Diseño, construcción y operación de tuberías

El desarrollo de un proyecto de tuberías se caracteriza por tres etapas sucesivas: diseño, construcción y operación. Durante estas etapas se deben considerar muchos factores, pues una vez instalada la tubería la flexibilidad de realizar algún cambio en los puntos de entrada o salida es limitada (Stewart, 2016). A continuación, se presenta una breve descripción de cada una de estas etapas.

1.2.1. Diseño de tuberías

Esta etapa se divide en tres fases (Stewart, 2016):

• Diseño preliminar: esta fase está limitada a la configuración del sistema, las necesidades de capacidad, el cálculo del diámetro y espesor de la tubería, la selección del material y de la protección contra la corrosión. Aquí también se realiza un estudio de factibilidad para determinar la viabilidad técnica del proyecto prospectivo. Los aspectos a evaluar son las limitaciones físicas, técnicas y regulatorias, así como las técnicas de instalación y los recursos requeridos, las áreas problemáticas potenciales, las estimaciones de capital y los costos operativos, entre otros.

• Diseño conceptual: en esta fase se elabora una estimación más detallada de los costos de inversión en materiales, construcción, operación y mantenimiento del sistema.

• Diseño detallado: esta fase comienza una vez que la inversión ha sido aprobada. El diseño detallado incluye la selección de la ruta y prospección, estudios de geología y suelo, estudios de riesgo y de impacto ambiental, la selección de materiales y del recubrimiento de la tubería, el diseño mecánico de la tubería (diámetro y espesor), un análisis hidráulico, tamaño y espaciamiento de las instalaciones de bombeo/compresión, entre otros factores (Pharris y Kolpa, 2007). Se debe realizar una evaluación minuciosa tanto de la ruta propuesta como del derecho de paso y del entorno natural circundante, con el fin de identificar las características únicas (infraestructura, poblaciones, ecosistemas, etc.) que deben protegerse a lo largo de la vida de la tubería (Ozzane, 2011c).

1.2.2. Construcción de tuberías

La construcción de un sistema de tuberías en tierra es una obra compleja que requiere de una gran inversión, pues se extienden a lo largo de muchos kilómetros atravesando diferentes zonas geográficas como montañas, ríos o zonas forestales, y deben ser capaces de soportar las variaciones estacionales de temperatura y clima (Interstate Natural Gas Association of America [INGAA], 2013). El costo de construcción es proporcional a la distancia que recorren, pero los gastos de mantenimiento suelen ser relativamente bajos. Esta etapa puede comenzar únicamente después de que se ha seleccionado la ruta, se han negociado los derechos de paso y obtenido los permisos ambientales, así como muchas otras acciones necesarias previas a la construcción.

La construcción de las tuberías se suele llevar a cabo en las épocas del año que ofrecen las condiciones climáticas más adecuadas (Pharris y Kolpa, 2007). Por ejemplo, en las zonas que están permanentemente húmedas las tuberías se suelen instalar durante el invierno cuando el suelo está congelado. Las tuberías que requieren cruzar por tierras de cultivo también suelen instalarse durante el invierno, para no interferir en las actividades agrícolas. Los métodos de construcción dependen de las características del terreno, la ubicación geográfica y el medio ambiente.

Las tuberías pueden instalarse bajo tierra, mientras que otros componentes como estaciones de bombeo/compresión se sitúan sobre el suelo. De hecho, la mayoría

de las tuberías se instalan bajo tierra, a una profundidad que varía dependiendo de la geografía local a lo largo de la ruta del sistema (Folga, 2007). La Tabla 1-1

muestra los requisitos de profundidad para los diferentes tipos de tuberías en suelos relativamente suaves. En los casos en que se requiera una mayor profundidad (e.g., cruces de cuerpos de agua, campos agrícolas y otras situaciones que lo justifiquen), las tuberías se suelen instalar entre 1,2 y 1,5 metros por debajo del suelo.

Tabla 1-1. Cobertura mínima para tuberías enterradas (ASME, 2002, 2004).

Ubicación de la ruta Para excavación normal

(m)

Tuberías de recolección (a) y de transmisión (b)

Áreas industriales, comerciales y residenciales 0,9

Cruces de ríos y arroyos 1,2

Zanjas de drenaje en carreteras y caminos 0,9

Otras áreas 0,75

Líneas de distribución

Áreas industriales, comerciales y residenciales 0,6

Caminos y calles 0,45

Propiedad privada 0,3

(a) _{Cobertura mínima en zonas de roca consolidada: 0,3 m; en cualquier otra área: 0,6 m.} (b) _{Cobertura mínima en zonas de roca consolidada: 0,6 m en áreas industriales, comerciales y} residenciales, así como en zanjas de drenaje en carreteras y caminos; en cruces de ríos/arroyos y en cualquier otra área: 0,45 m.

Por otra parte, la etapa de construcción también conlleva las siguientes actividades (Stewart, 2016): limpieza del derecho de paso, remoción de las capas superiores del suelo, excavación de zanjas y despeje de rocas, tendido y curvado de las tuberías, soldadura e inspección, revestimiento de la tubería, colocación de la tubería en la zanja, relleno y limpieza, así como otras consideraciones especiales de construcción (cruces de agua, carreteras, interferencias de servicios público enterrados o no, etc.). Una vez instaladas, se realizan pruebas hidrostáticas y ensayos previos a la puesta en marcha. Finalmente, las tuberías y las instalaciones asociadas se señalan con marcadores en la superficie para reducir la posibilidad de errores y accidentes (Wininger, 2011).

1.2.3. Operación de tuberías

Esta etapa se inicia con la puesta en servicio del sistema, lo cual es posible una vez que las tuberías se encuentran conectadas desde el origen de la instalación

(yacimientos) hasta los puntos de entrega finales. La operación de las tuberías implica la evaluación rutinaria de su condición física e integridad, con el fin de garantizar el funcionamiento seguro y confiable (Folga, 2007). La integridad de la tubería se determina a través de métodos de inspección directa y mediante el uso de herramientas de inspección interna.

Los métodos de evaluación directa implican la inspección visual y física de la tubería (Ozzane, 2011d). Los elementos que se inspeccionan son la protección catódica, el revestimiento, etc., para lo cual se seleccionan segmentos de la tubería y se examinan detalladamente. La evaluación directa suele hacerse también cuando se remueven secciones de la tubería por cualquier motivo, en actividades de reubicación e instalación de accesorios, etc. El derecho de paso de la tubería también se inspecciona periódicamente, ya sea a través de recorridos por tierra o aéreos. El objetivo es detectar cualquier decoloración en la vegetación (lo que podría indicar algún tipo de fuga), así como para localizar actividades inusuales en la zona que pudieran afectar la seguridad de la tubería (Pharris y Kolpa, 2007).

Las inspecciones internas de la tubería involucran el uso de pigs inteligentes para detectar condiciones anormales que eventualmente puedan ocasionar un fallo (Stewart, 2016). Estas anomalías pueden ser cambios en la geometría de la tubería, disminuciones en el espesor de la pared, grietas y defectos de fabricación. En cualquier caso, las anomalías detectadas deben evaluarse y repararse siguiendo la normatividad aplicable (ASME, 2002, 2004).