GARCIA 82 IGNACIO CARMONA
II.2. Características particulares del proyecto 1 Programa General de Trabajo
II.2.4. Etapa de Construcción
Las etapas de construcción que se seguirán son las siguientes: Apertura y ampliación del derecho de vía.
Excavación de zanja. Manejo de ductos. Tendido.
Alineado.
Clasificación del procedimiento de soldadura. Cruce de arroyos y ríos.
Cruce de carreteras y vías férreas. Aplicación de pintura
Tappin para interconectar la línea nueva a la línea regular de trasporte de gas natural Pruebas de hermeticidad
Limpieza interior. Pruebas hidrostáticas. Bajado y tapado.
Limpieza y reacondicionamiento del derecho de vía. Limpieza final del derecho de vía.
Fuera de operación del tramo actual del ducto de 48” D.N. de Cempoala – Santa Ana en el tramo de 68+000 al 88+000.
Apertura y ampliación del derecho de vía
El derecho de vía debe de estar libre de árboles, arbustos y plantas, por lo que se realizará el desmonte y desenraíce, dejándolo de esta manera libre de madera, leña, basura y raíces; para que 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 sepa- rada del resto del material producto de la excavación. Al finalizar el tapado de la zanja, la capa vegetal se tirurará y se dispersara para facilitar su integración del suelo.
Excavación de zanja.
La zanja donde se alojará la tubería tendrá un profundidad de 2.22 metros y un ancho de 1.52 me- tros, se dejará una plantilla de 0.10 metros la cual será una superficie uniforme conservándose en perfectas condiciones. El colchón que se tendrá para este fin es de 0.90 metros.
Manejo de los ductos
Tener cuidado en el manejo y almacenamiento de los tubos, recubrimientos, válvulas y conexio- nes, así como demás componentes para evitarles daños.
Para el transporte de los tubos se seguirán las prácticas recomendadas: API-RP-5L1, API-RP-5L5 y API-RP-5L6.
En el caso de que el tubo sea recubierto en patio o en fábrica, se tomarán las precauciones ade- cuadas para evitar daños al recubrimiento durante el acarreo, maniobras de levante y colocación en el derecho de vía. No se permitirá que el tubo caiga y golpee contra objetos que lo abollen, aplasten, corten, ranuren o dañen el recubrimiento.
Daños a elementos prefabricados y al tubo: los tubos y elementos prefabricados se inspeccionarán antes de su instalación. El pandeo, abolladuras, aplastamiento, arrancaduras, ranuras y todos los defectos de ese tipo, deberán ser evitados, reparados o eliminados de acuerdo a lo siguiente: Las abolladuras, acanaladuras, arrancaduras y quemaduras de arco eléctrico, serán eliminadas mediante la aplicación de los procedimientos establecidos en API-SPEC-5L, o por esmerilado; siempre y cuando el espesor remanente no sea menor al permitido por la especificación del mate- rial.
Cuando no sea posible satisfacer las condiciones descritas en el inciso anterior, se eliminará la porción dañada en forma de carrete; debido a que no se permite la inspección de parches.
Las ranuras y laminaciones en los extremos del tubo no repararán. El extremo dañado debe remo- verse como carrete y biselando nuevamente el extremo del tubo.
Los tramos dañados o aplastados serán eliminados.
Una abolladura que contenga un concentrador de esfuerzo, tal como una arrancadura, acanaladu- ra o una quemadura causada por arco, se removerá cortando la porción dañada del tubo en forma de carrete.
Todas las abolladuras que afecten la curvatura del tubo en la soldadura longitudinal o circunferen- cial, serán removidas como se indica en el inciso anterior. La inspección de parches, refuerzos sobre puestos o la reparación de las abolladuras por medio de golpes en el interior, no se permite en tuberías destinadas a operar a un esfuerzo tangencial de más del 20 % de la resistencia míni- ma especificada a la cedencia del tubo.
La parte del tubo que contenga arrugas debe ser eliminada, cortando éste en forma de carrete; a excepción de las ondulaciones o deformaciones que se provoquen en la superficie del tubo del lado cóncavo de la curva y las cuales nunca deben exceder de 3.18 mm (1/8") de profundidad, (medida esta entre una cresta y el valle adyacente).
Tendido.
El tendido de tubería se realiza acomodando los tubos a lo largo del derecho de vía uno tras otro pero traslapados entre 5 y 10 cm., paralelos a la zanja del lado del tránsito del equipo a una dis- tancia fija desde la zanja, sin provocar derrumbes. Esta operación se efectúa sin que los tubos sufran ningún daño.
Alineado.
Esta operación se efectúa juntando los tubos extremo a extremo para preparar el ducto que se coloca paralelo a la zanja, dejando constituida la junta con la separación y alineamiento entre tu- bos indicado en los procedimientos de soldadura, y manteniendo fijos los tubos mientras se depo- sita el primer cordón de soldadura. El ducto que se va construyendo debe ser colocado sobre apo- yos, generalmente sobre polines de madera, dejando un claro de 40 cm mínimo entre la parte inferior del tubo y el terreno con el propósito de tener espacio para finalizar la soldadura, así como para ejecutar después las fases de prueba y las operaciones de protección mecánica. Se debe verificar que al ir alineando las costuras longitudinales, se traslapen dentro del espacio superior de un ángulo de 30º a cada lado del eje vertical. El espacio entre biseles debe ser conforme al proce- dimiento de soldadura.
Clasificación del procedimiento de soldadura
Los procedimientos de soldadura, así como los soldadores que ejecuten estas labores en el cam- po, serán calificados de acuerdo a lo establecido por el código ASME Boiler and Pressure Vessel Code sección IX o por el estándar API-104 Standard for Welding Pipelines and Related Facilities. Los soldadores deben realizar las pruebas apegadas a los procedimientos establecidos.
Para la unión del libramiento con la línea regular se requiere sacar temporalmente de operación el ducto y la forma que se seguirá será la que se describe a continuación:
Antes de iniciar la aplicación de soldadura en la línea, se calificará el procedimiento, de tal forma que se garantice que la soldadura tenga las propiedades mecánicas apropiadas:
• No presentar grietas • Penetración adecuada
• No presentar quemaduras del material base
• Buen acabado
• No presentar defectos
• La reducción del tamaño del cordón al final de éste, no debe ser mayor a 0.79 mm ó 2.5% del espesor de la tubería, el que resulte menor y no debe ser mayor a 50.8 mm en 304.8 mm (12") de longitud de tubería.
• Conservar al mínimo el alambre de aportación dentro del tubo cuando se aplique soldadura automática o semiautomática.
La calidad de la soldadura debe ser determinada por pruebas destructivas
Los detalles de cada procedimiento serán anotados en registros, donde se concentren los resulta- dos completos de las pruebas realizadas al procedimiento.
• Los materiales, tubos y conexiones de tuberías deben cumplir con API SPEC, 5L y otros mate- riales de especificaciones ASTM, acero al carbono agrupados según el límite mínimo de ce- dencia 2,950 Kg/cm2 y menor de 4,220 Kg/cm2; además de comprobar la compatibilidad de las propiedades metalúrgicas de los metales base y relleno, tratamientos térmicos y propiedades mecánicas.
• Diseño de ranuras, formas de la ranura y ángulo del bisel, tamaño de la cara de la raíz y aber- tura entre raíces o espacio entre miembros a tope.
• Forma y tamaño del cordón de soldadura metal de aporte y número de cordones.
• Características eléctricas, corriente y polaridad, tensión y corriente para cada electrodo, sea varilla o alambre.
• Características de la flama, neutral, carburizante, oxidante, tamaño del orificio en antorcha tipo, para cada tamaño de varilla o alambre.
• Posición de rolado o soldadura de posición fija.
• Dirección de soldadura, vertical hacia arriba o hacia abajo.
• Tiempo entre pasos, tiempo máximo entre terminación de cordón de fondeo y principio del se- gundo cordón; tiempo máximo entre la terminación del segundo cordón y el principio de otros cordones.
• Remodelación del alineador después de completar el 100% del fondeo. • Limpieza de las herramientas motrices y de mano.
• Pre y poscalentamiento. Revelado de esfuerzos, métodos temperatura, métodos de control de temperatura y fluctuación de temperatura ambiente.
• Gas protector y gasto. • Fundente y protector. • Velocidad de recorrido.
• Dibujos por láminas separadas, mostrando la ranura y secuencia de los cordones de soldadu- ra, junto con los datos tabulados según el diámetro y espesor de pared del tubo, el diseño de la junta, el metal de aporte, número de cordones y las características de la corriente eléctrica o de la flama.
Pruebas de calificación de soldadores
Toda persona que forme parte del equipo de soldadores debe estar calificado con el procedimiento que se aplicará.
- Antes de realizar los trabajos de soldadura todos los soldadores serán evaluados
- El soldador debe aplicar la misma técnica indicada en el procedimiento de soldadura, el cual deberá estar previamente aprobado por el representante de un compañía certificadora. - La calificación del soldador se hará en presencia de un representante de la compañía cons-
tructora.
- Un soldador debe calificarse realizando una prueba en partes de tubo, carretes o en tramos completos de tubo.
- La calificación del soldador debe ser de tipo simple y múltiple.
Cruce de arroyos o ríos
Los cruces con ríos y arroyos se consideran problemas especiales en la instalación de los siste- mas de tuberías de transporte, debido a los diversos problemas que se presentan durante su dise- ño e instalación y que requieren de estudios especiales para su solución.
Instalación bajo el agua.
El diseño de los cruces subfluviales en ríos o arroyos está basado en la información obtenida de los estudios de campo y del análisis de los principales factores de diseño tales como:
a) Estudios:
- Estudios geotécnicos b) Factores de diseño: - Flotación - Velocidad de corriente - Turbulencia - Socavación y azolve - Desplazamiento de riberas - Transporte de materiales - Cambios de temperatura - Calado de embarcaciones - Corrosión - Dragado - Instalación
Los factores anteriormente mencionados serán analizados detalladamente, para garantizar que la tubería sea estable bajo la acción de las fuerzas originadas por dichos factores y evitar accidentes que pongan en peligro la seguridad del público y la contaminación de los ríos.
En general, el diseño de los cruces subfluviales en ríos en los sistemas de tuberías de transporte, presenta el siguiente arreglo: tubería de transporte principal tuberías de desvío (by-pass), interco- nexión de tuberías principales y de desvío, válvulas de bloqueo y uniones con la tubería de la línea regular.
Son varios los métodos de instalación de tubería en los cruces con ríos y arroyos, entre los princi- pales podemos mencionar lo siguientes:
- Método de flotación negativa. - Método de fondo preconstruido.
- Método de perforación direccional controlada.
El método seleccionado para la instalación, será aquel que satisfaga lo mejor posible los factores siguientes: eficiencia, seguridad y economía. El procedimiento de instalación depende del método seleccionado, pero en general constan de las fases siguientes.
- Trabajos preliminares - Caminos de acceso - Trazo del cruce
- Construcción de plataformas de lanzamiento y recepción
- Transporte de maquinaria, equipo, tubería y materiales para la construcción - Fabricación de lingadas.
- Dragado de la zanja
- Instalación de la unidad de tracción - Lanzamiento de la lingada - Interconexión de líneas - Relleno de zanja - Prueba hidrostática - Protección de válvulas - Limpieza final
Se deben de tomar las precauciones necesarias durante la instalación, para limitar los esfuerzos de tal forma que se encuentren por debajo del nivel que produce el pandeo o aplastamiento debido al ovalamiento de la tubería.
La instalación de los sistemas de tuberías de transporte en los cruces con vías de comunicación requieren de diseños específicos y particulares por el riesgo que representan para el público y pa- ra los vehículos que los transitan. Los cruces con vías de ferrocarril, se realizarán enterrando el ducto para tener un colchón de amortiguamiento de 3 metros.
Para realizar los cruzamientos carreteros, se usará sistema de zanja, de tal manera que la tubería de protección quede como colchón mínimo de 3 metros, contados a partir del nivel del pavimento.
Aplicación de la pintura
La pintura primaria se puede aplicar con brocha, por aspersión o con máquina; debiendo ser uni- forme, libre de chorreaduras, goteo, discontinuidades de espesor, puntos desnudos o cualquier otro defecto que interrumpa dicha uniformidad. Las superficies pintadas deberán protegerse contra la humedad, lluvia, polvo o cualquier materia extraña mientras se aplica el esmalte. Los tiempos mínimo y máximo de secado de pintura o el periodo para aplicar el esmalte estarán de acuerdo con su instructivo; si el esmalte no se aplica dentro de los límites de tiempo después de pintar, el tubo debe ser pintado con una nueva capa de pintura primaria ligera.
Tappin para cambia la línea nueva a la línea regular de trasporte de gas natural
El tappin para el cambio de la línea nueva se realizará conforme a lo establecido a la norma CID- NOR-N-SI-0001 Requisitos mínimos de seguridad para el diseño, construcción, operación, mante- nimiento e inspección de ductos de transporte, en el punto 6.4.4. Esta operación contempla la perforación de 4 puntos en el ducto, por cada obra de interconexión, en los dos extremos se colo- carán las válvulas plug, y en los internos se colocarán las válvulas para el control del by pass. Una vez conectado el by pass se procederá a inertizar la línea y cortar el tramo en el que se colocará la interconexión, para posteriormente retirar las válvulas de bloqueo y colo
car en su lugar bridas ciegas. (El procedimiento y elementos a utilizar se especifican en los planos de interconexiones ver anexo 12.)
Pruebas de hermeticidad
Al terminar las fases de soldadura e inspección radiográfica en la construcción de una tubería, ésta se someterá a una prueba de hermeticidad en los tramos que se ha dividido a construcción de la línea regular.
Una vez realizada la operación de limpieza de la tubería, debe efectuarse la prueba de hermetici- dad de las soldaduras de campo del mismo tramo, cortando la trampa de recibo y substituyéndola por un tapón hecho también del mismo tubo; tanto las trampas como los tapones se sueldan y se cortan de los tubos o la tubería. Esta prueba se llevará a cabo presionando con aire la tubería a 7.03 Kg/cm2 para inspeccionar con jabonadura las juntas circunferenciales con el fin de localizar fugas. Los extremos de la tubería deben quedar biselados para poder efectuar los empates; poste- riormente, para evitar que penetre basura o animales en la batería, se deben cubrir los extremos abiertos con las tapas apropiadas o capucha y no removerla hasta comenzar de nuevo la soldadu- ra. En caso de presentarse fugas, una vez reparadas se repetirá la prueba.
Limpieza interior y pruebas
La limpieza interior y pruebas consisten en lo siguiente:
La limpieza interior no se iniciará si no se han reparado las soldaduras defectuosas, después de lo cual se correrá por el interior de la tubería un diablo para limpiar y desprender materias que pue- dan formarse como resultado de la aplicación de la soldadura en la junta entre tubos.
Un diablo de limpieza consiste de un centro tubular o ciego de acero, que sostiene en cada extre- mo, una copa de hule entre dos discos de acero y al frente, un disco de acero a 95% del tamaño del diámetro interior, el cual debe usarse para verificar las dimensiones interiores del tubo.
La limpieza interior del ducto se realizará de acuerdo al número de corridas para dicho fin. Se co- rrerán los diablos de limpieza impulsados por aire en secciones de tubería de 5 kilómetros de lon- gitud como máximo, colocando en el extremo corriente arriba de la tubería, una trampa de diablo removible hecha del mismo tubo para alojar el diablo e introducirlo después a la tubería; se deberá
contar con las conexiones necesarias para inyectar aire a presión utilizando una compresora con la capacidad apropiada. En la corriente abajo del tramo de la tubería, se colocará otra trampa re- ceptora con un tubo perforado para que se expulse el aire que desaloja el diablo en la línea. Am- bas trampas se sueldan a la tubería y se cortan después, para seguir utilizando las trampas en los tramos subsecuentes.
Debe controlarse el paso de diablos a lo largo de las líneas. Si llegara a atorarse, se debe cortar la tubería, sacar el diablo, reparar la tubería, anotar las causas y volver a correr el diablo.
Cuando la línea este totalmente terminada, se procederá a realizar la prueba hidrostática, la cual se realizará con todas las válvulas y demás accesorios instalados; así como efectuadas todas las conexiones necesarias. Esta prueba generalmente se realiza por tramos, los cuales no deben ex- ceder de 5 Km y con una duración de no menos de 24 horas. Durante el tiempo que se mantenga la presión de pruebas, se debe recorrer cuidadosamente la línea para localizar las fallas que llega- ran a presentarse.
El registro gráfico de la presión de prueba hidrostática será firmado como constancia, por el repre- sentante de la Secretaría de Energía y las dependencias de construcción, mantenimiento y opera- ción del ducto.
Terminada la prueba hidrostática se procederá a correr cuando menos 5 veces los "diablos" del tipo adecuado, para desplazar el agua que haya quedado alojada en la tubería; especialmente en columpios y partes bajas. Estos diablos serán corridos a una velocidad de 6-9 Km. por hora, con el fluido que indique y proporcione Petróleos Mexicanos
Prueba hidrostática
Después de la operación de bajado, tapado y realización de los empates con las obras especiales, deberá verificarse sus esfuerzos tangenciales sean igual o mayor al 30% de la resistencia mínima especificada a la cedencia de la tubería, por lo que deben ser sometidos a una prueba hidrostática con una duración mínima de 2 horas para comprobar su resistencia después de terminada su construcción y antes de ser puesta en operación, utilizando como fluido el agua neutra y libre de partículas en suspensión (que pase por una malla de 100 hilos por pulgada).
Debe correrse un diablo delante del fluido con una placa de acero calibradora del circulo interior, impulsado por el fluido. El diablo será seguido por los trabajadores a lo largo del trayecto, a fin de localizarlo todo el tiempo.
Una vez llena la tubería y exenta de aire, se aplicara una presión especificada durante una hora, sin que se presenten variaciones sensibles de presión. Después de ser abatida hasta el 50% y vuelta a subir al 100%, se mantendrá hermética la tubería durante 24 hrs, usándose un registrador gráfico de presión y temperatura. Si presenta pérdidas de presión por fallas de la tubería, éstas deberán ser reparadas y se repetirá la prueba.
La presión de prueba debe ser aquella que produzca un esfuerzo tangencial igual al 90% de la resistencia mínima especificada a la cedencia correspondiente y se calcula como sigue:
Ph= 2(0.9R)t / D en donde:
Ph = Presión de prueba en lb/pulg2
R = Resistencia mínima especificada a la cedencia en lb/pulg2, multiplicada por E (eficiencia de junta soldada)
D = Diámetro nominal exterior en pulgadas. t = Espesor de pared en pulgadas.
Ningún elemento que forme la tubería deberá tener una resistencia menor al material de los tubos; a fin de que todo el sistema resista la prueba hidrostática especificada para la tubería.