Inclinarse hacia atrás
Prolongación satisfactoria de la vida útil de una tubería en un deslizamiento activo
Las tuberías tienen una notable capacidad para sortear el enigma de la curvatura o la rotura. Aunque las tuberías contienen curvas intencionadas que se forman durante la fabricación (curvas fabricadas) y la construcción (curvas sobre el terreno), las tensiones y deformaciones asociadas a estas curvas suelen tenerse muy en cuenta durante la fase de diseño de la tubería. Sin embargo, las cargas imprevistas experimentadas durante la construcción o durante el servicio pueden inducir una flexión no deseada, dando lugar a tensiones o deformaciones que pueden superar los límites de seguridad.
Cuando se producen tensiones de compresión excesivas en el interior de una curva, pueden producirse pandeo y arrugas localizadas. Por otro lado, las tensiones de tracción en el exterior de una curva pueden provocar fracturas, sobre todo si hay una anomalía en la pared de la tubería, como grietas circunferenciales. Numerosos factores pueden provocar cargas de flexión, entre ellos los desprendimientos. En este caso, un operador experimentó un movimiento de tuberías en uno de sus activos debido a un deslizamientos de tierras. Esta tubería en concreto presentaba un riesgo añadido debido a su proximidad al cruce de un río. Esto tendría consecuencias mucho más graves en caso de fuga.
En todo el mundo, el sector de los oleoductos y gasoductos presta cada vez más atención a los programas de gestión de la integridad de las tuberías, sobre todo en lo que respecta a las que atraviesan riesgos geotécnicos e hidrotécnicos. Esta mayor atención se debe a varios incidentes notables relacionados con la rotura de tuberías. Reconociendo la importancia de mitigar los riesgos asociados con las fallas de tuberías relacionadas con peligros geológicos, varios operadores de tuberías han contratado a ROSEN como su socio de integridad.
ROSEN fue contratada para evaluar tres sitios de derrumbes que afectaron un total de seis tuberías operativas. Para el propósito de este caso, nos centraremos en un deslizamiento de tierra específico, a saber, el deslizamiento de tierra B, que está afectando activamente a tres tuberías operativas: Línea A, Línea B y Línea C.
El reto
En el caso del deslizamiento B, el deslizamiento se produce casi perpendicularmente a las tuberías, lo que provoca un movimiento horizontal de las tuberías en el rango de fluencia (menos de 5 mm al año). Se cree que el movimiento en el talud es principalmente estacional, y se ha identificado un límite distinto para el deslizamiento. Para conocer mejor el talud, se han instalado varios inclinómetros de talud y monumentos topográficos.
Hasta ahora, la integridad de la tubería se ha controlado mediante inspecciones recurrentes en línea con calibradores y unidades de medición inercial (IMU), así como con sistemas de teledetección. Además, se ha empleado instrumentación de taludes, incluyendo detección de cambios LiDAR, inclinómetros de taludes y monumentos topográficos. La instrumentación de los taludes indica un deslizamiento continuo del terreno dentro del rango de fluencia. Además, las evaluaciones realizadas mediante la deformación por flexión IMU y el análisis estructural de la tubería basado en el análisis de elementos finitos (FEA) revelan que las deformaciones (incluidas las de flexión y axiales) en la Línea A se están acercando a los límites de rendimiento, basados en un límite de deformación por tracción del 0,5% en la soldadura de la circunferencia.
Para mitigar el riesgo potencial de fallo de la contención, el operador solicitó a ROSEN que desarrollara una estrategia para aliviar la tensión en las tuberías. Además, solicitaron un examen de las opciones para reducir la carga futura sobre las líneas teniendo en cuenta los continuos movimientos del terreno.
Nuestra solución
Como conclusión, se determinó que lo más adecuado sería excavar una sección de cada tubería en el límite del desprendimiento y ejecutar un proyecto de alivio de tensiones. Este proyecto consiste en levantar las tuberías mediante bolsas de aire, lo que permite liberar las tensiones elásticas. El proceso de alivio de tensiones reduce eficazmente la carga ejercida sobre las tuberías por el movimiento del terreno. Se prevé que este enfoque permitirá al operador mantener las tuberías en servicio y garantizar su funcionamiento seguro durante un largo periodo, asegurando su funcionalidad durante muchos años.
Para medir y cuantificar con precisión la cantidad de alivio de tensión conseguido, se instalaron galgas extensométricas en lugares específicos donde el análisis estructural había indicado las mayores deformaciones previstas en caso de nuevos movimientos del terreno. Estas galgas extensométricas proporcionan mediciones de la tensión y la compresión como porcentaje del alargamiento en relación con la longitud original. Por ejemplo, si una barra de 10 cm se estira 0,1 cm, ha sufrido una deformación del 1%.
Utilizando galgas extensométricas, podemos determinar con precisión el grado de alivio de la deformación alcanzado y también establecer un medio para la monitorización remota de la deformación introducida en el futuro a medida que el deslizamiento continúe desplazándose. También se realizaron mediciones sobre el terreno del relleno, lo que permitió a ROSEN actualizar los cálculos del modelo estructural. Esta información actualizada facilitará la evaluación de la relación entre el movimiento continuo del terreno y la deformación de la tubería. Además, permitirá un seguimiento continuo del desarrollo de la deformación dentro de la tubería utilizando los medidores de deformación recién instalados.
Prolongación de la vida útil de las tuberías
En el transcurso de cuatro años, gracias a los esfuerzos de colaboración de varios equipos de ROSEN Canadá, apoyados por nuestros expertos mundiales, se han aplicado con éxito medidas de mitigación integrales para prolongar la vida útil de las tres tuberías afectadas por el deslizamiento activo. Estos esfuerzos abarcaron una serie de actividades, como estudios repetidos, análisis específicos del emplazamiento, control de la deformación y apoyo de ingeniería in situ. Al adoptar un enfoque proactivo y global de la integridad de las tuberías, ROSEN desempeñó un papel crucial para garantizar la seguridad y fiabilidad continuas de las tuberías afectadas.
La combinación de soluciones innovadoras de relleno y técnicas avanzadas de supervisión constituyó la piedra angular de unas estrategias eficaces de mitigación de riesgos. Estas medidas no sólo abordan los problemas inmediatos planteados por los deslizamientos de tierras, sino que también sientan las bases para la protección y el mantenimiento continuos de la infraestructura de tuberías en zonas propensas a este tipo de riesgos geológicos. La dedicación de ROSEN a las soluciones integrales subraya nuestro compromiso de salvaguardar las infraestructuras críticas y mantener los más altos estándares de integridad de los oleoductos.
Autor
Chris Holliday
Integrity Engineering Lead, ROSEN Canada