Reparación de tuberías críticas
Impacto de un "río atmosférico" en el sistema de ductos críticos de un operador y medidas adoptadas para restablecer las operaciones
El 14 de noviembre de 2021, una enorme tormenta -denominada específicamente río atmosférico- descargó precipitaciones récord sobre amplias zonas de la Columbia Británica (Canadá). Miles de personas se vieron obligadas a abandonar sus hogares, otras quedaron atrapadas en carreteras cortadas y varias ciudades quedaron completamente aisladas. La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica define un río atmosférico como
... regiones relativamente largas y estrechas en la atmósfera -como ríos en el cielo- que transportan la mayor parte del vapor de agua fuera de los trópicos. Estas columnas de vapor se mueven con el tiempo, transportando una cantidad de vapor de agua aproximadamente equivalente al flujo medio de agua en la desembocadura del río Mississippi. Cuando los ríos atmosféricos tocan tierra, a menudo liberan este vapor de agua en forma de lluvia o nieve.
Cuando este río atmosférico en particular tocó tierra, provocó daños catastróficos. En este estudio de caso, nos centraremos en el impacto sobre el sistema de tuberías críticas de un operador y en las medidas adoptadas para restablecer su funcionamiento.
Antecedentes
ROSEN Canadá ha trabajado con Trans Mountain, anteriormente Kinder Morgan Canadá, desde 2009. Durante este tiempo, la mayor parte de nuestro trabajo ha implicado la utilización de nuestros Servicios de Diagnóstico para la inspección de sus activos de tuberías e instalaciones, incluyendo la mayoría de nuestras tecnologías de detección de grietas y corrosión, junto con servicios de mapeo y enrutamiento. Durante este periodo se han inspeccionado más de 10.000 km de tuberías. ROSEN y Trans Mountain han desarrollado a lo largo de los años una sólida relación basada en un rendimiento excepcional del servicio, la confianza común y la persecución de objetivos mutuamente beneficiosos. Un ejemplo significativo de la confianza que Trans Mountain ha depositado en ROSEN es el éxito de la inspección del tramo Hinton-Hargreaves de la NPS 30, que supuso un gran reto, durante sus trabajos de reactivación. Este proyecto incluyó un complemento completo de servicios ROSEN de grietas, corrosión y geometría impulsados por nitrógeno, en el que se requirieron estudios de viabilidad en profundidad y modelos de simulación para validar el plan operativo propuesto y las herramientas seleccionadas. Más recientemente, la colaboración se ha ampliado y reforzado de forma significativa mediante la realización de una serie de evaluaciones de integridad críticas y urgentes en respuesta a un importante fenómeno meteorológico, que planteó a Trans Mountain importantes retos de reparación para garantizar la integridad de sus activos de ductos.
Este caso se centra en las evaluaciones de ingeniería de integridad realizadas por ROSEN para ayudar al cliente a reparar el sistema de ductos tras la tormenta. Hubo una enorme cantidad de trabajo fuera de esto - incluyendo pero no limitado a la topografía, los esfuerzos en la zanja y pruebas no destructivas - con el fin de reparar el daño y reiniciar la tubería.
Entonces, ¿qué pasó?
16 de noviembre de 2021: En respuesta a la previsión de fuertes lluvias y condiciones climáticas extremas, Trans Mountain llevó a cabo con seguridad un cierre preventivo de la tubería. El ducto en cuestión es una pieza de infraestructura crítica para la Columbia Británica y el Estado de Washington que suministra tanto productos refinados como petróleo crudo, lo que refuerza la importancia de mantener la seguridad como máxima prioridad y, al mismo tiempo, ejecutar el reinicio de la línea lo antes posible para mantener esa arteria para las regiones afectadas. La parada provocó una crisis energética en la Columbia Británica e inició la parada de mayor duración desde la construcción del ducto en 1953.
17 & 18 de noviembre de 2021: La línea de negocio de Sistemas y Servicios Educativos de ROSEN organizó un curso en línea de dos días llamado "Los Fundamentos de la Evaluación de Defectos". El curso abarcó una serie de amenazas a la integridad y los procedimientos de evaluación subsiguientes; uno de los temas fue la deformación por flexión. Un colega de Trans Mountain asistió al curso, lo que influyó positivamente en su conocimiento de las capacidades de ROSEN para ofrecer apoyo en la situación resultante.
21 - 26 de noviembre:El ducto permaneció cerrado hasta que se llevaron a cabo evaluaciones de ingeniería detalladas, se tomaron medidas correctoras cuando fue necesario y el Regulador Canadiense de la Energía (CER) dio su aprobación. Durante el período de cierre, el ducto permaneció en condiciones de seguridad estática y no hubo indicios de fugas de producto ni de daños graves en la tubería.
El equipo de integridad de ductos de Trans Mountains colaboró con ROSEN para llevar a cabo las evaluaciones de escritorio. ROSEN colaboró en las evaluaciones de ingeniería y proporcionó apoyo y orientación a los equipos de campo. El Departamento de Ingeniería y la línea de negocio de Servicios de Integridad de ROSEN apoyaron a Trans Mountain no sólo en las propias evaluaciones, sino también en la presentación de las mismas al CER. ROSEN Canadá y ROSEN Reino Unido prestaron apoyo a Trans Mountain las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
Durante las fuertes inundaciones, algunas carreteras principales quedaron completamente arrasadas y el terreno que rodeaba el ducto cedió por completo. Como resultado, había tramos de tramo libre, una sección de tubería expuesta involuntariamente que ya no está soportada por el suelo circundante. ROSEN ayudó a Trans Mountain con evaluaciones detalladas de la integridad de la tubería basadas en investigaciones sobre el terreno. Al mismo tiempo, un equipo de campo apoyó la tubería con plumas laterales, y comenzaron los trabajos monumentales para redirigir el flujo del río y construir bermas de protección para proteger la tubería en caso de otra inundación.
¿Qué podemos hacer sin una inspección?
Fue necesario considerar los modos de fallo de la tubería de tramo libre y determinar la credibilidad y la prioridad consecuente de cada amenaza. Se consideraron y discutieron con Trans Mountain amenazas como el pandeo, la fractura por tracción de defectos circunferenciales en la soldadura de la circunferencia y las vibraciones inducidas por vórtices. Se consideró que el pandeo y la fractura por tracción eran las más creíbles, y Trans Mountain inició una campaña de inspección visual de todos los puntos de los tramos libres en busca de indicios de pandeo, mientras que ROSEN inició la evaluación de los defectos circunferenciales.
Como parte del proceso para reiniciar el ducto de forma segura, era necesario calcular las longitudes seguras de los tramos libres, pero además, este ducto de 1953 contendría casi con toda seguridad defectos preexistentes en la soldadura de la circunferencia. Estos defectos podrían haber aumentado de tamaño y, además, podrían haberse iniciado otros nuevos debido a las tensiones axiales de flexión y al peso propio de la tubería a medida que se formaban los tramos libres. Para garantizar la integridad de las soldaduras de la circunferencia en las secciones con vanos, el CER sugirió una evaluación no destructiva (NDT) de todas las soldaduras de la circunferencia en las secciones con vanos.
Se consideró muy probable que la NDT identificara defectos en las soldaduras de la circunferencia; por lo tanto, ROSEN llevó a cabo una evaluación crítica de ingeniería (ECA) utilizando las metodologías EPRG Tier 2 y BS 7910, que tienen en cuenta los resultados de los cálculos de los vanos libres, para determinar las dimensiones de las anomalías que podían permanecer con seguridad en la tubería sin mitigación adicional. A continuación, se compararon las dimensiones de las anomalías obtenidas en la NDE sobre el terreno con las dimensiones aceptables calculadas por la ECA y se tomó en tiempo real la decisión de "reparar" o "no reparar".
Trans Mountain y el CER mantuvieron conversaciones periódicas sobre la reanudación segura de la explotación de la tubería. Los empleados de ROSEN fueron invitados por Trans Mountain a participar en una de estas reuniones como expertos en integridad del ducto para explicar la base de las evaluaciones y cálculos que habíamos realizado. Trans Mountain recibió la aprobación de la CER para volver a poner en marcha el ducto con una presión de funcionamiento reducida sobre la base de la evaluación de ingeniería de Trans Mountains, que incorporaba el apoyo de ROSEN. En un documento presentado por Trans Mountain en la Conferencia Internacional de Ductos (IPC) de 2022 se reconocía a ROSEN como proveedor de servicios que contribuyó al éxito de la nueva puesta en marcha del ducto: "El éxito del reinicio seguro del ducto de Trans Mountain tras 21 días de parada supuso un esfuerzo significativo y sostenido por parte de Trans Mountain Corporation y de una amplia gama de proveedores de servicios y tecnología. Los principales proveedores de servicios implicados en el contenido de este documento son ROSEN Integrity Services, T.D. Williamson, NDT Global y BGC Engineering."
De nuevo en acción
El reinicio se llevó a cabo con éxito el 5 de diciembre, después de 21 días sin flujo, tras la finalización de todas las evaluaciones, reparaciones y construcción de los movimientos de tierra de protección necesarios para que el ducto volviera a estar en servicio.
Aunque este proyecto fue de pequeña envergadura, centrado principalmente en aproximadamente 500 m de vanos libres en comparación con los esfuerzos civiles de rehabilitación masiva y otros trabajos necesarios como parte del proceso de reinicio, se entiende que los resultados de la ECA realizada por ROSEN permitieron a Trans Mountain reducir el tiempo para el reinicio de la tubería en 3 días.
La credibilidad técnica de ROSEN y su capacidad de reacción en un momento dado para prestar apoyo a uno de los ductos más críticos y de mayor repercusión de Canadá condujeron a una petición explícita del Vicepresidente de Ingeniería y Director de Integridad de Ductos de Trans Mountain para llevar a cabo una ECA de la soldadura de la circunferencia de todo el sistema de su ducto de 1.150 km de longitud.