se
realiza un cruce espacial entre la capa ‘Construcciones’ y las zonas de alta consecuencia. Una
vez definidas las construcciones expuestas, se calcula su costo a partir del valor de referencia
por metro cuadrado de la construcción, el número de pisos y el área expuesta. Al valor total se
le realiza el ajuste mencionado en la sección anterior.
0
100
200
300
400
500
600
14 - Acero 10 - Acero 8 - Acero 6 - Acero 4 - AceroNúmero de personasPromedio de personas probablemente afecatadas por radiación
térmica -Red de Acero
Personas con probabilidad de fallecer
Personas con probabilidad de sufrir heridas graves
Personas con probabilidad de sufrir heridas leves
0
2
4
6
8
10
12
14
6 - PE 4 - PE 3 - PE 2 - PE 1 - PE 3/4 - PENúmero de personasPromedio de personas probablemente afecatadas por radiación
térmica -Red de PE
Personas con probabilidad de fallecer
Personas con probabilidad de sufrir heridas graves
Personas con probabilidad de sufrir heridas leves
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
229
Los demás factores de costo no varían en función de la locación especifica de la rotura y se
calculan de acuerdo con lo indicado en el numeral anterior. En la Figura 11-9, Figura 11-10,
Figura 11-11, Figura 11-12, Figura 11-13 y Figura 11-14 se presentan los costos totales promedio
por escenario para cada tipo de red tubería y sus respectivos diámetros. En adición, se
complementan los resultados obtenidos, presentando los costos en millones de dólares de
acuerdo con la tasa cambio representativa del mercado (TRM) promedio del 2020.
Figura 11-9. Costos por explosión - Red de acero.
Elaboración propia.
Figura 11-10. Costos por explosión - Red de PE.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
14 - Acero 10 - Acero 8 - Acero 6 - Acero 4 - Acero Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por explosión -Red de Acero
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
0.0
0.5
1.0
1.5
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
6 - PE 4 - PE 3 - PE 2 - PE 1 - PE 3/4 - PE Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por explosión -Red de PE
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
230
Elaboración propia.
Figura 11-11. Costos por nube tóxica - Red de acero.
Elaboración propia.
Figura 11-12. Costos por nube tóxica- Red de PE
Elaboración propia.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
14 - Acero 10 - Acero 8 - Acero 6 - Acero 4 - Acero Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por nube tóxica -Red de Acero
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
0.00
0.05
0.10
0.15
0
100
200
300
400
500
600
6 - PE 4 - PE 3 - PE 2 - PE 1 - PE 3/4 - PE Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por nube tóxica -Red de PE
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
231
Figura 11-13. Costos por radiación térmica - Red de acero.
Elaboración propia.
Figura 11-14. Costos por radiación térmica - Red de PE.
Elaboración propia.
Finalmente, en la Tabla 11-14 se presentan los costos detallados para los 3 escenarios del evento
hipotético más costos dentro de los eventos puntuales analizados en la tubería de acero de 14”.
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
14 - Acero 10 - Acero 8 - Acero 6 - Acero 4 - Acero Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por radiación térmica -Red de Acero
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
0.00
0.05
0.10
0.15
0
100
200
300
400
500
600
700
6 - PE 4 - PE 3 - PE 2 - PE 1 - PE 3/4 - PE Millones de dólaresMillones de pesosCostos promedio por radiación térmica -Red de PE
Costos sin indemnizaciones Costos indemnizaciones
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
232
Tabla 11-14. Resumen costos evento más costoso
Item Explosión Nube Tóxica Radiación Térmica
Reubicación de personas $ 505.059.983 NA NA
Infraestructura terceros $ 372.796.123.002 NA NA
Daños en la red $ 743.938.051 $ 65.389.171 $ 187.312.730
Gas liberado $ 9.643.421 $ 9.643.421 $ 9.643.421
Lucro cesante $ 228.561.984 $ 228.561.984 $ 228.561.984
Respuesta de emergencia $ 119.961 $ 119.961 $ 119.961
Imagen $ 21.932.513.280 $ 24.270.987 $ 946.799.200
Compensaciones $ 7.302.805.735 $ 7.302.805.735 $ 7.302.805.735
Multas $ 365.140.287 $ 365.140.287 $ 365.140.287
Indemnizaciones fallecidos $ 53.784.739.200 $ 181.705.200 $ 9.630.375.600
Indemnizaciones heridos $ 10.582.080.000 NA $ 8.879.970.300
Total $ 468.250.724.903 $ 8.177.636.746 $ 27.550.729.218
Elaboración propia.
El evento presentado en la Tabla 11-14 corresponde a una modelación adelantada en la localidad
de Suba, aproximadamente en la carrera 50 entre calle 103 y calle 106. En esta zona de la
ciudad, las edificaciones son estrato 5 y la mayoría alcanza alturas importantes de 6 o 7 pisos,
razón por la cual el costo por daño en infraestructura de terceros alcanza valores tan elevados
en caso de una explosión. Por otro lado, las indemnizaciones por daños en la salud alcanzan
niveles importantes al ser una zona de densidad alta. Lo anterior se ve de igual forma reflejado
en un alto costo por daños en la imagen corporativa.
En el caso de explosión, los costos asociados al negocio y demás costos representan un aporte
menor y no varían de forma considerable en relación con la ubicación del evento. Adicionalmente,
el costo del gas liberado, entre otros, es transversal a los 3 escenarios, es decir que sin importar
si se presenta nube toxica, radiación térmica o explosión, estos costos son constantes en los 3
escenarios.
Finalmente se destaca que en el escenario de radiación térmica los mayores costos están
asociados a las afectaciones en la salud de las personas ya que no se consideran daños en
infraestructura de terceros. En nube toxica, se espera que los mayores costos se asocien a
multas y compensaciones por la no prestación del servicio.
Se reitera que este es solo un caso de los cientos modelados y no representa la generalidad. Se
presenta con el fin de evidenciar el costo obtenido en cada item para ese evento hipotético
particular. Adicionalmente, es importante resaltar que la posibilidad de ocurrencia de un evento
de gran magnitud como el que aquí se muestra es relativamente baja y aunque el valor numérico
de probabilidad no es posible determinarlo con la información disponible, los reportes de
incidentes en la literatura mundial muestran que aquellos de muy altas consecuencias son poco
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
233
recurrentes y es precisamente, mediante estos procesos de conocimiento y gestión del riesgo,
como los que se desarrollan en el presente estudio, que se logra reducir la probabilidad de
ocurrencia de eventos de alto impacto.
11.3 Conclusiones sobre estimación de pérdidas potenciales y costos
La metodología propuesta permite realizar un estimativo del costo total esperado, al incluir varios
factores de costo que contemplan de forma integral las posibles pérdidas. Al final del ejercicio
propuesto es claro que los costos más relevantes son las indemnizaciones por muertes o por
afectaciones a la salud de las personas. En segundo orden de importancia aparecen los costos
por daño en infraestructura de terceros.
Para llegar al nivel cuantificación del daño en personas requerido en la estimación de costos, es
necesario implementar funciones probit o similares que permitan pasar de número de personas
expuestas a número de personas probablemente afectadas. Para un cálculo más preciso de las
personas afectadas, se deben implementar funciones que determinen el porcentaje de heridos
en los escenarios de explosión y nube tóxica
El número de personas afectadas es solo un estimativo que depende de muchas variables, no
obstante, la que toma más importancia es el tiempo en el que se libere el gas y la masa liberada.
Los resultados presentados se basan en las modelaciones de ALOHA® adelantadas con un
modelo de fuente cerrada, en el momento en que la respuesta ante un incidente no corresponda
a esta suposición, sino que el volumen de gas se asemeje más a una fuente de tipo tanque
infinito, se espera que el número de personas afectadas incremente significativamente y así
mismo los costos asociados. Sin embargo, el modelo propuesto es el más razonable para las
condiciones de la red ya que la misma cuenta con válvulas de seguridad para interrumpir el flujo
de gas y grupos de operarios para interrumpir el suministro en caso de fugas.
Los resultados de las modelaciones indican que los daños potenciales y sus correspondientes
costos son muy superiores en caso de un evento adverso en una tubería de alta presión que en
las tuberías de media presión, lo cual se ajusta muy bien a las calificaciones de riesgo, descritas
en el capítulo 10.
Las estimaciones se realizaron para distintos escenarios tanto de localización espacial de la
tubería como de diámetro y tipo de tubería. Para la tubería de acero la situación más crítica
corresponde a un evento de tipo explosión en la que se identificaron en promedio entre 35 y 510
personas en condiciones de potencial letalidad. Para la red de polietileno en el escenario
explosión se calcularon en promedio entre 3 y 12 personas que están en condición de potencial
letalidad ante un evento de este tipo.
En el escenario nube tóxica que se analizó de manera conjunta para las dos redes, en promedio
se identifican entre 1 y 3 personas en condición de potencial letalidad.
En el escenario de radiación térmica se identifica para la red acero entre 4 y 60 personas en
promedio con potencial de letalidad y para la red de polietileno entre 1 y 2 personas en tal
condición.
En cuanto a la estimación de costos, las modelaciones indican que el evento de costo máximo
potencial también lo generaría una explosión en la red de gas de acero. El máximo costo
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
234
estimado por este evento, en las condiciones más críticas, es decir tubería de 14 pulgadas en
una zona de alta densidad de población y con alta densidad de edificaciones, es superior a 440
mil millones de pesos colombianos del año 2020. Un evento de esta magnitud nunca se ha
presentado en Colombia y en el mundo tampoco hay datos históricos de eventos de magnitudes
siquiera similares a este, por lo que se puede considerar como un evento poco probable pero
que sirve como parámetro de referencia para identificar las muy altas consecuencias potenciales
que se derivarían de un evento catastrófico de gran magnitud.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
235
12 Calificación de amenaza, vulnerabilidad y riesgo en estaciones de
regulación
12.1 Calificación de amenaza
La calificación de amenaza en las estaciones de regulación y medición de las City Gates se
realizó con base a la configuración interna de la propia estación, es decir, equipos presentes en
esta y conexión al sistema SCADA. Además, se consideraron las condiciones de amenaza por
eventos naturales que eventualmente podrían afectar el correcto funcionamiento de las
estaciones.
Las variables que se tuvieron en cuenta para la calificación de la amenaza en las estaciones
fueron:
- Presencia de válvula de seguridad en el tren principal y conexión con el sistema SCADA
del sensor de final de carrera de esta.
- Tipo de medidor de caudal
- Presencia de manómetro diferencial en el filtro y conexión con el sistema SCADA de este.
- Tipo de tren de respaldo o By-pass
- Nivel de religación de la estación
- Amenaza de inundaciones por medio de cartografía oficial
- Amenaza por deslizamientos por medio de zonificación oficial
- Amenaza por sismos teniendo en cuenta las aceleraciones potenciales del suelo
El cálculo de la amenaza en estaciones se realizó a partir del modelo general de amenaza de la
red, el cual se muestra en la Figura 12-1 pero específicamente en el componente C, fallo de
equipos. En la Figura 12-2 se presenta el detalle de la calificación y sus correspondientes
puntajes.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
236
Figura 12-1. Modelo general de cálculo de amenaza
Figura 12-2. Factores para el cálculo de amenaza en estaciones de regulación
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
237
En la Tabla 12-1 se muestra la categorización y puntajes de amenaza de cada una de estas
variables.
Tabla 12-1. Categorías y puntajes para calificación de amenaza en estaciones de regulación
Amenaza en estaciones de regulación y medición
Descripción Variable o Rango Valor Puntaje
Válvula de Seguridad
Tiene y con señal de final de carrera al SCADA C1 10
Tiene sin señal a SCADA C2 20
No Tiene C3 100
Tipo de Medidor
No Tiene C1 0
Turbina, Diafragma, Ultrasónico, Oscilación C2 56
Rotativo C3 100
Filtro
Con diferencial del filtro y señal al SCADA C1 20
Con diferencial del filtro sin señal al SCADA C2 40
Sin diferencial del filtro C3 100
By-Pass
Regulado cerrado C1 33
Regulado abierto y con válvula de seguridad C2 45
Manual C3 100
Estación Esta Religada
Si con dos ERD o mas C1 10
Si Con una ERD C2 20
No C3 100
Inundaciones
Por fuera de la zonificación C1 0
bajo C2 25
medio C3 50
alto C4 100
No se puede determinar C5 75
Deslizamiento
Por fuera de la zonificación C1 0
bajo C2 25
medio C3 50
alto C4 100
No se puede determinar C5 75
Sismos
bajo (a < 0.15g) C1 10
medio (0.15 g < a < 0.30 g) C2 50
alto (a > 0.3 g) C3 100
Elaboración propia
Los puntajes para las categorías relacionadas con equipos se obtuvieron por medio del análisis
de las bases de datos de fallos en estaciones de regulación de Bogotá, Soacha y Sibaté, mientras
que los puntajes de las categorías relacionadas con fuerzas naturales fueron las mismas que las
usadas en la amenaza en las tuberías.
Con el objetivo de que la amenaza tenga un enfoque absoluto se definieron los límites de los
niveles de amenaza con el valor que obtendría una estación si todas sus variables cayeran en la
misma categoría, es decir C1, C2 o C3, obteniendo los siguientes valores:
Tabla 12-2. Puntajes definidos para calificación de amenaza absoluta
Categoría C1 C2 C3
Puntaje total 10 35 88
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
238
Elaboración propia
Con estos valores fue posible definir los niveles de amenaza dividiendo en 5 los rangos obtenidos
con el enfoque anterior, obteniendo los resultados de la tabla Tabla 12-3.
Tabla 12-3. Niveles de amenaza para clasificación de estaciones de regulación
Nivel de
amenaza Muy bajo Bajo Medio Alto Muy alto
Rango de
puntajes 10-23 23-35 35-50 50-65 65-85
Elaboración propia
Con esta metodología se calculó el valor de amenaza absoluta para cada estación obteniendo el
siguiente mapa donde cada estrella representa una estación de regulación o CityGate:
Figura 12-3. Amenaza absoluta para cada estación.
Elaboración propia
En la Tabla 12-4 se presenta el número de estaciones por cada nivel de amenaza. La calificación
de cada una de las estaciones se presenta más adelante, donde se indican tanto sus categorías
de amenaza como de vulnerabilidad y de riesgo.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
239
Tabla 12-4. Número de estaciones de regulación en cada categoría de amenaza absoluta.
Amenaza Muy Baja Baja Media Alta Total
No Estaciones 2 64 40 1 107
Como se puede observar en la Figura 12-3 y en la Tabla 12-4 un total de 104 estaciones caen
en amenaza baja o en amenaza media, mientras que solamente 1 estación en amenaza alta y 2
en amenaza muy baja, adicionalmente ninguna estación cae en la categoría de amenaza muy
alta. La clasificación de amenaza de cada uno de las estaciones, así como de la vulnerabilidad y
el riesgo se presenta más adelante.
A fin de hacer un análisis de los resultados obtenidos para la amenaza en las estaciones, se
presentan las 3 estaciones que obtuvieron un mayor valor de amenaza y las 3 que obtuvieron un
menor valor (ver Tabla 12-5):
Tabla 12-5. Valor de amenaza total en las estaciones de análisis.
Estación de regulación Valor de amenaza
ERP_118 - Restrepo 52
ERP_127 - Ladrilleras 49
ERP_90 - Zona Industrial Muña 49
ERP_174 - Castilla 22
ERP_167 - Plazuelas del Virrey 20
ERP_170 - Barranca- La Pradera 18
Elaboración propia
Con el objetivo de hacer un análisis de la influencia de cada variable en la calificación total de
amenaza en las estaciones, se estudiará la calificación que tienen estas 6 estaciones en cada
uno de los mecanismos, también se mostrara la clasificación de cada una de las estaciones en
los diferentes mecanismos por medio de una representación cartográfica.
Representación cartográfica de la clasificación de las estaciones en cada
mecanismo
- Válvula de seguridad
En este caso la totalidad de las estaciones cuentan con válvula de seguridad en el tren principal,
es decir que las estaciones se diferenciaran en este mecanismo únicamente por la conexión a
SCADA de la señal de final de carrera. Se puede observar que las 3 estaciones con menor valor
de amenaza presentan válvulas de seguridad con conexión al sistema SCADA, mientras que dos
de las tres estaciones con mayor valor, no cuentan con esta conexión.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
240
Tabla 12-6. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (válvula de seguridad).
Estación de regulación Válvula de Seguridad
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Tiene Con Señal a SCADA C1 10
ERP_127 - Ladrilleras Tiene Sin Señal a SCADA C2 20
ERP_90 - Zona Industrial Muña Tiene Sin Señal a SCADA C2 20
ERP_174 - Castilla Tiene Con Señal a SCADA C1 10
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Tiene Con Señal a SCADA C1 10
ERP_170 - Barranca- La Pradera Tiene Con Señal a SCADA C1 10
Elaboración propia
- Tipo de Medidor
En el caso del tipo de medidor de la estación, un total de 42 estaciones cuentan con medidor tipo
rotativo, lo que induce un alto valor de amenaza en este mecanismo, de igual manera un total de
61 estaciones cuentan con medidores de turbina, Diafragma, Ultrasónico u Oscilación que son
calificados con un menor puntaje de amenaza. Únicamente 4 estaciones no cuentan con medidor
de flujo.
En el caso de las 6 estaciones de análisis, no se puede observar una diferencia notable que
contraste los puntajes obtenidos en este mecanismo.
Tabla 12-7. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Tipo de medidor)
Estación de regulación Tipo de medidor
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Oscilación C2 56
ERP_127 - Ladrilleras Turbina C2 56
ERP_90 - Zona Industrial Muña Rotativo C3 100
ERP_174 - Castilla Oscilación C2 56
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Oscilación C2 56
ERP_170 - Barranca- La Pradera No tiene C1 0
Elaboración propia
- Manómetro diferencial de filtro
En este caso la mayoría de las estaciones caen en la categoría de menor amenaza, es decir que
cuentan con un manómetro diferencial en la etapa de filtrado de partículas además de conexión
al sistema SCADA.
En el caso de las 6 estaciones de análisis, se puede observar que la estación con mayor amenaza
total es una de las dos estaciones que no cuenta con manómetro diferencial en la etapa de
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
241
filtrado, lo que la califica en la categoría más alta de amenaza por este mecanismo.
Tabla 12-8. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (manómetro diferencial de
filtro)
Estación de regulación Manómetro diferencial filtro
Diferencial Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo No Tiene C3 100
ERP_127 - Ladrilleras Tiene Con Señal a SCADA C1 20
ERP_90 - Zona Industrial Muña Tiene Con Señal a SCADA C1 20
ERP_174 - Castilla Tiene Con Señal a SCADA C1 20
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Tiene Sin Señal a SCADA C2 40
ERP_170 - Barranca- La Pradera Tiene Sin Señal a SCADA C2 40
Elaboración propia
- Tipo de By-PASS
Una de las variables que más genera diferenciación en la amenaza de las estaciones de
regulación es la que tiene que ver con el tipo de By-Pass, esto debido a que 56 estaciones caen
en la categoría más alta de amenaza, es decir que presentan By-Pass de tipo manual. Esta
diferenciación se puede observar en las 6 estaciones de análisis, ya que las 3 estaciones con
mayor valor de amenaza presentan By-Pass de tipo manual, por el contrario, las de menor valor
presentan uno de tipo regulado cerrado.
Tabla 12-9. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Tren de respaldo)
Estación de regulación By-Pass/Tren Respaldo
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Manual globo C3 100
ERP_127 - Ladrilleras Manual globo C3 100
ERP_90 - Zona Industrial Muña Manual globo C3 100
ERP_174 - Castilla Regulado cerrado C1 33
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Regulado cerrado C1 33
ERP_170 - Barranca- La Pradera Regulado cerrado C1 33
Elaboración propia
- Religamiento de las estaciones
Otra Variable muy importante para la calificación de la amenaza y objeto de diferenciación en las
estaciones es el religamiento de las mismas, en este caso un total de 90 estaciones están
religadas con otras ERD, lo que representa un bajo valor de amenaza en este mecanismo, en
contraste un total de 17 estaciones no cuentan con religamiento o cuentan con uno cerrado, lo
que se traduce en un valor alto de amenaza.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
242
Se puede observar que las 3 estaciones con mayor amenaza total no cuentan con religamiento,
o cuentan con uno cerrado, mientras que las de menor valor están religadas con dos o más ERD.
Tabla 12-10. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Religamiento estaciones)
Estación de regulación Estación Esta Religada
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Si Religamiento Cerrado C3 100
ERP_127 - Ladrilleras No C3 100
ERP_90 - Zona Industrial Muña No C3 100
ERP_174 - Castilla Si con dos ERD o mas C1 10
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Si con dos ERD o mas C1 10
ERP_170 - Barranca- La Pradera Si con dos ERD o mas C1 10
Elaboración propia
- Inundaciones
En este caso la mayoría de las estaciones (96) se encuentran por fuera de la zona de zonificación
lo que se traduce en un bajo valor de amenaza en este mecanismo para casi todas las
estaciones.
Además, las 6 estaciones de análisis caen fuera de la zonificación, lo que no genera una
diferenciación en éstas, ya que todas se califican con un puntaje de 0.
Tabla 12-11. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (Inundaciones)
Estación de regulación Inundaciones
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_127 - Ladrilleras Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_90 - Zona Industrial Muña Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_174 - Castilla Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_170 - Barranca- La Pradera Por fuera de la zonificación C1 0
Elaboración propia
- Movimientos en masa
Al igual que en el caso de la amenaza por inundaciones, la mayoría de las estaciones de
regulación caen por fuera de la zonificación. En el caso de las estaciones de análisis, se puede
observar que la estación Ladrilleras cae en amenaza media de movimientos en masa, mientras
que las demás caen fuera de la zonificación, esto hace que la estación ladrilleras este por encima
de la mayoría de las estaciones en la calificación de amenaza.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
243
Tabla 12-12. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (movimientos en masa)
Estación de regulación Movimientos en masa
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_127 - Ladrilleras Medio C4 50
ERP_90 - Zona Industrial Muña Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_174 - Castilla Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Por fuera de la zonificación C1 0
ERP_170 - Barranca- La Pradera Por fuera de la zonificación C1 0
Elaboración propia
- Sismos
Del mismo modo en el caso de sismos, la estación Ladrilleras cae en la categoría de amenaza
Alta, obteniendo un puntaje de 100, lo que la contrasta de las otras 5 estaciones de análisis,
haciendo que sea la segunda con mayor calificación de amenaza total de todas las estaciones.
Por medio de estos resultados se puede observar que tanto estaciones con valores de amenaza
muy altos debido a su configuración interna, es decir equipos y conexión al sistema SCADA como
lo es la estación ERP_118- Restrepo, como estaciones con valores de amenaza alta debido a
fuerzas naturales, como lo es la estación ERP_127 – Ladrilleras son castigadas con valores de
amenaza total alta o media, por el contrario, estaciones como ERP_170 - Barranca- La Pradera
debido a su propia configuración interna y baja amenaza debido a fuerzas naturales, obtienen un
puntaje de amenaza total mucho menor cayendo incluso en la categoría de amenaza muy baja.
Tabla 12-13. Calificaciones de amenaza para estaciones de análisis (sismos)
Estación de regulación Sismos
Tipo Categoría Puntaje
ERP_118 - Restrepo Bajo C1 0
ERP_127 - Ladrilleras Alto C4 100
ERP_90 - Zona Industrial Muña Bajo C1 0
ERP_174 - Castilla Bajo C1 0
ERP_167 - Plazuelas del Virrey Bajo C1 0
ERP_170 - Barranca- La Pradera Bajo C1 0
Elaboración propia
12.2 Calificación de la vulnerabilidad en estaciones de regulación
Por medio del Historial de eventos en las estaciones de regulación, búsqueda en la literatura y
análisis de los eventos mediante las matrices ¿Qué pasa sí?, se pudo observar que la principal
consecuencia del fallo de una estación es la afectación del servicio a los clientes, por esta razón
la Vulnerabilidad será calificada por medio del número de clientes afectados ante una potencial
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
244
falla de la estación, y la compensación monetaria a clientes ante una duración de afectación de
6 horas. En este sentido es claro que la vulnerabilidad no se está asociando a una peligrosidad
ni a un posible grado de afectación como se hacía en los análisis de tuberías (por eventos como
nube tóxica, ignición o explosión) ya que la cantidad de gas almacenado en las estaciones es
relativamente bajo, comparado con el que se tiene entre tramos de tubería, por esta razón, se
debe entender como una vulnerabilidad en la continuidad de la prestación del servicio.
En la Tabla 12-14 se muestra la categorización y puntaje dado a cada una de las variables tenidas
en cuenta en la calificación de la vulnerabilidad.
Tabla 12-14. categorías y puntajes para calificación de vulnerabilidad en estaciones de regulación
Vulnerabilidad en estaciones de regulación y medición
Descripción Variable o Rango categoría Puntaje
Afectación del Suministro N°
de Clientes
0-500 C1 20
501-2.000 C2 40
2.001-5.000 C3 60
5.001-15.000 C4 80
>15.000 C5 100
Compensación $ a clientes
(Duración promedio de la
afectación 6 hrs)
<$10.000.000 C1 20
$10.000.001-$30.000.000 C2 40
$30.000.0001-$50.000.000 C3 60
$50.000.001-$60.000.000 C4 80
>$60.000.000 C5 100
Elaboración propia
Definidos los puntajes y categorías para la calificación de la vulnerabilidad en las estaciones, se
definieron los niveles de vulnerabilidad de la misma manera que se realizó para la calificación de
amenaza en las estaciones, obteniendo los niveles mostrados en la Tabla 12-15.
Tabla 12-15. Niveles de vulnerabilidad para clasificación de estaciones de regulación
Nivel de vulnerabilidad Muy bajo Bajo medio alto Muy alto
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
245
Rango de puntajes 0-20 20-40 40-60 30-80 80-100
Elaboración propia
12.3 Calificación de riesgo en estaciones de regulación
Una vez realizadas la calificación de amenaza y vulnerabilidad, se obtuvo un nivel de riesgo para
cada una de las estaciones de regulación de Distrito por medio de la matriz de riesgo desarrollada
en el presente estudio, que se reproduce en la Figura 12-4, a partir de lo cual se obtuvieron los
resultados de riesgo de cada una de las estaciones, como se presentan en la Tabla 12-16.
Figura 12-4. Matriz de riesgo utilizada para cálculo de riesgo en estaciones de regulación (esta es
la misma matriz que se utilizó para tuberías)
De manera similar a lo indicado para la interpretación de la vulnerabilidad en las estaciones, esta
calificación del riesgo se asocia principalmente al riesgo de interrupción del servicio y afectación
a clientes y no a riesgo físico por eventos de nube tóxica, ignición o explosión, debido a que las
cantidades de gas almacenado en las propias estaciones es bajo, en relación con el que se
encuentra en las tuberías. De todas formas, a pesar de que una posible falla en una estación
probablemente no tenga consecuencias severas en su alrededor, sí puede generar potenciales
accidentes en la red que se conecta a ella, pero sus eventuales efectos se consideran en los
análisis de riesgo de las tuberías, descritos anteriormente.
Tabla 12-16. Calificación de riesgo en estaciones de regulación de distrito.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
246
Código y Nombre Estación Amenaza Vulnerabilidad Riesgo
ERP_90 - Zona Industrial Muña 49 30 Medio
ERP_90 - Sibate 45 50 Medio
ERP_101 - Aldea 27 40 Bajo
ERP_102 - Saturno Versalles 26 60 Medio
ERP_103 - Frito Lay 38 60 Medio
ERP_103 -Montevideo 33 70 Alto
ERP_104 - Marsella 33 60 Medio
ERP_105 - Miraflores 36 60 Medio
ERP_106 - Bosa Centro 29 60 Medio
ERP_107 - Galicia 31 70 Alto
ERP_108 - Olarte 46 50 Medio
ERP_109 -Periodistas 33 60 Medio
ERP_110 - Carvajal 43 70 Alto
ERP_111 - Floralia 31 70 Alto
ERP_112 - Rincon de Venecia 43 60 Medio
ERP_113 - Bomberos Candelaria 34 60 Medio
ERP_114 - Carmen 31 70 Alto
ERP_115 - Muzu 32 60 Medio
ERP_116 - Galan 24 70 Alto
ERP_117 - Bochica Central 41 60 Medio
ERP_118 - Restrepo 52 50 Alto
ERP_119 - Quiroga Sur 36 50 Medio
ERP_120 - Meissen 40 60 Medio
ERP_121 - Diana Turbay 34 60 Medio
ERP_122 - Marco Fidel Suarez 39 60 Medio
ERP_123 - La Gloria 34 60 Medio
ERP_124 - Santa Isabel 32 60 Medio
ERP_125 - Country Sur 32 60 Medio
ERP_126 - Villa de los Alpes 37 70 Alto
ERP_127 - Ladrilleras 49 50 Medio
ERP_127 - Juan Rey 33 50 Medio
ERP_128 - Pensilvania 24 40 Bajo
ERP_129 - Monte Bello 41 60 Medio
ERP_130 - Las Cruces 35 60 Medio
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
247
ERP_131 - Paloquemao 29 50 Medio
ERO-132_Candelaria 38 50 Medio
ERP_133 - Puente Aranda 34 30 Bajo
ERP_135 - Rafael Nuñez 32 50 Medio
ERP_136 - Galerias 33 50 Medio
ERP_137 - La Cabaña 38 60 Medio
ERP_138 - El Encanto 36 60 Medio
ERD-139 - Florida Blanca 25 70 Alto
ERP_140 - ParkWay 32 50 Medio
ERP_141 - Bonanza-Tabora 26 60 Medio
ERP_141 - Titán 36 20 Bajo
ERP_142 - Doce de Octubre 34 60 Medio
ERP_143 - Los Alcazares 29 50 Medio
ERP_144 - Administradora Country 24 70 Alto
ERP_145 - Andes 42 60 Medio
ERP_146 - Quirigua 26 60 Medio
ERP_147 - Ciudadela Colsubsidio 26 70 Alto
ERP_148 - Aures de Suba 28 60 Medio
ERP_149 - Niza 39 70 Alto
ERD-150 - Batan-Prado 22 60 Medio
ERP_151 - Santa Paula 31 70 Alto
ERP_152 - San Patricio 31 60 Medio
ERP_153 - Britalia Norte 22 70 Alto
ERP_154 - Portal de las Mercedes 24 70 Alto
ERP_155 - Chapinero 35 70 Alto
ERP_156 - La Coruña 33 50 Medio
ERP_157 - Arborizadora 33 60 Medio
ERD-158 Tunjuelito 32 70 Alto
ERP_159 - Murillo Toro 34 80 Alto
ERP_160 -Carbonel 25 70 Alto
ERP_161 - Patio Bonito 29 60 Medio
ERP_162 - Usme 44 50 Medio
ERP_163 - Marichuela 27 60 Medio
ERP_164 - Virrey 32 60 Medio
ERD-165 Villa del Prado 24 50 Medio
ERP_166 - Verbenal 32 70 Alto
ERP_167 - Plazuelas del Virrey 20 70 Alto
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
248
ERP_168 - Santa Barbara 36 60 Medio
ERP_169 - Cedritos 33 70 Alto
ERP_170 - Barranca- La Pradera 18 60 Medio
ERP_171 - Portal Américas 36 60 Medio
ERP_172 - Zona Franca 38 50 Medio
ERP_173 - Quinta Paredes 31 50 Medio
ERP_174 - Castilla 22 70 Alto
ERD-176_ Engativa 29 70 Alto
ERP_177 - Tibabuyes 24 70 Alto
ERP_178 - Quintas del Sur 41 70 Alto
ERP_179 - Paraiso 30 50 Medio
ERP_180 - San jose de Maryland 25 70 Alto
ERP_181 - Bosa- Brasil 44 70 Alto
ERP_182 - Tintala 42 60 Medio
ERP_183 - Dindalito 38 60 Medio
ERP_184 San Pablo Jerico 24 60 Medio
ERP_186 - Metrovivienda 45 60 Medio
ERP_187 -Parque Industrial Bima 49 30 Medio
ERP_187 - Cafam 40 30 Medio
ERP_188 - Modelia 28 70 Alto
ERP_189 - Pinar de Suba 36 60 Medio
ERP_190 - Sausalito 32 50 Medio
ERP_191 - Salitre 25 50 Medio
ERP_192 - Fiscalia 33 50 Medio
ERP_193 - Hilanderias 26 40 Bajo
ERP_194 - Indusel 49 50 Medio
ERD-194 Madelena 26 50 Medio
ERP_195 - Cundinamarca 29 40 Bajo
ERP_196 - Salazar Gomez 42 30 Medio
ERP_198 - Canaima 41 20 Bajo
ERP_201 - Soacha Camilo Torres 34 60 Medio
ERP_202 - San Carlos 44 70 Alto
ERP_203 - Compartir 35 70 Alto
ERP_204 - Rincón de Santa fe 45 60 Medio
ERP_205 - Cazuca 25 50 Medio
ERP_206 - Bosques de San Mateo 32 60 Medio
Cota 48 100 Muy Alto
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
249
Guaymaral 48 100 Muy Alto
Soacha 48 100 Muy Alto
Calle 13 48 100 Muy Alto
Elaboración propia
En la Figura 12-5 se presenta el mapa general de riesgo para las estaciones analizadas.
Figura 12-5. Mapa de evaluación de riesgo para las estaciones reguladoras.
12.4 Conclusiones sobre las condiciones de amenaza en estaciones de regulación
Para el estudio de amenaza en estas estaciones se desarrolló una metodología particular, ya
que en la revisión bibliográfica no se encontraron modelos específicos que permitieran una
aproximación a esta determinación. En ese sentido, el modelo se basó en las características
propias de cada uno de los componentes de las estaciones y principalmente identificando la
existencia o no de sistemas de seguridad y redundancia en los equipos y sistemas de
comunicación de fallas a SCADA.
El procedimiento seguido, fue similar al que se desarrolló para la calificación de amenazas en la
red de tuberías, es decir que se trata de un modelo cuantitativo que se puede actualizar en
función de los eventuales cambios actualizaciones de la red. Los resultados mostraron que de
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
250
las 107 estaciones evaluadas,
Debido a que las presiones de operación y fundamentalmente los volúmenes de gas almacenado
en estas estaciones son relativamente bajos, comparados con los que se tienen en la red de
tuberías, la energía potencial que allí se almacena, también es relativamente baja y en
consecuencia, un posible accidente provocado por una eventual falla en alguno de los elementos
de la estación tendría menor efecto potencial sobre las personas y la infraestructura cercana
que si ocurre por ejemplo en una tubería de acero. No obstante, las estaciones de regulación sí
tienen un papel fundamental en el correcto y seguro funcionamiento de la red y una falla podría
causar eventuales daños o fugas tanto aguas arriba como aguas abajo y en tal sentido se
constituyen en elementos críticos del sistema.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
251
13 Conclusiones y recomendaciones finales
El proyecto Mapa de Riesgo de la Red de Distribución Vanti que aquí se presenta se basa en un
modelo de cuantificación de parámetros que pueden generar amenazas sobre la tubería y cálculo
de posibles consecuencias. Todo el modelo se estructuró y se desarrolló en una plataforma del
sistema de información geográfica ArcGis y permite su verificación y actualización a través de
ajustes de los datos de cada unidad de análisis, que en este caso son los segmentos de tubería.
El modelo se conformó partiendo de la información suministrada por Vanti, especialmente aquella
consignada en su sistema de información geográfica denominado sigNatural y los resultados de
este estudio se pueden acoplar a dicho sistema, de tal forma que el modelo general de riesgo
sea armónico y unívoco con la información que maneja la Empresa.
La metodología desarrollada por el equipo de la Universidad se basó en varias referencias
internacionales, pero fue necesario además realizar ajustes importantes que permitieran
incorporar las principales variables locales e integrar el gran volumen de información para una
red tan densa y de tanta extensión como la de la ciudad de Bogotá. Para la calificación de los
factores de ponderación de la amenaza, se hizo un trabajo de gran relevancia con el personal
técnico de Vanti, que gracias a su conocimiento específico sobre el tema y a su experiencia con
la red que manejan, permitió identificar los aspectos que tienen mayor y menor significancia
relativa en cuanto a la integridad de sus distintos componentes. Este trabajo conjunto se realizó
mediante encuestas estructuradas, talleres y reuniones periódicas de seguimiento al proyecto.
Los resultados del estudio se pueden analizarse de múltiples formas, de pendiendo de los
aspectos que se quieran evaluar. En primer lugar, el solo ajuste y unificación de la información
en un sistema de información geográfico (SIG), al nivel de detalle de los segmentos que
conforman la red, permite tener una visualización unificada y actualizada de la información
disponible y de la información faltante, por lo cual se convierte en una herramienta de gran utilidad
para el sistema de gestión de integridad de la red, en los términos establecidos por la norma
NTC-5747.
Los análisis de amenaza basados en la puntuación de los factores que tienden a causar daño a
la tubería y en los que tienden a mitigar tales daños, permiten enfocar acciones específicas para
reducir la amenaza y es propiamente en estos factores que Vanti tiene el mayor margen de
maniobra o de control, mientras que en las variables de vulnerabilidad o consecuencias, el
margen de maniobra es mucho menor, puesto que depende fundamentalmente del entorno en
el cual está la red, pues tal entorno define las condiciones de densidad de población y de
densidad de edificaciones, lo cual resulta muy difícil de modificar por parte de la Empresa.
En términos generales se puede afirmar que la red de distribución de gas natural de Vanti en las
ciudades de Bogotá, Soacha y Sibaté presenta unas condiciones de riesgo predominantemente
bajas en la red de polietileno de media presión y condiciones de riesgo medio en la red de acero
de alta presión. En esta red de acero también se identifican tramos de riesgo alto o muy alto,
principalmente en los cruces aéreos, que pueden verse afectados principalmente por acción de
terceros.
Se realizó la modelación del número probable de roturas o reparaciones necesarias en la red por
efecto de la ocurrencia de un sismo con periodo de retorno de 475, que es el sismo de diseño
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
252
según la Norma Sísmica Colombiana NSR-10 del Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio, con
la asesoría de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. En esta modelación se encontró
que el número total de roturas en la ciudad es de aproximadamente 102. La localidad que mayor
número de daños puede presentar es Suba, con 22 daños aproximadamente, debido a que en
esta localidad se presenta la mayor longitud de red y que las velocidades esperadas del terreno
son relativamente altas. Estos resultados de fallas eventuales de las tuberías por sismo permiten
adoptar estrategias de atención de emergencias por tal factor, lo cual es de gran interés en los
preparativos de gestión de riesgo, que, como Empresa, se deben tener en el marco de la Ley
1523.
La modelación de amenaza en las estaciones de regulación se realizó a partir del análisis de la
posible falla en los elementos que componen cada estación, en las características de respaldo o
de redundancia de cada componente y en su conexión a sistema SCADA de control y monitoreo.
Las calificaciones de amenaza constituyen entonces la herramienta de gestión principal para el
proceso de gestión de integridad de las estaciones. Se realizó también análisis de vulnerabilidad
y riesgo de estas estaciones, pero fundamentalmente en términos de su posible interrupción del
servicio a los clientes y no de los posibles efectos físicos directos causados por eventuales fugas
de gas. Esta evaluación obedece a que las cantidades de gas almacenadas en las estaciones
son relativamente bajas, comparadas con las que se almacenan en las tuberías y, por lo tanto,
los posibles efectos directos de una falla sobre los elementos de su entorno también son
relativamente bajos. Los daños indirectos que puede producir la falla de una estación sobre la
red que conecta, por efectos de sobrepresión, sí se consideran en los análisis de riesgo de las
tuberías.
Las recomendaciones finales se plantean en tres frentes: sobre gestión de infraestructura, sobre
gestión de información y sobre gestión del modelo:
Recomendaciones sobre gestión de infraestructura
- De acuerdo con los resultados, se tienen identificados sectores de riesgo alto y muy alto
en las redes de alta presión. Es recomendable que se prioricen las acciones en estos sectores
para tratar de reducir los porcentajes de tuberías en tales condiciones de riesgo. Estas acciones
se pueden adelantar principalmente mediante ajustes en una o varias condiciones que generan
amenaza, pues estas son las variables que Vanti, como operador y gestor de la red, está en
capacidad de controlar y modificar, mientras que las variables de las que depende la
vulnerabilidad del entorno tienen menor margen de maniobra por parte de la Empresa.
- Uno de los factores que mayor incidencia tiene en la amenaza sobre la red es el efecto
de daños causados por terceros. En este caso hay dos aspectos importantes que se recomienda
adelantar. En primer lugar, mejorar la señalización en superficie, indicando la presencia de la red
de gas natural. En segundo lugar, se recomienda reforzar los niveles de comunicación con las
entidades públicas y privadas que adelantan obras públicas, con el fin de prevenir eventuales
intervenciones que afecten la red. En los casos de macroproyectos que impliquen grandes
excavaciones, es muy importante que las empresas ejecutoras estén al tanto de la localización
de la red de gas natural y que dispongan de personal para supervisar y alertar rápidamente en
caso de una fuga.
- La red de acero que está en superficie presenta los mayores niveles de exposición, por
lo cual se recomienda a mediano plazo reemplazarlas por cruces subterráneos. Se recomienda
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
253
dar prioridad a los tramos localizados en zonas de riesgo muy alto y alto.
- Para reducir posibles fallos por sobrepresión, que es uno de los mecanismos que más
influye en la calificación de amenaza (mecanismo de exposición E14) se recomienda actualizar
los equipos de las estaciones de regulación, buscando que todas las válvulas de seguridad
tengan señal de final de carrera al SCADA y que el BY-PASS sea regulado abierto y con señal a
SCADA.
- Teniendo en cuenta que hay información de la red de la que no se tiene completa, se
recomienda formular un plan de verificación en campo, mediante apiques, en los que se puedan
identificar o verificar datos como la profundidad, las características y estado de la tubería, del tipo
de material de relleno y del tipo de cobertura. Este aspecto de toma de información en campo,
especialmente en los sectores donde las redes son más antiguas, es de gran utilidad tanto para
reducir la condición de riesgo evaluada como para todo el proceso de gestión de integridad de la
red.
- Para tener claridad sobre el estado de la tubería en cuanto a efectos de degradación, se
recomienda que cuando se efectúen reparaciones se tomen muestras de tubería y sobre ellas
se realicen mediciones de pérdida de espesor. Igualmente se recomienda realizar sobre estos
tubos que ya tienen más de 25 años de uso, pruebas de integridad y pruebas de presión, de tal
forma que se cuente con información cuantitativa que permita tener mayor certeza de los factores
de seguridad de operación actual. Un proceso sistemático de caracterización del estado de la
red es un buen avance en la gestión tendiente a mejorar las condiciones de riesgo y de operación.
- Con el fin de contar con información sobre características del suelo que generen
degradación a la tubería, se recomienda que en las campañas de apiques se tomen muestras de
suelo para realizar análisis de su corrosividad, mediante mediciones de humedad, resistividad
eléctrica y de acidez (pH), de tal manera que se pueda verificar la efectividad de la protección
catódica en relación con las características del terreno.
- Uno de los aspectos de mayor eficacia para reducir el riesgo es la interrumpir el flujo de
gas lo más pronto posible después de una rotura. Se recomienda para ello realizar verificaciones
periódicas de válvulas de cierre y mantener cuadrillas de mantenimiento en distintos sitos de la
ciudad, de tal manera que se puedan garantizar cierres en pocos minutos. Es conveniente
plantear modelos de simulación de respuesta para optimizar los equipos de atención.
- Se recomienda mantener en documentos escritos, protocolos actualizados de actuación
en caso de emergencia y realizar simulacros periódicos tanto internos con personal de Vanti
como externos, incluyendo entidades como IDIGER, Bomberos, Policía, Defensa Civil y otras
empresas de servicios públicos. Estos simulacros permiten identificar eventuales falencias en la
operación y contribuyen a fortalecer los canales de comunicación interinstitucionales para reducir
condiciones de riesgo.
- Con base en los modelos de simulación de vulnerabilidad y de posibles efectos, se
identifica que ante una explosión pueden presentarse eventuales víctimas mortales, heridos y
lesionados, además de importantes pérdidas materiales. Este escenario, aunque es poco
probable, amerita que además de las anteriores recomendaciones, se tomen acciones de
protección financiera mediante seguros, con lo cual se busca hacer una transferencia del riesgo
y evitar así una posible pérdida sustancial de valor de la empresa.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
254
Recomendaciones sobre gestión de información
- Además de la recolección de información en campo planteada anteriormente, se
recomienda hacer una gestión permanente de la información nueva que se ingrese a la red,
identificando cada uno de los aspectos que se establecen en el modelo de amenaza de este
estudio, como son: características técnicas de diseño, condiciones finales de construcción
(material, diámetro, profundidad, tipo de relleno, accesorios, etc.). Esta información se puede
continuar ingresando por segmentos para mantener la unicidad del modelo y cada segmento
debe mantener su propia identificación.
- Uno de los pasos que permite realizar la evolución de la evaluación hacia un método
probabilista, es contar con información confiable y actualizada de todos los fallos o
eventualidades que se presenten en la red, incluyendo tanto el tipo de daño, como las
consecuencias y los costos asociados. Esta información se convierte en un activo importante de
la Empresa en el mediano y largo plazo y permite realizar análisis tendientes a reducir los factores
generadores de fallas.
- Se recomienda generar un protocolo interno para validar y almacenar la información que
se va generando. En particular se recomienda tener claridad no solo de los diseños sino de los
datos finales después de construida la nueva infraestructura. Esta información debe ser
verificada y aprobada previamente por el personal que autorice Vanti y una vez se surta este
paso se debe mantener en un archivo único y seguro.
Recomendaciones sobre gestión del modelo
- Se recomienda correr el modelo en equipos de cómputo con las siguientes
especificaciones mínimas:
Procesador Intel® Core™ i5 de 10ª generación o superior.
Unidad de estado sólido de 500 GB o superior.
Memoria RAM de 12 GB o superior.
Sistema operativo de 64 bits, procesador x64.
Tarjeta graficadora Nvidia GeForce 940MX o superior (opcional).
- El software en el que están implementados los modelos es ArcGIS. Se recomienda
emplear este mismo software para adelantar todos los procesamientos numéricos y
cartográficos.
- Cuando se realicen actualizaciones al modelo, es importante documentar claramente
tales cambios y evitar que se generen inconsistencias o pérdida de información.
- Es importante hacer un empalme de capacitar personal de Vanti sobre manejo y
operación del modelo. Esto se puede hacer por módulos (amenaza, vulnerabilidad y riesgo) para
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
255
facilitar el proceso.
- El modelo se basa en información disponible tanto en Vanti como en las empresas que
proveen los mapas base de cartografía, infraestructura, población, cobertura, usos del suelo,
amenazas naturales, etc. Esta información se actualiza aproximadamente cada 5 a 10 años y en
algunos casos surge nueva información más detallada, como puede suceder en los municipios
de Soacha y Sibaté que a diferencia de Bogotá, no cuentan con mapas de microzonificación
sísmica. Se recomienda que a mediano plazo se verifique la información que alimenta el modelo
para analizar se es necesario incorporar nueva cartografía.
- La información nueva que se tenga por parte de Vanti se puede ir actualizando
periódicamente en un módulo independiente para que no afecte los resultados que se corren y
solo hacer una actualización del modelo cada vez que haya cambios muy significativos o con
una periodicidad que puede ser anual.
- Es importante mantener copias de seguridad del modelo para evitar que se pierda.
Igualmente, como la información es sensible, se recomienda establecer protocolos de seguridad
informática, de tal forma que sean muy cloros los roles y los permisos que tienen los distintos
cargos del personal que opera el modelo.
.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
256
14 Anexos
Los anexos se presentan en documentos formato pdf, xlm o shape, dependiendo del tipo de
anexo que se requiera. Todos se realizan fuera del documento, en carpetas adicionales.
Anexo A – Descripción del proceso de actualización cartográfica
Se remite enlace de Google Drive para consulta
(https://drive.google.com/drive/folders/1JVTxa7zwVziHEilbl_1FwdTfJXb2Y_Dp?usp=sharing).
Anexo B – Geodatabase actualizada y catálogo de objetos (formato xlm y pdf)
Se remite enlace de Google Drive para consulta
(https://drive.google.com/drive/folders/1QmPFHQONEOHJO8CXOI1JkXmWbNpeL3l0?usp=sha
ring).
El enlace contiene catálogo de objetos actualizado, geodatabase sigNatural y geodatabase con
modelos para generación de mapas.
Anexo C – Improving Natural Gas Safety in Earthquakes
Se remite enlace de Google Drive para consulta
(https://drive.google.com/drive/folders/1nch7kHxCXR_UNPPRRYw38luA5EjUd3Sf?usp=sharing
).
El enlace continue el documento “Improving Natural Gas Safety in Earthquakes”
Anexo D - Mapas de amenaza
Se remite enlace de Google Drive para consulta
(https://drive.google.com/drive/folders/1YtJJpNOedY3x-054RdRI65ngBMgQFv_-?usp=sharing).
El enlace contiene documentos pdf de los mapas de amenaza.
Anexo E – Vulnerabilidad y consecuencias
Se remite enlace de Google Drive para consulta
(https://drive.google.com/drive/folders/1D_BZSKzGIT4qDeZJsctBrG1l1yMixCAI?usp=sharing).
Revisar el documento pdf “Anexo E – Variables de entrada ALOHA”.
Revisar la carpeta “Anexo E – Mapas de consecuencia-riesgo”.
(ASCE-25 Task Committee On Earthquake Safety Issues For Gas Systems, 2022)(Roberge,
2000)(Corporación Autónoma Regional, 2020) (DANE, 2020) (DANE, 2018) (EAAB) (EAAB)
(EAAB) (IDECA) (IDIGER) (IGAC) (SIAC)
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
257
Referencias
(n.d.).
Aloqaily, A. (2018). Cross Country Pipeline Risk Assessments and Mitigation Strategies. Gulf
Professional Publishing.
Andonov, S. (2018). Bowtie Methodology A Guide for Practitioners. Boca Raton: Taylor & Francis
Group.
Arunraj, N., & Maiti, J. (2009). A methodology for overall consequence modeling in chemical
industry. Journal of Hazardous Materials 169, 556-574.
ASCE-25 Task Committee On Earthquake Safety Issues For Gas Systems. (2022). Improving
Natural Gas Safety in Earthquakes.
Chen, X., Wu, Z., Kang, R., Wang, S., Sang, H., & Miao, Y. (2019). A Methodology for Overall
Consequence Assessment in oil and gas industry. Process Safety Progress (Vol.38,
No.3).
Consejo de Estado, Sala Contencioso Administrativa, Sección Tercera. (2014). Documento final
aprobado mediante acta del 28 de agosto de 2014 referentes para la reparación de
perjuicios inmateriales.
Corporación Autónoma Regional. (2020). CAR - Cundinamarca. Retrieved from
https://www.car.gov.co/
DANE. (2018). Departamento Administrativo Nacional de Estadística. Retrieved from
http://microdatos.dane.gov.co/index.php/catalog/643/get_microdata
DANE. (2020). Departamento Administrativo Nacional de Estadística. Retrieved from
https://geoportal.dane.gov.co/servicios/descarga-y-metadatos/descarga-mgn-
Díaz Parra, O., & Vera López, E. (2018, Enero - Abril). Simulación de áreas de alta consecuencia
para gasoductos. (A. P. Gallego Torres, Ed.) Revista Científica, 32-44.
doi:https://doi.org/10.14483/23448350.12513
EAAB. (n.d.). Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá. Retrieved from
https://www.acueducto.com.co/wassigue6/MapasGeoportal/MapaRed_Matriz_ACU_EA
AB/
EAAB. (n.d.). Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá. Retrieved from
sigue.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html?id=6ad170bd1cdc450b823bd22
d0786431
EAAB. (n.d.). Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá. Retrieved from
https://www.acueducto.com.co/wassigue6/MapasGeoportal/MapaRed_Troncal_Alcantari
llado_EAAB/
Eisenberg, N. A., Lynch, C. J., & Breeding, R. (1975). Vulnerability Model. A Simulation System
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
258
for Assessing Damage Resulting from Marine Spills.
HSE. (2011). Methods of approximation and determination of human vulnerability for offshore
major accident hazard assessment.
IDECA. (n.d.). Datos Abiertos Bogotá. Retrieved from https://portal.ideca.gov.co/dataset/
IDIGER. (n.d.). Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático. Retrieved from
https://idiger.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html
IDU. (202). Base de precios unitarios para el 2020.
IGAC. (n.d.). Instituto Geofráfico Agustín Codazzi. Retrieved from
https://geoportal.igac.gov.co/contenido/datos-abiertos-igac
Instituto Nacional de Seguridad e Higiene del Trabajo en España. (1991). NTP 291: Modelos de
vulnerabilidad de las personas por accidentes mayores: método Probit.
Khan, F., & Amyotte, P. (2005). A comprehensive quantitative tool for inherent safety and cost
evaluation. Journal of Loss Prevention in the process industries 18, 310-326.
Lu, L., Liang, W., Zhang, L., Zhang, H., Lu, Z., & Shan, J. (2015). A comprehensive risk evaluation
method for natural gas pipelines by combining a risk matrix with a bow-tie model. Journal
of Natural Gas Science and Engineering 25, 124-133.
Michael Baker Jr., I. (2005). Derivation of Potential Impact Radius Formulae for Vapor Cloud
Dispersion Subject to 49 CFR 192. Washington DC: Department of Transportation,
Research and Special Programs Administration, Office of Pipeline Safety.
Muhlbauer, W. K. (2004). Pipeline risk management manual: ideas, techniques, and resources.
Elsevier.
Muhlbauer, W. K. (2015). Pipeline Risk Assessment. Austin, TX.: Expert Publishing LLC.
Pahlevan, A., Lavasani, S., Omidvari, M., & Arjmandi, R. (2018). Fuzzy analyses of adverse
consequences resulted from offshore pipeline failure. International Journal of
Environmental Science and Technology 66, 5643-5653.
RIVM. (2009). Reference Manual Bevi Risk Assessments version 3.2 - Introduction.
RIVM. (2015). Method for derivation of probit functions for acute inhalation toxicity.
Roberge, P. R. (2000). Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill.
Secretaría Distrital de Hacienda. (2020). Resolución N° SDH 000597.
SIAC. (n.d.). Catálogo de Mapas - Humedales. Retrieved from http://www.siac.gov.co/catalogo-
de-mapas
Singh, R. (2013). Pipeline integrity handbook: risk management and evaluation. Gulf Professional
Publishing.
Mapa de riesgo red Vanti S.A. ESP Bogotá, Sibaté y Soacha
259
Takeda, T., Sozen, M., & Nielsen, N. (1970). Reinforced concrete response to simulate
earthquakes. Journal of the structural division, 2557-2573.
Zardasti, L., Yahaya, N., Noor, N., & Valpour, A. (2019). Quantifying reputation loss of pipeline
operator from various stakeholders’ perspectives – Part 2: Reputation loss model. Journal
of Loss Prevention in the Process Industries.
Zardasti, L., Yahaya, N., Noor, N., & Valpour, A. (2020). Quantifying reputation loss of pipeline
operator from various stakeholders’ perspectives – Part 1: Prioritization. Journal of Loss
Prevention in the Process Industries 63.
Zhang, P., Qin, G., & Wang, Y. (2019). Risk Assessment System for Oil and Gas Pipelines Laid
in One Ditch Based on Quantitative Risk Analysis. Energies 2019, 12, 981.