ÁMBITO REGULATORIO
Evaluación de la seguridad radiológica en la práctica de perfilaje de pozos utilizando matrices de riesgo
Radiological safety assessment in the practice of well logging using risk matrixes
Adrián Alles Leal, Yolanda Pérez Reyes, Cruz Duménigo González
Centro Nacional de Seguridad Nuclear (CNSN)
Calle 28, No.504, e/ 5ta y 7ma, Playa. La Habana, Cuba
RESUMEN
Las evaluaciones de seguridad radiológica requeridas por las regulaciones vigentes son un medio para verificar el cumplimiento de los requisitos establecidos. Diferentes métodos se han venido utilizando con estos fines. En el trabajo se exponen los resultados de la aplicación del método de las Matrices de Riesgo, que se aplica por primera vez en la práctica del perfilaje de pozos. Incluyó la identificación de los principales fallos de equipos y errores humanos que pudieran conllevar a accidentes, así como las barreras de seguridad previstas. Para cada suceso iniciador se evaluó su frecuencia de ocurrencia, la severidad de sus consecuencias y la probabilidad de fallo de las barreras identificadas. Partiendo de estos presupuestos, se determinó el riesgo asociado a cada una de las secuencias accidentales identificadas, empleando para ello el código SEVRRA, “Sistema de Evaluación del Riesgo”, inicialmente diseñado para su aplicación en la radioterapia. Como resultado se identificaron las secuencias de mayor riesgo asociadas a la práctica del perfilaje de pozos, lo que constituye el punto de partida para la ulterior implementación de un programa coherente de optimización de las dosis en la práctica.
Palabras claves: seguridad, registro de sondeos, accidentes, protección contra las radiaciones, valoración del riesgo.
ABSTRACT
Radiological safety assessments are required by in force regulations as a means to verify compliance with the requirements. Different methods have been used for this purpose and this paper presents the results of applying the Risk Matrix method, which was first applied to the practice of well logging. The work included the identification of major equipment failures and human errors that could lead to accidents as well as safety barriers provided. For each initiating event, its frequency of occurrence, the severity of its consequences and the probability of failure of the barriers identified were evaluated. Starting from these assumptions, associated risks were determined for each of the identified accident sequences, using the SEVRRA, "Risk Assessment System", code originally designed to be used in radiotherapy. As a result of this research sequences of increased risk associated to the practice of well logging, were identified being the starting point for the further implementation of a coherent program of dose optimization in practice.
Key words: safety, well logging, accidents, radiation protection, risk assessment.
INTRODUCCIÓN
El perfilaje de pozos petroleros es una técnica que agrupa una serie de operaciones mediante la cuales se registran las características de las capas geológicas en función de la profundidad [1]. Las fuentes radiactivas utilizadas en la práctica de perfilaje de pozos pueden dar lugar a importantes dosis por irradiación externa cuando sistemáticamente se manipulan fuera de sus contenedores blindados, o por la deshermetización de una fuente. Sin embargo, las exposiciones potenciales más importantes son las relacionadas con el público, debido generalmente a la eventual pérdida, robo o extravío de una fuente. Estas exposiciones pueden provocar dosis dentro del umbral de efectos determinísticos como la anorexia y la depresión de la hematopoyesis, efectos detectables de opacidad del cristalino, así como esterilidad temporaria en testículos [2].
Los accidentes ocurridos en diferentes países del mundo que ejecutan esta práctica [3,4] demuestran la necesidad de realizar evaluaciones de seguridad radiológica, que permitan tomar medidas encaminadas a prevenir y minimizar las consecuencias de estos.
Con la entrada en vigor en Cuba de la Resolución Nro. 334/ 2011 del CITMA, “Reglamento sobre Notificación y Autorización de prácticas y actividades asociadas al empleo de Fuentes de Radiaciones Ionizantes” [5], se estableció que el solicitante de una licencia para la etapa de operación debe presentar a la Autoridad Reguladora una evaluación de seguridad que enfatiza, por primera vez, la aplicación de técnicas de análisis de riesgo como parte del proceso de autorización [6-8]. El trabajo muestra los resultados derivados de la aplicación del método de Matrices de Riesgo en los marcos de la evaluación de seguridad en una instalación que ejecuta la práctica de perfilaje de pozos [9].
MATERIALES Y MÉTODOS
En el trabajo se aplicó el método de las Matrices de Riesgo a la práctica de perfilaje de pozos en una instalación genérica del país tomada como referencia. Este método ha sido aplicado a nivel nacional e internacional en diferentes instalaciones médicas. En Cuba se han obtenido resultados positivos en hospitales e instituciones que desarrollan la práctica de radioterapia y medicina nuclear [10]. Es un método relativamente sencillo y ágil para el personal que realiza los análisis de seguridad y del cual se obtienen resultados que conllevan a tomar medidas para fortalecer la seguridad radiológica en cada entidad, según sus particularidades.
Para aplicar el método es preciso evaluar la secuencia de eventos que desencadena un accidente (secuencia accidental). La Figura 1 muestra cómo un determinado error humano o fallo de equipo (suceso iniciador), el cual ocurre con una frecuencia determinada (f), puede dar lugar a consecuencias indeseadas. En la práctica de perfilaje de pozos petroleros existe una serie de defensas que consisten en una o varias barreras (enclavamientos, alarmas o procedimientos) capaces de detectar el problema e impedir que el suceso iniciador se convierta en un accidente. Sin embargo, hay una determinada probabilidad (P) de que esas barreras puedan fallar, en cuyo caso ocurriría el accidente, que se manifestaría en unas consecuencias determinadas (C). La magnitud que caracteriza finalmente la secuencia accidental es el riesgo (R), que es la función de las tres variables independientes (la frecuencia del suceso iniciador, la probabilidad de fallo de las barreras y la gravedad de las consecuencias). Esta función se muestra también en la Figura 1. El método consiste en subdividir las variables independientes de la ecuación del riesgo en cuatro niveles cualitativos (Alto, Medio, Bajo, Muy Bajo). Con la realización de todas las combinaciones lógicas posibles se obtendrán cuatro niveles de riesgo (Muy Alto, Alto, Medio y Bajo) como se muestra en la Tabla 1.
En los estudios de riesgos se asume que los sucesos iniciadores ocurren de forma aleatoria en el tiempo con una frecuencia constante (modelo Poisson). Los registros que incluyan la ocurrencia de estos accidentes pueden ser la aproximación más objetiva a la frecuencia de aparición de estos. En caso de que no se dispongan de ellos se puede efectuar una valoración de esta magnitud basada en valores de tasa de fallo y probabilidades de errores humanos publicados en la bibliografía. Para estimar la frecuencia (f) de los sucesos iniciadores provocados por fallo de equipo se puede utilizar la siguiente ecuación:
donde n: es el número de fallos y T: intervalo de tiempo en el que ocurren los n fallos (expresado en años).
Cuando los sucesos iniciadores se originan por errores humanos, la frecuencia se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:
donde : probabilidad de error humano por tarea y
: frecuencia anual con que se realiza la tarea.
Una vez estimada la frecuencia se puede clasificar esta variable en diferentes niveles (Alto, Medio, Bajo, Muy Bajo), utilizando para ello los criterios de la Tabla 2.
Para asignar los niveles de consecuencias (C) se parte de que ya ha ocurrido el suceso iniciador y coincidentemente han fallado todas las barreras. Los sucesos iniciadores identificados pueden tener consecuencias para trabajadores y público. A continuación se muestran los criterios para asignar los niveles de las consecuencias.
1. Muy Altas, catastróficas o muy graves : son aquellas que provocan efectos deterministas severos, los cuales son mortales o causantes de un daño permanente que reducen la calidad de vida de las personas afectadas.
2. Altas o Graves : son aquellas que provocan efectos deterministas, pero no representan un peligro para la vida y no producen daños permanentes a la calidad de vida.
3. Medias o moderadas : son aquellas que provocan exposiciones anómalas que están por debajo de los umbrales de los efectos deterministas. Solo representan un aumento de la probabilidad de ocurrencia de efectos estocásticos.
4. Bajas : no se producen efectos sobre los trabajadores y público, pero se degradan las medidas de seguridad.
La probabilidad de fallo del conjunto de barreras está dada por el producto de la probabilidad de fallo de cada una de las barreras existentes (p = *
*
*
), (suponiendo que las barreras sean independientes entre sí). Una importante simplificación del método consiste en que todas las barreras son independientes y con igual probabilidad de fallo. Como cada uno de los pi es menor que la unidad, la probabilidad total (el producto), es tanto menor cuanto mayor sea el número de barreras. Por tanto, se pueden establecer los niveles decrecientes de “p” en función del número creciente de barreras directas como se muestra a continuación:
Alta : no hay ninguna barrera de seguridad.
Media : hay una o dos barreras de seguridad.
Baja : hay tres barreras de seguridad.
Muy Baja : hay cuatro o más barreras de seguridad. Existe suficiente defensa en profundidad.
Obtención del nivel de riesgo para cada secuencia accidental
Una vez determinados todos los sucesos iniciadores se evalúa, para cada uno de ellos, las variables independientes de la ecuación del riesgo f, p y C, y son asignados sus correspondientes niveles. Con los niveles de las variables independientes definidos se “entra” en las Matrices de Riesgo y se toma la lectura del riesgo resultante de la Tabla 1. Este proceso se realiza para cada suceso iniciador y se obtiene así la lista de niveles de riesgo resultante para todas las secuencias accidentales. A todas las secuencias, cuyo riesgo inicial resulte ser Alto o Muy Alto se les selecciona para su análisis posterior, obteniéndose así la primera fase o “primer cribado”. El método es conservador debido a que la lógica de combinación de las variables al conformar las matrices (Tabla 1) es conservadora, ya que se considera que todas las barreras tienen la misma probabilidad de fallo. Teniendo en cuenta ese enfoque conservador se realiza el segundo cribado (filtrado) que tiene dos objetivos básicos: hacer una evaluación más profunda de las secuencias evaluadas con riesgos inaceptables y proponer medidas para reducir el riesgo en cada caso.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 3 se muestra el perfil de riesgo de la entidad evaluada como referencia para las cuatro etapas del proceso. Como se aprecia, ninguna de las secuencias accidentales se evaluó como de riesgo “Muy Alto”, lo cual demuestra que la práctica puede continuar realizándose sin que exista un peligro inminente de accidente. No obstante, se ve que existen cinco secuencias accidentales evaluadas de riesgo “Alto”, las cuales requieren que se tomen medidas para reducir el riesgo hasta niveles aceptables (riesgo “Medio” y riesgo “Bajo”) [9].
En la Tabla 4 se muestran los cinco sucesos iniciadores que resultaron ser de riesgo “Alto” y las correspondientes medidas de seguridad para cada caso.
Otro resultado importante de este tipo de análisis es la posibilidad de evaluar la importancia de las defensas, diferenciando cuáles de estas tienen mayor incidencia en la reducción del riesgo. Un ejemplo de lo anterior es el parámetro importancia estructural que se define como el cociente entre el número de sucesos iniciadores, en el que participa el elemento objeto de análisis (ejemplo, las barreras), y el total de iniciadores evaluados (35). En la Tabla 5 se muestran las tres barreras más importantes de las 40 que se identificaron.
CONCLUSIONES
El trabajo permitió adaptar el método de Matrices de Riesgo para su aplicación en la práctica de perfilaje de pozos petroleros y otras aplicaciones industriales de las radiaciones ionizantes. La evaluación de seguridad posibilitó identificar una lista de sucesos iniciadores de accidentes en la práctica y el riesgo resultante para cada secuencia accidental analizada. Se verificó que no existen secuencias accidentales evaluadas con riesgo “Muy Alto”, atendiendo a las medidas de seguridad que tradicionalmente se utilizan en esta práctica. No obstante, se identificaron cinco secuencias accidentales con riesgo inaceptable (riesgo “Alto”), lo que demuestra la necesidad de implementar medidas de seguridad que permitan reducir estos riesgos hasta niveles aceptables. Se identificaron las principales barreras que actúan en la reducción del riesgo en varias secuencias accidentales, las cuales tienen una importancia relativa en la reducción del riesgo. Las Matrices de Riesgo demostraron ser una herramienta sencilla y de fácil aplicación para realizar evaluaciones de seguridad radiológicas en la práctica de perfilaje de pozos.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Guía para autorización e inspección: Perfilaje de Pozos. Proyecto RLA/9/068-ATS 1.Viena: OIEA, 2011.
2. International Commission on Radiological Protection (ICRP). 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Publication 60. ICRP, 1991.
3. CARREGADO, MA; TRUJILLO, L. Accidentes e incidentes en el área nuclear ocurridos en América Latina y el Caribe: recopilación bibliográfica. Buenos Aires: CNEA, 2001.
4. DI GIORGIO M. Respuesta Multidisciplinaria desarrollada en Argentina ante un accidente radiológico. VIII Congreso Regional de Seguridad Radiológica y Nuclear. I Congreso Latinoamericano del IRPA. V Congreso Nacional de Protección Radiológica DSSA. 11 al 15 de octubre. Medellín, Colombia 2010.
5. Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA). Reglamento sobre Notificación y Autorización de prácticas y actividades asociadas al Empleo de Fuentes de Radiaciones Ionizantes. Resolución No.334/2011.
6. Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). Evaluación de la seguridad de las instalaciones y actividades. Normas de seguridad del OIEA. Requisitos de seguridad generales. Parte 4. GSR Part 4. Viena: OIEA, 2010.
7. Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente - Ministerio Salud Pública (CITMA-MINSAP). Normas básicas de seguridad radiológica. Resolución Conjunta CITMA-MINSAP.
8. Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA). Guía de evaluación de seguridad de prácticas y actividades asociadas al empleo de fuentes de radiaciones ionizantes Resolución No. 17/2012-CITMA. La Habana: CITMA, 2012.
9. ALLES LEAL, A. Evaluación de la seguridad radiológica de la práctica de perfilaje de pozos petroleros utilizando Matrices de Riesgo [tesis de grado en opción al título de ingeniero en Tecnologías Nucleares y Energéticas]. La Habana: INSTEC, julio de 2013.
10. DUMÉNIGO, C; VILARAGUT, JJ; MORALES, JL; et. al. Estudios de casos con la utilización del enfoque de “matriz de riesgos” para prevenir accidentes en tratamientos de radioterapia. Nucleus. 2010; (48): 21-26.
Recibido: 3 de febrero de 2014
Aceptado: 8 de mayo de 2014