Pasos para el Diseño de un Gasoducto Conocer el caudal a transportar, características físicas y químicas del fluido. Clases de localidad para diseño y construcción. La clasificación se debe determinar de acuerdo con el número de construcciones localizadas en esta área unitaria. Para propósito de esta norma, cada vivienda o sección de una construcción destinada para fines de ocupación humana o habitacional se considera como una construcción por separado.
Localidad clase 1. Corresponde a cualquier sección de una milla de longitud que tienen 10 o menos construcciones destinadas a ocupación humana; a su vez se subdividen en:
-
Clase 1, División 1, donde el factor de diseño de la tubería es mayor a 0.72 y el
ducto ha sido probado hidrostáticamente a 1.25 veces la máxima presión de operación.
-
Clase 1, División 2, donde el factor de diseño de la tubería es igual o menor a 0.72, y
el ducto ha sido probado a 1.1 veces la máxima presión pres ión admisible de operación.
Localidad clase 2. Corresponde a aquella tubería que en su área unitaria se tienen más de 10 pero menos de 46 construcciones destinadas a ocupación humana, humana, en una sección de 1 milla. Los gasoductos que cumplan con las Clases 1 o 2, pero que dentro de su área unitaria se encuentren al menos un sitio de reunión o concentración pública de más de 20 personas, tales como iglesias, escuelas, salas de espectáculos, cuarteles, hospitales o áreas de recreación, se deben considerar dentro de los requerimientos de la Clase de Localización 3.
Localidad clase 3. Una Localidad de Clase 3 es cualquier sección de 1 milla que tiene 46 o más edificios destinados a la ocupación humana, excepto cuando prevalece una Localidad de Clase 4. Se tiene la intención de que una Localidad Clase 3 refleje áreas tales como los desarrollos de viviendas suburbanas, centros de compras, áreas residenciales, áreas industriales y otras áreas pobladas que no cumplen con los requerimientos de una Localidad de Clase 4.
Localidad clase 4. Una Localidad Clase 4 incluye áreas donde prevalecen los edificios de varios pisos,
donde
el
tráfico
es
pesado
o
denso,
y
donde
pudiera
haber
numerosas
otras construcciones o servicios subterráneos. Ve varios pisos quiere decir cuatro o más pisos por encima del suelo, incluyendo el primer piso o planta baja. La profundidad o número de los sótanos o subsuelos no se toma en cuenta. Calificación de Materiales y Equipos.
Materiales: El diseñador es responsable de seleccionar los componentes que conformarán el sistema de transporte y éstos deben ser los apropiados para soportar las condiciones de operación del sistema, así como, las características del fluido transportado sin demeritar la seguridad. Los materiales y equipos deben seleccionarse de acuerdo con lo establecido en las normas establecidas con anterioridad y con lo indicado en aquellas a las que se haga referencia. Asimismo, los materiales deben utilizarse de acuerdo a las recomendaciones recomendaciones del fabricante o proveedor.
Tubería: La tubería que se utilice en el diseño de gasoductos terrestres para servicio amargo, debe cumplir con las normas establecidas. Así mismo para servicio no amargo debe cumplir con la norma de referencia.
Accesorios: Las bridas, conexiones soldables, espárragos, tuercas, empaques y demás accesorios utilizados en los sistemas de transportación de hidrocarburos, deben satisfacer los requisitos de composición química, capacidad mecánica, fabricación, marcado, componentes y calidad, indicados en la norma.
En el diseño de soportes, abrazaderas y anclajes, debe considerarse los siguientes puntos importantes:
Los soportes deben diseñarse para sostener la tubería, sin causar excesivos
esfuerzos locales y sin imponer grandes fuerzas de fricción axiales o laterales que puedan impedir el libre desplazamiento deseado del gasoducto según las condiciones de diseño.
Pueden ocasionalmente requerirse abrazaderas y/o dispositivos de amortiguamiento
para evitar la vibración de la tubería.
Todos los anclajes de la tubería deben diseñarse para disminuir los esfuerzos sobre
la pared del gasoducto. Las abrazaderas del gasoducto y anillos deben considerarse en primer término, cuando cumplan con las funciones de soporte o de anclaje.
Los soportes o anclajes estructurales pueden soldarse directamente a la tubería. Los
requerimientos de dimensionamiento y resistencia de la soldadura deben estar de acuerdo con las especificaciones estructurales.
Si la tubería opera a un esfuerzo circunferencial mayor o igual que el 50% del
esfuerzo de cedencia mínimo especificado (SMYS), los soportes o anclajes estructurales deben soldarse a un elemento que rodee completamente al tubo. Cuando sea necesario proporcionar mayor firmeza al sistema de fijación, como es el caso de un anclaje, el tubo puede ser soldado únicamente al miembro de sujeción que lo rodea y, el soporte al miembro que rodea al tubo y no al tubo. La conexión del tubo y la abrazadera debe ser mediante soldadura continua.
Se pueden usar las secciones aplicables del MSS-SP-58 o equivalente para
materiales, diseño y fabricación de soportes, y la MSS-SP-69 o equivalente para su selección y aplicación.
Todas las juntas de tubería superficial deben ser capaces de resistir la fuerza
máxima debido a la presión interna, así como las fuerzas adicionales ocasionadas por la expansión o contracción térmica o por el peso de la tubería y su contenido.
Si se considera la posibilidad de utilizar acopladores tipo compresión o manguito en
tuberías superficiales, entonces se deben tomar las precauciones para resistir las fuerzas
longitudinales citadas en el párrafo anterior. Si tales provisiones no se toman en cuenta durante la construcción del acoplamiento, se deben disponer de abrazaderas o anclajes necesarios para protegerla, pero su diseño no debe interferir con el funcionamiento normal de la junta ni con su adecuado mantenimiento. Los soportes o anclajes deben reunir los requerimientos de los incisos 4 y 5 descritos anteriormente.
Tubería de Acero. La presión de diseño para los sistemas de tuberías de gas o el espesor nominal de pared para una presión de diseño dada, se deberá determinar mediante la siguiente fórmula, para ver las limitaciones de la misma. P = (2st/D) FET donde: D = diámetro nominal exterior de la tubería, pulgadas. F = factor de junta longitudinal. P = presión de diseño, psig. S = tensión mínima de fluencia especificada, psi.
Limitaciones a la presión de diseño P.
La presión de diseño obtenida por la fórmula anterior se deberá reducir para que esté en conformidad con lo siguiente: P para tubería soldada a tope en horno, no deberá exceder las restricciones del párrafo 841.11 o el 60% de la presión de prueba en fábrica, la que sea menor. P no debe exceder el 85% de la presión de prueba de fábrica para toda la demás tubería provista; sin embargo, tal tubería probada en fábrica a una presión menor al 85% de la presión requerida para producir una tensión igual a la mínima de fluencia especificada, podría probarse de nuevo, con una prueba hidrostática de tipo fábrica o fundición, o probada en sitio después de la instalación.
Expansión y flexibilidad. El gasoducto debe diseñarse con la suficiente flexibilidad para absorber una posible expansión o contracción que pueda ocasionar esfuerzos en el material, mayores a los permisibles indicados en
esta sección, momentos flexionantes de importancia en las juntas, fuerzas o momentos elevados en los puntos de conexión de equipos o en los puntos de guía o anclaje. Deben realizarse los respectivos análisis donde exista duda de la adecuada flexibilidad del sistema.
En gasoductos no restringidos superficiales, la flexibilidad se debe obtener mediante el uso de codos, omegas y cambios de dirección o utilizando juntas de expansión para absorber los cambios térmicos. Si se utilizan juntas de expansión, se deben instalar anclas de resistencia y rigidez suficiente para soportar las fuerzas en los extremos debidas a la presión del fluido u otras causas.
La expansión térmica de los gasoductos enterrados puede causar movimientos en los puntos terminales, cambios de dirección y cambio de dimensiones, acercándose o rebasando los esfuerzos permisibles. Dichos movimientos puedan reducirse a través de anclajes.
Presión y temperatura en condiciones normales y máximas de operación.
Todos los gasoductos deben diseñarse para soportar una presión interna de diseño la cual debe ser igual a 1.1 veces la presión de operación máxima (POM). En caso de gasoductos sumergidos, debe considerarse en el diseño el diferencial positivo máximo posible entre la presión externa y la presión interna.
La presión de diseño no será menor que la presión a las condiciones más severas de presión y temperatura coincidentes, externa o internamente, que se espere en operación normal.
La condición más severa de presión y temperatura coincidente, es aquella condición que resulte en el mayor espesor requerido y en la clasificación (³rating´) más alta de los componentes del sistema de tuberías. Se debe excluir la pérdida involuntaria de presión, externa o interna, que cause máxima diferencia de presión.
La Temperatura de Operación será la mayor temperatura la cual pueda presentarse en la tubería bajo condiciones de operación normal.
Cargas sobre el gasoducto durante su fabricación, instalación, operación y mantenimiento.
Cargas Vivas. Incluyen el peso del fluido transportado y cualquier otro material externo tal como hielo o nieve que se encuentre adherido al gasoducto.
Cargas Muertas. Incluyen el peso propio del gasoducto, componentes o accesorios, recubrimientos y relleno de la zanja.
Cargas Dinámicas. El diseño debe considerar las cargas dinámicas y los esfuerzos que éstas producen en la tubería. Estas incluyen sismo, impacto, movimiento del suelo, vibración debida a los vórtices generados por corriente, oleaje.
Efectos de incremento de presión por expansión del fluido.
En el diseño deben tomarse medidas para proveer la resistencia suficiente o aliviar el incremento de presión ocasionado por el calentamiento del fluido transportado.
Cargas por expansión térmica y por contracción.
Se deben tomar las medidas necesarias para prevenir los efectos por expansión térmica y por contracción en los sistemas de tuberías.
Movimientos relativos de componentes conectados.
El efecto del movimiento relativo de componentes conectados, deben tomarse en cuenta en el diseño del gasoducto y en aquellos tramos que, debido a su disposición, se encuentren soportando ciertos elementos que ocasionen movimientos.
Socavación, azolve y erosión de riberas.
Los efectos debidos a la socavación y erosión de riberas así como el azolve deben considerarse en el diseño de cruzamientos subfluviales.
Interacción suelo-tubería.
En el diseño de gasoductos enterrados debe considerarse la interacción entre el suelo y la tubería, para determinar los desplazamientos longitudinales y las deformaciones de ésta última, principalmente en suelos no homogéneos.
Cargas en elementos que soportan tubería.
Se deben diseñar y evaluar mecánicamente los elementos estructurales que soporten al gasoducto cuando se requieran para obras especiales, considerando las cargas y momentos presentes.
Espesor adicional por desgaste de corrosión.
Espesor mínimo requerido
La tubería de acero al carbono debe tener un espesor mínimo de pared requerido para soportar los esfuerzos producidos por presión interna.
Espesor de diseño.
El espesor de diseño (t) por presión interna de un gasoducto de acero se calcula utilizando la expresión anterior.
Espesor adicional por corrosión.
Se debe utilizar un margen de corrosión como base en resultados estadísticos en el manejo del producto que se va a transportar. Adicionalmente, debe considerarse el estudio y diseño del sistema
de protección catódica respectivo, con base a las condiciones de operación y resultados estadísticos de los sistemas semejantes y a la posible integración con otras instalaciones.
De no contar con dicha información se debe utilizar un espesor adicional de 0,159mm (6,25 milésimas de pulgada) por cada año de vida útil considerada en el diseño .El espesor adicional por corrosión es suplementario al espesor de diseño por presión interna (t) e independiente de los sistemas considerados para la prevención y control de corrosión interior y exterior.
Revisión de espesor por otras condiciones.
El espesor nominal de pared requerido por presión interna, debe proporcionar capacidad a la tubería para soportar otros efectos, producto de las solicitaciones a las cuales podría estar sujeto el gasoducto durante la instalación u operación, además deben tomarse las consideraciones necesarias para que este espesor cumpla los requerimientos de cargas debido a transportación y manejo de la tubería durante la construcción, así como cargas del suelo y otras cargas secundarias durante la operación, incluido presión externa. Adicionalmente, deben tomarse las consideraciones necesarias para cumplir los requerimientos de soldadura y juntas mecánicas.
Protección contra la corrosión interna y externa.
Control de la corrosión
Se deben implementar las medidas necesarias para el control de la corrosión interna y externa de la tubería, de acuerdo a las condiciones del gasoducto, el medio en el cual se encuentre y a lo indicado en los incisos subsecuentes de este apartado.
Control de la corrosión externa
El control de la corrosión externa de los gasoductos debe realizarse mediante la aplicación de recubrimientos anticorrosivos específicos para tuberías enterradas o sumergidas, así como para
tuberías aéreas en instalaciones superficiales, que se debe complementar con un sistema de protección catódica.
Recubrimiento anticorrosivo
La protección con recubrimientos anticorrosivos para tuberías enterradas y/o sumergidas, debe cumplir con los requisitos indicados en la norma de referencia. La protección con recubrimientos anticorrosivos para tuberías aéreas, debe cumplir con los requisitos señalados en la norma de referencia.
Protección catódica
Los gasoductos enterrados o sumergidos deben estar catódicamente protegidos por medio de ánodos galvánicos o por un sistema de ánodos con corriente impresa que mitigue la corrosión. El diseñador debe solicitar información del corredor de tuberías respecto a la cantidad de gasoductos, potenciales de protección de cada uno de ellos y resistividades del suelo, así como de las características y condiciones de operación de los sistemas de protección catódicas existentes. En caso de no contar con esta información, el diseñador debe efectuar los trabajos correspondientes al estudio y pruebas de la protección catódica de los gasoductos existentes para considerarlo en el diseño del sistema de protección catódica del gasoducto nuevo. El diseño e instalación de la protección catódica debe realizarse de acuerdo a lo indicado en la norma de referencia.
Corrosión interior
El control de la corrosión interna de los gasoductos debe realizarse mediante la aplicación de inhibidores de corrosión cumpliendo con los requisitos que se mencionan en la norma de referencia.
Características del derecho de vía.
Derecho de vía.
El ancho mínimo del derecho de vía debe ser de 10 a 25 m. El material producto de la excavación, en ningún caso debe estar a menos de un metro de distancia de la orilla de la zanja, y la inclinación del material de la excavación no debe ser mayor a 45 grados con respecto a la superficie horizontal. La separación entre gasoductos dentro de la misma zanja debe ser de 1,00 metro como mínimo y la separación entre gasoductos en diferente zanja debe ser de 2,00 metros como mínimo de paño a paño. La separación entre gasoductos que se cruzan debe ser de 1,00 metro como mínimo a paño inferior del gasoducto existente.
Trazo y nivelación.
Se debe evitar el ocasionar daños a las propiedades públicas y privadas colindantes con los derechos de vía de los gasoductos. Es responsabilidad del constructor el restablecer a las condiciones originales cualquier propiedad que haya sufrido daño.
Apertura y ampliación.
El derecho de vía debe quedar libre de árboles, arbustos y plantas, ejecutándose las operaciones de destronque, roza y desenraice, de tal forma que el área quede libre de madera, leña, basura y raíces, y el terreno esté listo para la conformación y excavación de la zanja sin existir obstáculos. Se debe retirar la capa vegetal de la zona que se afectará durante la construcción, mantenerla separada del resto del material producto de la excavación. Al finalizar el tapado de la zanja, depositar la capa vegetal sobre el derecho de vía afectado. El uso de explosivos para la apertura de zanja en terreno rocoso, solo se permite en derechos de vía nuevos. En caso de que exista el derecho de vía y solo se requiera ampliación, se deben localizar los gasoductos existentes por medio de un detector de metales y donde exista duda (en cruces con gasoductos o líneas de alta tensión), realizar sondeos mediante excavación con herramienta manual, indicando su ubicación con señales para evitar dañarlos.
Conformación.
Se debe construir la plantilla del derecho de vía de acuerdo con la sección y niveles de la rasante del proyecto, dejando una superficie uniforme de sección transversal definida. Dicha superficie debe tener características de estabilidad permanente.
La plantilla del derecho de vía debe conservarse en perfectas condiciones durante todo el tiempo que dure la construcción del gasoducto, debiéndose inspeccionar periódicamente para hacer las reparaciones necesarias principalmente en tiempos de lluvia o en tramos con grandes taludes y no obstruir el avance de las diferentes fases de la obra.
Se debe mantener el libre tránsito en las vías de comunicación. Todos los gasoductos existentes en el derecho de vía se deben de localizar por medio de detector de metales, colocando estacas e indicando su diámetro, profundidad y una franja de color, de acuerdo al código de colores, que indique su servicio, estas balizas se deben colocar apropiadamente a lo largo del derecho de vía donde se esté realizando la obra.
Caminos de acceso.
Los caminos de acceso a los centros de distribución, obras especiales y a las desviaciones obligadas del derecho de vía, deben construirse según proyecto con los mismos equipos con los que se construya el derecho de vía pero con anticipación a los trabajos del gasoducto. Estos caminos se consideran provisionales, pero deben mantenerse en condiciones de tránsito durante el tiempo que dure la construcción de la obra.
Requerimientos adicionales de diseño
Factores de Diseño
Los factores de diseño a utilizarse en el cálculo de la capacidad permisible por presión interna para gasoductos que transportan gas.
Derecho de paso y desvío.
En algunos casos el trazado de la ruta de gasoducto atraviesa propiedades particulares, haciendo necesario gestionar ante los propietarios la autorización para construir la parte que atraviesa la propiedad particular.
Derecho de paso.
El derecho de paso deberá permitir las operaciones de limpieza, zanjas, soldadura, cumpliendo todas las especificaciones. Se tendrá especial cuidado con el retiro oportuno de la basura y desperdicios generados, los cuales se retiraran a los rellenos asignados a tal fin. Si la situación lo amerita se construirá senderos para desplazamiento de vehículos y de personal trabajador. Debe protegerse el medio ambiente, preservando arboles, valles y toda área verde. Caso contrario, la compañía constructora será acreedora a la sanción correspondiente.
Derecho de desvío
De acuerdo con la geografía del terreno, en algunos casos es necesario desviar temporalmente riachuelos. Estos desvíos deben ser por el tiempo estrictamente necesarios, preservando la naturaleza.
Los desvíos efectuados permitirán el paso de todos los equipos y maquinarias que se utilizan en la construcción del gasoducto. El derecho de desvío debe ser autorizado por el representante del organismo fiscalizador.
Cercos, teléfonos y postes de utilidad pública.
La compañía constructora se encargara de construir, vigilar y mantener los cercos y portones necesarios originados por el derecho de paso o de desvío. En el caso de existir ganado cabrío, caballar, o auquénidos se asignara vigilancia adecuada para evitar salidas intempestivas.
Los postes de teléfonos públicos en las ciudades serán reubicados temporalmente hasta la terminación de la obra. Pocas veces es necesario hacer voladuras de cerros con dinamitas, en estos casos, se avisara a los propietarios del área y vecinos, para efectuar las explosiones sin afectar significativamente los postes, cables, carreteras o cualquier vía o equipo cercano al punto de explosión.
Señalización.
Se deben colocar las señales necesarias para la localización e identificación de las instalaciones (señales Informativas), así como para limitar actividades que pongan en riesgo la seguridad de las personas y las instalaciones (señales Restrictivas) y aquellas para alertar al público acerca de las condiciones de riesgo en la ejecución de trabajos de construcción y mantenimiento (señales Preventivas). Sobre el derecho de vía y en las instalaciones de todo gasoducto de transporte deben instalarse las señales necesarias para localizar e identificar estas instalaciones, así como para delimitar la franja de terreno donde se alojan, con el fin de reducir daños a las mismas. Los señalamientos se clasifican en tres tipos: informativo, restrictivo y preventivo y deben apegarse a los lineamientos indicados en las normas.
Manipulación de los tubos
La manipulación de la tubería incluye: mano de obra, materiales y equipos en forma permanente y/o temporal tales como tubos de protección, caballetes, trozos de madera y tractores porta-tubos. El inicio de la construcción deberá contar con toda la documentación aprobada y con los permisos, derechos de paso que satisfagan el cumplimiento del estudio de impacto ambiental y toda la legislación vigente y actualizada. La maquinaria, equipos, herramientas, carpas, equipos de cocina, botiquines, extintores, equipo de comunicación, paneles solares, baterías, entre otros deberán ser inspeccionados y aprobados por la autoridad o ingeniero responsable de seguridad y medio ambiente. Debe asegurar su suministro de formatos para los permisos en caliente y cualquier contingencia que se presente.
El manipuleo de los tubos que no tiene revestimiento se hará siguiendo las siguientes normas:
Los tubos deberán ser izados con maquinaria adecuada
N o deben caer en
Los tubos de diámetro mayor de 8´, se moverán con ganchos especiales cuyo extremo
superficie que los malogren.
cuente con placa metálica de curvatura igual a la pared interna de la tubería.
Si los tubos son taponados los ganchos contaran con placas metálicas de curvatura similar a la superficie exterior del tubo.
Los tubos en remolques deberán aparearse por su longitud sin sobrepasar la carga de diseño del remolque.
Antes de mover el remolque, los tubos deberán ser sujetados con cadenas atadas a los apoyos.
Enterrado del gasoducto
El colchón mínimo de suelo que debe tener el gasoducto es específico para gas. Para vías fluviales mayores a 30 metros de ancho debe realizarse un estudio específico del cruce.
Válvulas de seccionamiento
Los gasoductos deben considerar válvulas de seccionamiento para limitar el riesgo y daño ocasionado por rotura del gasoducto, las cuales deben proporcionar un sello seguro en ambos extremos, independiente de la presión de la línea; así como facilitar el mantenimiento del sistema. Dichas válvulas se deben instalar en lugares de fácil acceso y protegerlas de daños o alteraciones. Así mismo, se debe considerar una infraestructura para su fácil operación. La localización de las válvulas se hará preferentemente en los lugares que por necesidad de operación sea conveniente instalarse.
Instrumentos y dispositivos de protección.
La rama operativa con base en un estudio de riesgo determinará las necesidades en cuanto a instrumentación, dispositivos de protección. Los instrumentos que se utilicen en la línea regular y en las trampas de diablos, deben cumplir como mínimo con lo siguiente:
Ser de última tecnología probada con éxito en la industria y compatible con el software y protocolos abiertos de conversión de señales hacia el cuarto de control.
Proporcionar información en tiempo real de las variables de operación del sistema, de acuerdo con sus requerimientos específicos (temperatura, composición, densidad, flujo y presión).
La señal que emitan los instrumentos debe tener la claridad necesaria para que no se preste a falsas interpretaciones.
La medición debe estar dentro de las tolerancias de exactitud fijadas por el fabricante.
Los dispositivos de protección deben cumplir como mínimo con lo siguiente:
Contar con un sistema de alarma que permita al personal de operación tomar acciones correctivas oportunas cuando ocurran desviaciones a las condiciones de operación.
Actuar automáticamente y en tiempo real.
Obras especiales
Cruces
Los cruces deben considerarse como una obra especial debido a que requieren de consideraciones específicas para su diseño y construcción dado que interrumpen la instalación de la línea regular, por lo que deben cumplirse los requisitos señalados a continuación para cada caso particular.
Cruzamiento con ríos o cuerpos de agua.
Los cruzamientos de los gasoductos con ríos o cuerpos de agua, requieren de un análisis y diseño para disminuir el riesgo de contaminación en caso de fuga del hidrocarburo. Estos cruzamientos pueden realizarse de dos formas: aéreos y subfluviales. Para el primer caso se debe construir un sistema de soportaría para la tubería por medio de pilas, armaduras y cables (similar a un puente). Debe evitarse la colocación de curvas verticales en la zona del cauce, procurando que el tramo de tubería (lingada) sea recto y sus extremos estén bien empotrados en los taludes de las orillas. Mientras que para el segundo caso, la tubería debe instalarse bajo el fondo del río, a una profundidad mínima indicada para garantizar que el gasoducto quede fuera de una posible erosión del agua a todo lo ancho del cauce.
Para efectuar los cruzamientos subfluviales deben usarse tubos lastrados o anclajes con el fin de garantizar la estabilidad del gasoducto. El diseñador debe evaluar la necesidad de instalar derivaciones en este tipo de cruces.
Los principales factores que se deben considerar en el diseño de un cruce bajo el agua son:
Velocidad de corriente Turbulencia Socavación y azolve Desplazamiento de riberas
Cambios de temperatura Calado de embarcaciones Corrosión Dragado Flotación Estadísticas de incremento de nivel debido a variaciones climatológicas. Historial del cauce natural.
Cuando se utilice perforación direccional, el espesor mínimo de capa de tierra debe ser 6 m, entre el fondo del lecho del río y el lomo de la tubería conductora. Asimismo la tubería debe tener doble capa de la protección anticorrosiva específica para este servicio y condiciones de exposición. La longitud del claro permitido para cruzar en forma aérea con un tramo recto, depende de las características físicas y mecánicas del tubo, fluido que conduce, presión de operación, condiciones de carga, etc., sin embargo la máxima deflexión vertical no debe ser mayor a L/360, siendo L la longitud de claro a vencer.
Cruzamiento con vías de comunicación
Los cruzamientos con vías de comunicación, deben ser perpendiculares al eje longitudinal de carreteras o vías férreas, en caso de no ser posible se permite una desviación máxima de 30º con respecto a la normal. En estos cruzamientos no se permite el uso de camisas de protección. Debe realizarse una revisión estructural en el gasoducto enterrado que cruza con vías de comunicación, ya sea calles pavimentadas, caminos de terracería vecinales y/o estatales o accesos a predios particulares por donde circulen vehículos pesados, tractores, maquinaria pesada y/o vehículos de carga. Lo anterior con el fin de garantizar que en ninguno de los casos la suma de esfuerzos circunferenciales debidos a la presión interna de diseño y a las cargas externas exceda el 90% del esfuerzo mínimo de cedencia especificado de la tubería, debiéndose revisar por fatiga a causa de los esfuerzos cíclicos.
El gasoducto enterrado con perforación direccional, debe instalarse a una profundidad mínima de 3 metros desde el lomo superior del gasoducto. Además, debe realizarse una revisión estructural para verificar que la tubería no está expuesta a esfuerzos mayores a los permisibles.
Etapas que Abarcan la Fase de Construcción de los Gasoductos y sus Consideraciones Ambientales considerando las bases del diseño.
Con anterioridad al desarrollo de las distintas etapas que componen un proyecto de construcción y operación de un gasoducto, se debe realizar una serie de estudios ambientales que parten del conocimiento de las áreas a ser afectadas y sus características desde los puntos de vista físicos, bióticos y socio-económico. Tales estudios deben considerar y determinar los procedimientos más convenientes para la realización de los trabajos que implican los distintos pasos en el avance del proyecto.
Desarrollando lo señalado, a continuación se presentan las distintas etapas que abarcan la fase de construcción de un gasoducto, se describe en qué consisten y se realizan las consideraciones ambientales a tener en cuenta en cada una de ellas.
Levamiento Topográfico
En esta actividad, se deberá tener un conocimiento pleno de la sensibilidad del área al trazar el derecho de tendido de tubería y determinar la forma de salvar las pendientes pronunciadas sin perder la calidad del suelo, que permita la revegetación de la zona, evitando futuras erosiones. También se debe eludir las zonas de inestabilidad geológica o con afloramiento rocosos importantes, entre otros.
Despeje
El proceso de despeje de la servidumbre de tendido de tubería depende del tipo de suelo, de la topografía, del uso del terreno, tipo de vegetación, máquinas a utilizar, etc. Esta tarea es la primera
agresión real al medio y una de las que causa mayor perturbación de la superficie. La tarea comprende, entre otros pasos los siguientes:
Remoción de la capa vegetal, lo que puede producir problemas de erosión de la superficie, especialmente en pendientes pronunciadas. En aquellos casos en que no sea necesario el retiro de la capa vegetal se deberá trabajar sobre ella ya que mejora la futura revegetación.
Cambios topográficos que pueden variar los escurrimientos superficiales del terreno.
Talado de árboles. Este es un aspecto importante al atravesar una zona boscosa, ya que se deberá tener un respeto especial por los ejemplares de gran tamaño o aquellos cuya especie se encuentre en peligro de extinción. Este recurso deberá manejarse con criterio conservacionista y comercial a la vez, por lo que se deberá efectuar cortes en largos normalizados y obtener un aprovechamiento económico de los mismos, así como disponer correctamente los despuntes, que pueden ser aprovechados como colchón sobre pendientes con falta de vegetación.
1)
Transporte y tendido de tubería
Las mayorías de las veces la tubería es transportada en camiones de alto tonelaje. El acopio de la tubería se realiza en las empresas proveedoras, para posteriormente ser trasladada a las fuentes de trabajo utilizando las diferentes vías de acceso disponible al área del proyecto. Una vez llegada a la zona serán descargadas las tuberías por medio de grúas, la descarga se efectuará tubo a tubo sobre soportes de madera para así evitar cualquier daño al tubo, de esta manera los tubos serán acomodados linealmente paralelos a la zanja con el fin de facilitar su instalación. Cuando el gasoducto no es de igual diámetro en toda su extensión, la compañía constructora hará el tendido por tamaño, peso, especificaciones siguiendo instrucciones de los planos y de la compañía principal.
En el tendido se incluirá las válvulas de bloque y de seguridad los reguladores de presión, medidores, revestimientos, conexiones y todo accesorio señalado en los planos e inspeccionados por los inspectores o supervisores de la obra.
2)
Doblado, alineación y soldadura
La tubería será colocada siguiendo el perfil de terreno aproximadamente; para ello se requerirá el doblado previo a la instalación, el doblado se realiza en frió, teniendo cuidado que el tubo no se deformen o se formen arrugas en el dobles, debiendo conservar las dimensiones de sección después de ser doblado, evitando cortes o sobrantes de tubería innecesarios. Los dobleces de tubos deben hacerse por medio de máquinas dobladoras especiales apropiadas para el diámetro del tubo. N o se permite el calentamiento de los tubos para ser doblados. Los cambios de dirección requeridos para apegarse al contorno de la zanja pueden realizarse doblando el gasoducto de acuerdo a los radios mínimos.
N o
se permite el doblado de tubos con
costura helicoidal.
La alineación se realizará en frío, fijando la tubería temporalmente con grapas internas o externas. Seguidamente se procederá a soldar los tubos, iniciando con algunos puntos de fijación, luego un pase de fondeo y uno caliente, para seguir con los pases de relleno y de presentación.
Terminando cada unión se procederá a la revisión de la calidad, por simple inspección y con pruebas de soldaduras, por tanto se realizará control radiográfico hasta el 100% de las uniones soldadas, y en caso necesario reemplazar o reparar las uniones que se encuentren defectuosas.
3)
Apertura de la Zanja
Esta labor se realiza una vez se defina el sector del derecho de vía sobre el cual quedará localizada la tubería, para tal efecto se demarcará el eje de la tubería con cal, con el fin de que los operadores de la retroexcavadoras tengan un trazado guía, es importante resaltar que la zanja donde se alojará la tubería, debe tener el ancho y profundidad de acuerdo con su diámetro. La profundidad de enterrado depende de la localización de la zona, el uso de la superficie del terreno y las cargas impuestas por el paso de vehículos y/o ferrocarriles. La superficie del fondo de la zanja debe quedar conformada a un nivel tal que la tubería al ser bajada se apoye totalmente en el terreno.
4)
Bajado y Tapado de la Tubería
Antes de iniciar el bajado y tapado de la tubería dentro de la zanja, se efectuará una limpieza de la misma, retirando los objetos extraños, fragmentos de suelo o roca, entre otros. Durante las maniobras de bajado, se evitará someter la tubería a golpes o fricciones contra las paredes de la zanja, los cuales pueden dañar el recubrimiento, por esto, es conveniente proteger la tubería con láminas contrachapada, cartones corrugados. Después del relleno de la zanja debe despejarse el derecho de vía y otras áreas circundantes, si es el caso, y debe disponerse de todos los materiales de desperdicio, escombros y desechos resultantes. Debe emparejarse el terreno llenando hoyos, surcos y reparando cualquier daño, debiendo restaurarse el terreno para una condición estable y de uso y pueda razonablemente tomar la consistencia que tenía el terreno anterior a la construcción.
5)
Prueba Hidrostática
Todos los gasoductos nuevos deben someterse a una prueba hidrostática para comprobar su hermeticidad. La prueba se debe hacer después de la corrida con el equipo medidor de la geometría y con el equipo de limpieza interior. El equipo mínimo necesario para la realización de la prueba hidrostática debe incluir: bomba de gran volumen, filtro para asegurar una prueba limpia, bomba de inyección de inhibidores de corrosión, instrumentos de medición, válvula de alivio y bomba para presurizar el gasoducto a niveles mayores a los indicados en el procedimiento de prueba. Esta prueba se realizará como procedimiento de control de la calidad de la tubería, lo cual garantizará que no se presenten pérdidas por soldaduras deficientes en la tubería. Esta actividad consistirá en llenar el tubo con agua que debe estar neutra y libre de partículas y someterlo a alta presión para identificar fugas o pérdidas de presión dicha prueba se realiza cumpliendo con el procedimiento correspondiente; fluido y presión específica durante 24 horas. Las pruebas de presión hidrostática deben realizarse tanto en el sistema completo de gasoductos como en tramos y componentes terminados del sistema. Los múltiples y accesorios, deben someterse a la prueba hidrostática hasta los límites similares que se requieren en el sistema.
6)
Reconformación del Terreno
Una vez tapada la zanja, se procederá a ejecutar las medidas conducentes a la recuperación de las áreas de trabajo, con el fin de dejarlas en las mismas condiciones en que se encontraban antes de iniciar las labores constructivas, es decir, buscar, en lo posible, que el uso del suelo en las áreas intervenidas sea igual al que tenía antes de la instalación del gasoducto.
7)
Limpieza
La tarea de limpieza, normalmente es la etapa final del proceso de construcción. En este paso, se deben retirar todos los elementos sobrantes en la servidumbre de tendido de tubos (escombros, deshechos metálicos, estructuras auxiliares y otros). También es responsabilidad en el momento de la limpieza la revegetación de la zona afectada, prestando mayor atención en pendientes y terrenos fácilmente erosionables. Se debe además reconstituir en lo posible la topografía y paisaje de la zona de trabajo a fin de no variar el escurrimiento natural del terreno (reponer relleno de zanja en caso de asentamiento excesivo o retirar el material sobrante que produce un efecto de corona). Otro punto en el que se debe prestar mayor atención, es en el retiro de los restos de combustibles, lubricantes, insecticida y todo tipo de producto químicos en la zona.
8)
Revestimiento.
Recubrimientos protectores se utilizan para aislar el metal del medio agresivo, el cual pueden ser metálico o no metálico. Entre los recubrimiento no metálicos se tienen las pinturas, barnices, lacas resinas naturales o sintéticas, otros; y entre los metálicos pueden encontrarse el níquel, cinc, cobre, cromo, que resulta de la electro-deposición de los metales. Es importante resaltar que la calidad de la preparación de la superficie dependerá la adherencia y en consecuencia la eficiencia de la capa protectora.
Según el estado actual de la superficie por proteger más o menos oxidadas, se puede seleccionar el procedimiento mecánico de limpiezas más adecuadas desde el granallado esférico o angular,
chorreado de arena, pasado por una limpieza química o electroquímica, como los baños ácidos, con corrientes eléctricas o sin ella.
Factores que se deben tomar para la Selección del Tipo de Revestimiento para Gasoductos. Como la tubería del gasoducto va enterrada, hay una serie de factores que deben ser considerados al momento de seleccionar el tipo de revestimiento a utilizar, a continuación se mencionan los factores más importantes: y
Condiciones normales y máximas de operación del gasoducto, básicamente en lo
que se refiere a temperatura de operación. y
Medio circundante en donde se aplicará el revestimiento (sumergido en agua,
superficial o enterrado, contacto con medios corrosivos). y
Estabilidad física y química del revestimiento.
y
Resistencia mecánica (resistencias al impacto, adherencia y tensión).
y
Prueba de desprendimiento catódico, entre otras.
Seguridad Industrial y protección ambiental.
Durante las actividades de construcción, inspección y mantenimiento de gasoductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos, se deben cumplir las disposiciones de la Ley de Protección Ambiental y sus Reglamentos que apliquen. Así mismo, se deben cumplir los requisitos de la norma oficial.
El contratista se debe apegar al Reglamento de higiene y seguridad mientras trabaje dentro de las instalaciones.
Se deben cumplir con las disposiciones establecidas por el organismo subsidiario correspondiente y lo relacionado a las ³Obligaciones de Seguridad, Salud Ocupacional y Protección Ambiental de los Proveedores o Contratistas que realizan actividades en instalaciones de Petróleos y Organismos Subsidiarios´.
Las áreas encargadas de la operación y mantenimiento de gasoductos, deben tomar inmediatamente las medidas necesarias para proteger al público y a las instalaciones, siempre que se tenga conocimiento de una fuga, discontinuidad o daño en el gasoducto mientras se reparan definitivamente.
Los estudios de impacto ambiental y de riesgo como herramienta de planificación de gasoductos.
La creciente concientización en materia de seguridad en las actividades de la industria petrolera, por el riesgo potencial y el impacto al ambiente que implican, hacen que el proceso de revisión de los proyectos sea cada vez más importante y sofisticado, en particular lo referente a la protección al ambiente.
El identificar, con anticipación cualquier efecto potencial adverso que pudiera presentarse desde la planeación del proyecto, o en su defecto durante las etapas de construcción, operación y/o desmantelamiento, es un factor de suma importancia en la toma de decisiones de un proyecto, ya que nos permite implementar medidas preventivas de mitigación que reducirán o eliminarán cualquier evento indeseable o perjudicial y cuyo beneficio inmediato será traducido en disminución de costos, protección al entorno y a las vidas de los trabajadores, así como un mejor aprovechamiento de los equipos.
La evaluación del riesgo e impacto ambiental son áreas que han incrementado su investigación y desarrollo. Tradicionalmente, los estudios de riesgo en gasoductos han enfocado sus consecuencias potenciales hacia los incidentes relacionados a efectos de la explosión e incendio del gasoducto. Sin embargo, se debe tener en cuenta la posible contaminación de suelos, fuentes de agua potable, aguas superficiales y aguas subterráneas, emisiones a la atmósfera, afectaciones a las comunidades aledañas, y/o empresas vecinas, así como el incremento en la normativa ambiental, por lo cual, el análisis de riesgo y el estudio de impacto ambiental tienen que ser reorientados hacia la toma de decisiones y hacia las acciones preventivas, más que correctivas.
Los estudios de riesgo e impacto ambiental permiten integrar las consideraciones sociales, y ambientales al proceso de planificación del desarrollo, simultáneamente a los factores financieros, técnicos y de ingeniería, permitiendo dar atención no solo a los impactos inmediatos, sino también a efectos indirectos, secundarios de mediano y largo plazo.
El diseño de un gasoducto se fundamenta generalmente en lo siguiente:
a. Los gasoductos, las redes y tuberías de gas se dimensionan para un flujo de diseño igual al valor máximo estimado del flujo de gas que contengan. b. La selección del diámetro de la tubería debe satisfacer la
N orma
PDVSA
90616.1.024 y la ASME B±31.8. c. Máxima Presión de Operación, será la mayor presión la cual pueda producirse en la tubería bajo las condiciones de operación normal. d. La Presión de Diseño se considerará como la máxima presión de operación normal más 25 lpcm o la presión de operación más 10 %, la que resulte mayor. En caso de obtener una presión de diseño por debajo de 100 lpcm se tomará como presión mínima de diseño este valor según el ASME B31.8. e. La Temperatura de Operación será la mayor temperatura a la cual pueda presentarse en la tubería bajo condiciones de operación normal. f.
La Temperatura de Diseño, para tuberías calientes y a temperatura ambiente, será la de operación más 50 F.
g. Los materiales de tuberías utilizados en el diseño se basarán en las normas PDVSA y otras normas aplicables. La selección se basará en las temperaturas, presiones y tipos de productos a ser manejados por cada tubería. h. Todos los instrumentos, válvulas, accesorios y equipos de control, deberán tener fácil acceso desde el suelo, pasillo o plataforma, a fin de facilitar las labores de operación, instalación y mantenimiento. i.
Todas las válvulas de control deberán poseer un sistema de desvío y drenajes para facilitar las labores de mantenimiento.
j.
Deberá proveerse válvulas para el aislamiento a cada instrumento de campo que lo amerite (manómetros, registradores, interruptores de presión y otros) para permitir y facilitar las labores de mantenimiento.
k. Todas las señales de paro electrónicas, y en general los sistemas de protección, deberán ser concebidos bajo un esquema de falla segura (circuitos normalmente energizados e instrumentos de protección neumáticos e hidráulicos normalmente
presurizados), de forma tal que se garantice la activación de la secuencia de paro de las unidades ante una condición de anormalidad, bien sea en el proceso o por mal funcionamiento de la instrumentación. l.
En caso de falla del suministro de gas o de la energía eléctrica, los dispositivos de regulación y protección deberán adoptar una posición que origine el paro seguro de las unidades.
m. Se deberá colocar mensajes de protección en los equipos o áreas donde exista amenaza o riesgo para el personal de mantenimiento y operaciones. n. Se deberá proveer la adecuada y suficiente instrumentación para permitir una fácil operación, control y supervisión de los procesos. Los instrumentos asociados a protecciones deberán estar conectados a su propia toma de proceso, y deberán ser completamente independientes de las señales de los instrumentos para control y prealarmas. o. Las tuberías de proceso deberán estar provistas de indicadores locales de presión. p. Toda la instrumentación de campo será electrónica de características para transmisión de señales analógicas, discretas y/o binarias. q. Los materiales y la construcción de las partes de instrumentos y accesorios que puedan entrar en contacto con el medio del proceso deberán ser apropiados para dicha aplicación.