Este informe preliminar evalúa los aspectos técnicos relacionados con la demanda presentada por Reficar S.A. contra Total Industries y Segurexpo ante el Tribunal Administrativo de Bolívar (radicado Nº 13001233300020210053400). El caso se centra en el presunto incumplimiento de las especificaciones del sistema de prefiltración suministrado por Total Industries en el marco de la “Iniciativa 852: Sistema de Prefiltración de Carga de la Unidad 108”, en la Refinería de Cartagena (REFICAR).

El cliente (REFICAR) manifiesta que el sistema de prefiltración adquirido para la Unidad 108 de carga combinada de fluido de proceso no está cumpliendo con los parámetros de operación esperados. Las principales deficiencias referidas por la parte demandante son:

1. Saturación prematura de los elementos filtrantes, alcanzando el diferencial de presión máximo permitido (15 psig) en menos de 24 horas de operación.

2. Ineficacia del proceso de retrolavado para restaurar la capacidad filtrante de los elementos.

3. Frecuencia de reemplazo de elementos filtrantes significativamente mayor a la prevista en el diseño original.

El sistema de filtración debe cumplir con un conjunto de requerimientos específicos (especificaciones) para lograr su propósito operativo:

1. Requisitos Funcionales: Incluyen especificaciones sobre el tipo de fluido de proceso a tratar, tasas de flujo, capacidad de eliminación de partículas, y características operativas de los elementos filtrantes.

2. Requisitos de Calidad: Abarcan parámetros como presión de operación, temperatura, caída de presión admisible, y estándares de diseño y fabricación.

3. Restricciones: Contemplan limitaciones en cuanto a materiales, propiedades físicas del fluido de proceso (como gravedad específica y viscosidad), y parámetros dimensionales del equipo.

Este enfoque está alineado con las mejores prácticas y directrices de la Ingeniería de Requerimientos (IREB) y el Consejo Internacional de Sistemas de Ingeniería (INCOSE).

Los requisitos son la piedra angular y punto de partida fundamental en cualquier proyecto o desarrollo. Constituyen las necesidades y expectativas explícitas e implícitas que guían el diseño, desarrollo y evaluación de sistemas, productos o servicios. Definen las capacidades, características y criterios de calidad que deben cumplirse para satisfacer las demandas del cliente o usuario final.

- INCOSE: Declaración que identifica una capacidad, característica física o factor de calidad que limita el diseño del sistema.

- IREB: Necesidad o expectativa declarada, generalmente de forma implícita u obligatoria.

En esencia, los requisitos son las bases sobre las cuales se construye todo proyecto, asegurando que se alcancen los objetivos establecidos de manera efectiva y eficiente.

Una especificación de requisitos es un documento completo que detalla todas las necesidades y expectativas para un sistema o producto a desarrollar.

Características principales:

- Abarca requisitos funcionales y no funcionales
- Incluye casos de uso y escenarios
- Sirve como base para el diseño y desarrollo del sistema

El estándar IEEE 830-1998 define la especificación de requisitos como la “Descripción completa del comportamiento del sistema a desarrollar, incluyendo casos de uso de todas las interacciones usuario-sistema. A su vez para IREB es el”Resultado documentado del proceso de ingeniería de requisitos”.

Los requerimientos expresan necesidades de alto nivel, mientras que las especificaciones proporcionan detalles técnicos medibles que permiten la implementación y verificación de dichos requerimientos.

Las especificaciones técnicas son documentos más detallados que describen las características técnicas y los requisitos de rendimiento de un producto o sistema.

Características principales:

- Más extensas y detalladas que un data sheet
- Pueden incluir métodos de prueba y criterios de aceptación
- A menudo utilizadas en contratos y licitaciones

La Organización Internacional de Normalización (ISO) define las especificaciones técnicas como: “Documento que prescribe los requisitos técnicos que debe satisfacer un producto, proceso o servicio” [2].

Un data sheet, también conocido como hoja de datos, es un documento conciso que proporciona información técnica específica sobre un producto, componente o material.

Características principales:

- Formato estandarizado y compacto
- Enfoque en datos técnicos y especificaciones clave
- Generalmente producido por el fabricante del producto

Según la IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos): “Un data sheet es un documento sumario de las características de rendimiento y otras características técnicas de un producto, máquina, componente, material, subsistema o software de manera suficiente detallada para ser utilizado por un ingeniero de diseño para integrar el componente en un sistema” [1].

El sistema actual de filtración consta de dos filtros (uno en operación y otro en standby), cada uno equipado con siete elementos filtrantes. Las problemáticas observadas y que dieron lugar a la iniciativa de desplegar un sistema de prefiltración aguas arriba incluyen:

1. Frecuencia de reemplazo: Los elementos filtrantes requieren reemplazo aproximadamente 1.3 veces al día bajo condiciones de carga típica.

2. Impacto económico: El costo de reemplazo de los siete elementos filtrantes asciende a COP 14,000,000 por cambio, resultando en un gasto anual de COP 6,500,000,000 en 2017.

3. Impacto ambiental: Se generan aproximadamente 3,600 elementos filtrantes contaminados con hidrocarburos al año, requiriendo tratamiento y disposición final.

4. Condiciones de operación: El área de ubicación del sistema de filtración presenta contaminación constante con residuos de hidrocarburos debido a la alta frecuencia de cambio de elementos.

Se propone la implementación de un sistema de prefiltración para retener partículas superiores a 30 micras, las cuales constituyen aproximadamente el 70% de las partículas presentes en la carga combinada de hidrocarburos de la unidad U-108. El sistema de prefiltración propuesto incluiría:

1. Mecanismo de limpieza en línea mediante inyección de vapor.

2. Sistema de inyección de nitrógeno para el desplazamiento de producto y lodos resultantes del proceso de limpieza.

El proyecto de optimización del sistema de prefiltración busca mejorar significativamente la eficiencia operativa, reducir costos y minimizar el impacto ambiental de la planta. Basándose en un análisis realizado in-house de las operaciones actuales y las mejores prácticas de la industria, se establecen los siguientes objetivos clave que justifican el diseño e implementación del nuevo sistema:

1. Reducir frecuencia de remplazo: De 1.3 veces al día a una vez cada 15 días.

2. Optimizar costos operativos: Disminución del gasto anual en elementos filtrantes de COP 6,000,000,000 a COP 250,000,000.

3. Mitigar impacto ambiental: Reducción de elementos filtrantes a tratar y disponer de 3,600 a 250 por año.

4. Mejorar condiciones de operación: Mantenimiento del área de ubicación del sistema libre de residuos de hidrocarburos.

Durante el proceso de revisión, se analizaron los siguientes documentos clave:

1. Acta Nº 10 del 13 de junio de 2018 del Comité de Seguimiento al Portafolio de Inversiones No EDP, que incluye la presentación de la solicitud para la aprobación de la “Ingeniería Básica” de la iniciativa.

2. Data sheet del sistema de filtración.

3. Orden de compra.

4. Correspondencia electrónica entre las partes durante las fases de revisión y aprobación de la ingeniería de detalle.

5. Correspondencia electrónica entre las partes durante la fase de puesta en servicio.

**Producto del análisis de la información se extrajeron los requerimientos implícitos en la orden de compra y especificaciones técnicas del sistema de prefiltración.

1. El data sheet no menciona explícitamente la frecuencia de retrolavado como un requerimiento principal del sistema.

2. En la nota 9 del data sheet dice que el sistema debería operar al menos 24 horas antes de alcanzar el diferencial de presión máxima permitida (MAX. ALLOW ∆P: 15 psig (DIRTY) to be met in more than 24 hours).

3. Esta nota se interpreta como una expectativa sobre la frecuencia de retrolavado y la capacidad de manejo de sólidos del sistema. Sin embargo, no se menciona explícitamente en las características principales del sistema.

1. El requerimiento sobre la frecuencia de retrolavado no está claramente especificado en las secciones principales del data sheet.

2. Su presencia como una nota podría considerarse insuficiente para un requisito crítico del funcionamiento del sistema.

3. La falta de claridad en este requerimiento podría haber llevado a diferentes interpretaciones por parte del proveedor y el cliente sobre las expectativas de rendimiento del sistema.

1. La orden de compra se centró principalmente en la ingeniería de detalle y la construcción del sistema, según se describe en la correspondencia del 25 de septiembre de 2018.

2. Las discusiones y documentos relacionados se enfocan en detalles de fabricación, no en simulaciones u otra actividad de verificación y validación de funcionalidades o procesos.

3. Si la ingeniería conceptual y básica estaba a cargo del cliente (Reficar), la responsabilidad de realizar simulaciones para el análisis del proceso, seleccionar y validar soluciones recaería en el cliente. Esto implicaría que estas actividades deberían haberse realizado antes de pasar a la fase de ingeniería de detalle y construcción.

1. La caracterización físico-química detallada de los sólidos suspendidos en el fluido de proceso es crítica y debería haberse realizado durante las fases de ingeniería conceptual y básica.

2. Sin una caracterización detallada, es difícil determinar si la solución planteada es adecuada para las condiciones operativas reales del fluido de proceso.

3. Factores como tamaño, forma, concentración y naturaleza química de los sólidos influencian significativamente la eficiencia del retrolavado y la capacidad de los filtros.

El primer paso en este análisis consiste en identificar las fuentes de requerimientos, tales como:

- Datasheet 
- Orden de compra 
- Propuesta técnica 
- Acta del comité de aprobación de la iniciativa 852
- Correos electrónicos intercambiados durante el proceso por las partes

Los requerimientos explícitos e implícitos se clasifican y definen siguiendo las mejores prácticas para la elaboración de requerimientos, según el estándar INCOSE. Estos se dividen en tipos de requerimientos: funcionales, de calidad y restricciones; y se organizan por nivel de detalle: alto, medio o bajo nivel (especificaciones).

De esta forma, un conjunto de requerimientos pueden ser verificados, validados, trazados y asignados a las diferentes partes involucradas en la iniciativa.

RF1: Retención de partículas. El sistema de prefiltración debe retener partículas superiores a 30 micras de la carga combinada de la unidad U-108.

RF2: Capacidad de manejo de sólidos. El sistema debe retener aproximadamente el 70% de las partículas presentes en la carga combinada de hidrocarburos de la unidad U-108.

RF3: Frecuencia de retrolavado. El sistema debería operar al menos 24 horas antes de alcanzar el diferencial de presión máxima permitida de 15 psig.

RF4: Integración del sistema de prefiltración. El sistema de prefiltración debe integrarse con el sistema de inyección de vapor y el sistema de inyección de nitrógeno para el desplazamiento de producto y lodos resultantes del proceso de limpieza.

RF5: Lavado a contracorriente. El sistema debe proporcionar lavado a contracorriente cuando se active el ciclo de limpieza.

RF6: Seguridad contra incendios. El sistema debe activar la válvula de presión de seguridad cuando se detecten condiciones de incendio.

RQ1: Frecuencia de cambio de elementos filtrantes. El sistema debe operar con una frecuencia de cambio de elementos filtrantes no mayor a una vez cada 15 días bajo condiciones normales de operación.

RQ2: Reducción de costos. El sistema debe reducir el gasto anual en elementos filtrantes a un máximo de COP 250,000,000.

RQ3: Gestión de residuos. El sistema debe generar no más de 250 elementos filtrantes para tratamiento y disposición por año.

RQ4: Limpieza del área de operación. El sistema debe mantener el área de ubicación libre de residuos visibles de hidrocarburos durante la operación normal.

RQ5: Eficiencia de eliminación de partículas. El sistema debe lograr una eficiencia de eliminación de partículas mayor al 90% para partículas de 30 micras o más.

RQ6: Diferencial de presión. El sistema debe mantener un diferencial de presión no mayor a 1 PSI cuando esté limpio y no mayor a 15 PSI cuando esté sucio.

RS1: Cumplimiento normativo. El sistema debe ser diseñado y fabricado en cumplimiento con el código ASME BPVC, Sec. VIII Div I.

RS2: Presión de operación. El sistema debe operar con una presión de entrada normal de 85 PSIG y soportar una presión máxima de diseño de 235 PSIG.

RS3: Temperatura de operación. El sistema debe operar con una temperatura de entrada normal de 170°F y soportar una temperatura máxima de 300°F.

RS4: Tasa de flujo. El sistema debe manejar una tasa de flujo normal de 1020 GPM / 35000 BPD y una tasa máxima de 1167 GPM / 40000 BPD.

RS5: Condiciones sísmicas. El sistema debe ser diseñado para soportar condiciones sísmicas según UBC 1997 y NSR-98, con parámetros de tipo de suelo SD, z=0,15, Nv=1,0.

RS6: Condiciones de viento. El sistema debe ser diseñado para soportar condiciones de viento según UBC 1997 y NSR-98, con parámetros de 80MPH, Exp.=D, I=1,15.

RS7: Aislamiento térmico. El sistema debe incluir un aislamiento de 2,5” de espesor.

RS8: Protección contra incendios. El sistema debe ser a prueba de fuego según la especificación 000-SP-MU10-0019.

1. Falta de especificación de RQ1, RQ2, RQ3 y RQ4 en el documento técnico.

2. Ausencia de información sobre frecuencia de cambio de elementos filtrantes.

3. Falta de datos sobre costos operativos.

4. Carencia de información sobre cantidad de elementos filtrantes para disposición.

5. Ausencia de requisitos de limpieza del área de ubicación.

6. Falta de método para medir y verificar la eficiencia de eliminación de partículas.

7. No se especifica duración máxima permitida para condición de “filtro sucio”.

8. Falta de información sobre vida útil esperada del sistema y componentes.

9. Ausencia de detalles sobre mantenimiento preventivo y frecuencia de inspecciones.

10. Falta de especificación de requisitos de instrumentación y control.

El demandante alega que los filtros del sistema de filtración están alcanzando el diferencial de presión máxima permitida de 15 psig en menos de 24 horas de operación. Esto contrasta con la nota 9 del data sheet, que sugiere que este diferencial de presión máxima debería alcanzarse en un período no menor a 24 horas.

Interpretación: Este fenómeno podría indicar que la capacidad de manejo de sólidos del sistema no es adecuada para las condiciones operativas reales del fluido de proceso.

Se reporta que tras los ciclos de retrolavado, los filtros no están recuperando su capacidad filtrante original de manera efectiva. Los filtros continúan mostrando niveles de caída de presión elevados y una eficiencia reducida post-retrolavado.

Interpretación: Esto sugiere que el proceso de retrolavado no está eliminando completamente los sólidos acumulados en los elementos filtrantes.

Debido a la saturación rápida y la recuperación inadecuada post-retrolavado, se requiere una intervención de mantenimiento más frecuente de lo anticipado. Esto ha resultado en:

1. Mayores tiempos de inactividad del sistema.

2. Aumento en los costos operativos.

3. Impacto en la eficiencia operativa y la disponibilidad del sistema de filtración en la planta.

1. La estabilidad de las características del fluido de proceso en el tiempo es un factor crucial. Las variaciones en estas características pueden afectar significativamente la eficiencia del sistema de filtración.

2. La selección de la tecnología de filtración debe basarse en pruebas piloto y simulaciones que reflejen las condiciones reales de operación del fluido de proceso.

3. Aunque el proveedor no tenía la responsabilidad contractual de realizar simulaciones y validaciones, si eran conscientes de potenciales limitaciones del sistema, tenían la responsabilidad ética de informar al cliente sobre estas.

4. La falta de una especificación clara sobre la frecuencia de retrolavado en el contrato original es un punto crítico para la evaluación de responsabilidades en este caso.

Falta de claridad en los requisitos: La falta de especificación clara sobre la frecuencia de retrolavado y capacidad de manejo de sólidos en el data sheet podría haber contribuido a diferentes interpretaciones y expectativas entre el cliente y el proveedor.

Responsabilidad de la ingeniería conceptual: Si la responsabilidad de la ingeniería conceptual y básica recaía en el cliente, la caracterización detallada del fluido de proceso y la validación de soluciones deberían haberse realizado en esa etapa.

Impacto de la caracterización del fluido: La caracterización detallada de los sólidos suspendidos en el fluido de proceso es crucial para determinar la adecuación de la solución planteada para las condiciones operativas reales.

Clarificación de requisitos: En futuros proyectos, es fundamental especificar claramente todos los requisitos críticos, incluyendo la frecuencia de retrolavado y capacidad de manejo de sólidos, en las secciones principales del data sheet y otros documentos técnicos.

Validación en etapas tempranas: Realizar simulaciones, validaciones de procesos y caracterización detallada del fluido de proceso durante las fases de ingeniería conceptual y básica para asegurar que las soluciones propuestas sean adecuadas para las condiciones operativas reales.

Revisión de responsabilidades: Asegurar que las responsabilidades de cada parte en el proceso de ingeniería estén claramente definidas y documentadas para evitar malentendidos y expectativas no alineadas.

1. Solicitar información adicional

Caracterización detallada de los sólidos en el fluido realizada durante la fase de ingeniería conceptual.

Validaciones (pruebas y simulaciones) realizadas para seleccionar la tecnología de filtración.

Registro sobre de las características del fluido a lo largo del tiempo (análisis de estacionariedad)

2. Implementar monitoreo continuo

Sistema de monitoreo continuo de las características del fluido y los sólidos suspendidos.

Ajustes en los parámetros de operación del sistema de filtración basados en el monitoreo en tiempo real.

3. Evaluación de responsabilidades

Verificar si la responsabilidad de la caracterización de los sólidos y la selección de la tecnología de
filtración recaía en el cliente o en el proveedor según el contrato.