Cinco riesgos geológicos que puede afrontar con un enfoque de gestión de la integridad

La gestión de las amenazas geológicas forma parte del panorama general de la gestión de la integridad de las tuberías, que comienza durante la fase de diseño. Una vez conocidas las características geológicas del terreno, se determina el trazado óptimo de la tubería, lo que ayuda a evitar los peligros geológicos en la medida de lo posible. Esto no siempre es factible, ya que, aparte de las amenazas ya identificadas y debido a las condiciones ambientales, pueden surgir amenazas adicionales a lo largo de la vida útil de los activos que podrían poner en grave peligro la integridad de la tubería. Por lo tanto, la mitigación de riesgos comienza con la correcta identificación de cualquier amenaza geológica, seguida de la pronta aplicación de las medidas de mitigación adecuadas.

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Las amenazas geológicas que suelen causar más daños a las tuberías son: desprendimientos de tierra, desprendimientos de rocas, avalanchas, socavones, movimientos sísmicos, cruces de ríos, inundaciones, actividad volcánica y erosión de la superficie del suelo y relleno.

Deslizamientos de tierra

Los riesgos geológicos más comunes son los deslizamientos de tierra, que también pueden asociarse a corrimientos, ya que la aparición de este fenómeno es el resultado del desmoronamiento o caída del suelo por gravedad en determinadas zonas. Los deslizamientos pueden producirse en laderas con pendientes inferiores al 10%. La diferencia en pendientes superiores radica en la velocidad del movimiento y la cantidad de suelo desplegado. Los principales factores que provocan los desprendimientos son la variación de la pendiente de la ladera y los cambios provocados por la lluvia, que pueden causar la separación de la capa de suelo del lecho rocoso. En resumen, un deslizamiento es el deslizamiento de una masa de suelo inestable sobre otra masa de suelo estable a través de una superficie de escaso espesor.

Cruces de ríos

Los cruces de ríos también se consideran una amenaza para las tuberías. Aunque las tuberías están enterradas bajo el lecho del río, fenómenos como las inundaciones y las lluvias torrenciales pueden provocar la socavación del lecho, es decir, la erosión de las riberas, dejando la tubería al descubierto. En este caso, el principal problema es la oscilación producida por el flujo de agua sobre la tubería. De forma inadvertida, puede producirse una rotura y, si el producto transportado es líquido, los daños causados pueden provocar la contaminación del agua.

Fallas geológicas

Otra gran amenaza para las tuberías son las fallas geológicas. Éstas pueden producir desplazamientos bruscos del terreno o sobreesfuerzos, que también pueden provocar roturas. Esta amenaza tiene una ventaja sobre las demás, porque, en cierto modo, es posible estar preparado de antemano, ya que la dirección y el tipo de movimiento se ajustan al movimiento tectónico de la zona en la que se encuentra la tubería. En caso de que la trayectoria del ducto atraviese una zona con presencia de fallas geológicas, se pueden diseñar con anticipación medidas específicas de mitigación.

Liquefacción

La licuefacción ocurre principalmente durante movimientos sísmicos donde un terremoto provoca temporalmente un cambio en la presión del agua que se encuentra en los poros del suelo, causando un estado líquido momentáneo que puede ocasionar que los ductos comiencen a flotar al perder su adherencia al suelo; esto puede ocasionar movimientos laterales. Por tanto, una vez restablecido el estado sólido del terreno -y si la tubería no se encuentra en la posición inicial en la que fue enterrada- podrían generarse mayores cargas externas.

Hundimientos

Los hundimientos se producen principalmente donde existen cavidades bajo la trayectoria de la tubería y el terreno. Debido a las condiciones de humedad o a ciertos movimientos de tierra, ésta se afloja y deja al descubierto todo el espacio de la cavidad. Estas cavidades pueden crearse de forma natural o artificial (por ejemplo, por minas abandonadas). Tras fuertes periodos de lluvia, inundaciones o movimientos sísmicos, se generan condiciones que llevan a que estas cavidades se aflojen y provoquen socavones.

¿Y ahora qué? La amenaza es real: elabore un plan para gestionarla

Después de definir los principales riesgos geológicos, podemos pasar a su fase de gestión, tanto durante la etapa de diseño como durante la explotación de las tuberías. Las nuevas normas ISO establecen claramente que el proceso consta de las siguientes fases: identificación, evaluación y mitigación.

Fase de diseño

En la fase inicial de diseño, los ingenieros de integridad de tuberías identifican todos los peligros geológicos potenciales. Una vez completada esta etapa, proceden a la etapa de evaluación, en la que se evalúa el riesgo de todos los peligros potenciales y, en función del nivel de gravedad, se pueden utilizar distintos enfoques de evaluación del riesgo con el objetivo de reducir al máximo los niveles de riesgo en el diseño final. Todos los esfuerzos en la reducción de los niveles de riesgo en esta fase contribuyen a maximizar el valor de los activos a lo largo de su ciclo de vida.

Fase operativa

En la fase operativa del ducto, la gestión de los peligros geológicos sigue el mismo esquema: identificación de peligros, evaluación y control. Para identificar nuevas amenazas geológicas, los ingenieros de integridad se basan en datos de campo y en datos recogidos por una unidad de medición inercial (IMU) instalada en la herramienta de inspección en línea (ILI). Utilizando estos datos en combinación con las estimaciones estructurales, podemos determinar si la tubería está operando en condiciones seguras o se requieren acciones de mitigación para continuar la operación. Las inspecciones en línea con datos de IMU proporcionan distancias de registro a lo largo del recorrido, lo que nos permite detectar el movimiento de la tubería comparando dos inspecciones y también determinar los niveles de carga y tensión en la tubería basándonos en la flexión de la tubería. Otras tecnologías de control disponibles son la detección por satélite y la detección por fibra óptica, dos tecnologías que también pueden utilizarse como medidas preventivas porque pueden detectar el inicio del movimiento -especialmente la detección por fibra óptica-, aunque son muy complejas en cuanto a instalación e interpretación de datos. Una vez detectadas las anomalías, analizados los datos y finalizado el trabajo de campo, se plantean acciones de mitigación si fuera necesario.

Por último, se continúa con el seguimiento de las anomalías y se establece una estrategia que ayude a conocer la verdadera naturaleza de las amenazas para comprender o anticipar cómo varía la carga del ducto en función de los posibles movimientos resultantes. Actualmente existen varias técnicas y tecnologías para supervisar los movimientos del terreno, pero la tecnología que nos permite supervisar las tuberías con frecuencia es la IMU instalada en las herramientas ILI. La obtención de datos IMU a través de las ejecuciones ILI es la forma más rápida de detectar nuevos eventos o movimientos que pueden no ser obvios a la inspección visual. También podemos utilizar la tecnología IMU para comprobar el movimiento de las tuberías tras fuertes lluvias o inundaciones, principalmente en zonas sensibles. Para que la operación resulte más rentable, los pigs de limpieza pueden equiparse con tecnología IMU durante las limpiezas de mantenimiento programadas regularmente o en recorridos independientes. Pueden funcionar a altas frecuencias, por lo que las anomalías pueden detectarse poco después de que se produzcan. Por lo tanto, si la tensión de la tubería se está acumulando, puede detectarse y corregirse antes o en una fase temprana, garantizando la seguridad de la operación de la tubería.

La norma internacional ISO 20074 propone una gestión estructurada de las amenazas geotécnicas que, junto con las tecnologías de monitorización más avanzadas, permite a los operadores reducir los riesgos de la operación de tuberías en aquellas zonas que son especialmente susceptibles a estos fenómenos naturales.