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ENERGÍA / MANTENIMIENTO EN DUCTOS DE DISTRIBUCIÓN DE GAS NATURAL EN NUEVO LEÓN / FERNANDO BERRA CORONA
Tabla 2. Dimensiones de los sistemas de contención utilizados en las secciones excavadas a cielo abierto
Dimensiones Proyecto Construcción del viaducto
Construcción del cuarto de ventilación
Diámetro de pilas (Ø pilas) 60 cm 60 cm 100 cm
Separación a ejes de pilas 60 cm 90 cm
Altura de nivel 1 (H1) 855 cm 800 cm
Diámetro de nivel 1 (Ø1)* 8 pulg 8 pulg
Altura de nivel 2 (H2) 505 cm 500 cm
Diámetro de nivel 2 (Ø2)* 12 pulg 8 pulg Altura de nivel 3 (H3) Ø nivel 3 (Ø3)* 180 cm Sin troquel 12 pulg Sin troquel
100 cm Sin troquel Sin troquel Sin troquel Sin troquel Sin troquel Sin troquel (*) En todos los casos, los troqueles fueron de acero A-36 (fy=2,530 kg/cm²) cédula 40. Casas Padre Mier CL Casas 6.62 CL ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org
15.68º 24.50
1.36 Túnel
Pozo de bombeo
Lutita fracturada Bomba sumergible
Figura 4. Pozo de bombeo inclinado con captación bajo el eje del túnel.
Estabilización modificada Mediante un análisis geotécnico en el cual se involucraron las condiciones del terreno observadas en el proceso de perforación de pilas y excavación de los primeros metros de terreno, se demostró la factibilidad de simplificar el sistema de contención al requerir pilas de 0.60 m de diámetro, pero separadas 0.90 m respecto a los ejes y dos niveles de troqueles de tubos de acero A-36 con diámetro de 8 pulgadas cédula 40, separados cada 3.60 m, uno a 5.00 m y otro a 8.00 m sobre el NME.
Excavación a cielo abierto para el cajón de la línea del metro Gracias a este sistema de contención fue posible aumentar la eficiencia del sistema constructivo sin deformaciones excesivas ni tendencias de falla o ineficiencia; se conservó así la seguridad y estabilidad de la excavación ejecutada. Sin embargo, el hecho de haber separado las pilas permitió que por el flujo de agua se produjeran dos desprendimientos de suelo de hasta 14 m³ entre las pilas, aunque fueron solventados rápidamente.
Excavación del cuarto de ventilación Partiendo de estas lecciones, para la construcción del nuevo cuarto de ventilación se decidió implementar un sistema de contención a base de pilas tangentes de 1.00 m de diámetro para evitar los desprendimientos de suelo en las paredes de la excavación. Por otro lado, se recurrió a avances de excavación cortos en sentido longitudinal, para eliminar la necesidad de troqueles, haciendo que las pilas contiguas recibieran los empujes del suelo a través de la trabe cabezal y comprimieran el suelo por excavar para que éste funcionara como puntal.
Sistema para abatimiento de aguas freáticas
El proyecto contemplaba la colocación de 92 bombas de baja potencia cada 4.00 m a lo largo del túnel, con todos los pozos verticales. Sin embargo, durante la obra se comenzaron a colocar bombas de mayor potencia cada 6.00 m, con lo que se disminuyeron tiempos y gastos de mantenimiento. Este cambio no produjo afectaciones importantes en la eficiencia del bombeo, y permitió una excavación segura.
Cuando se tenía un avance relativo de 75% de la excavación del túnel, se notaron algunas fisuras en las guarniciones de las banquetas sobre la Av. Padre Mier, evidencia de un hundimiento local de 9 mm y asentamientos diferenciales poco menores de 3 mm, causados por el mismo bombeo, lo cual se consideró dentro de los umbrales de deformación permisibles.
Por otra parte, para aumentar la eficiencia en el bombeo, la ubicación de las bombas debía ser colineal al eje del proyecto, pero había casas sobre éste, en la zona cercana a la conexión con la línea 2, y ello obligó a realizar pozos inclinados como el mostrado en la figura 4.
Conclusiones
La ingeniería de valor es una herramienta importante para la seguridad de las construcciones y el control de los costos, en particular en el campo de la geotecnia, pues es un efectivo proceso de ingeniería para enfrentar las incertidumbres comunes en el subsuelo.
Asimismo, permite obtener soluciones rápidas y prácticas a problemáticas de obra y obliga al trabajo conjunto de proyectistas, supervisores y constructores
Mantenimiento en ductos de distribución de gas natural en Nuevo León
El cumplimiento del objetivo de mantener en buen estado un ducto inicia con su construcción: todas las actividades que entraña conservar en buen estado la red de ductos se desarrollan siguiendo una serie de lineamientos, normas y prácticas recomendadas por organismos nacionales e internacionales.
FERNANDO
BERRA CORONA
Ingeniero mecánico electricista con experiencia en registros eléctricos para la búsqueda de hidrocarburos, exploración y perforación de pozos en empresas nacionales y extranjeras, así como en transporte y distribución de gas natural. El gas natural ha sido un combustible fósil esencial para la economía del estado de Nuevo León; ha proporcionado a los usuarios domésticos y a la industria calefacción, generación de energía eléctrica, fabricación de una innumerable cantidad de artículos y un uso intensivo en procesos industriales, en beneficio de la economía local y nacional; su uso ha hecho posible la exportación de productos hechos en México y ha posicionado al estado como un receptor inigualable de inversión extranjera y generador de riqueza (véase figura 1).
En la zona geográfica de Monterrey, la empresa distribuidora de gas natural por ductos ha abastecido desde 1927 a usuarios de tipo residencial, comercial e industrial; actualmente opera 3,690.45 km de tuberías.
Sistemas de distribución
El gas natural está compuesto principalmente de metano; a partir de la conciencia que ha cobrado la ciudadanía respecto al cambio climático, se ha puesto más atención a la necesidad de reducir emisiones de este elemento por fugas en las redes de distribución.
En la medida en que la población comparte las calles de numerosas ciudades con las redes de distribución de gas natural, se requiere el nivel más alto de seguridad,
Ductos 2” diámetro Ductos 4” diámetro Ductos 6” diámetro Ductos 8” diámetro Ductos 12” diámetro Ductos 18” diámetro
Figura 1. Alcance geográfico de ductos de distribución de gas natural en Monterrey.
confiabilidad y vigilancia, y tal coexistencia ha obligado a odorizar el gas mediante la adición de terbutil-mercaptano, que se vaporiza en la corriente de gas y fluye por las tuberías subterráneas para llegar a todos los extremos de los sistemas de distribución y permitir que, por el olfato, se detecten fugas rápidamente.
El sistema de tuberías subterráneas resulta la manera más segura y económica de distribución; se estima que así se transporta el 70% de petróleo, gas natural y LPG en escala mundial.
Legislación
Diversas entidades, como la Comisión Reguladora de Energía (CRE) y la Agencia de Seguridad, Energía y Ambiente (ASEA), en conjunto con los permisionarios, han hecho grandes esfuerzos para implementar nuevas reglas de operación para la prestación del servicio de suministro de gas; tal es el caso de la NOM-003ASEA-2016 para diseño, construcción, operación y mantenimiento, desmantelamiento y abandono de redes de distribución, y de la NOM-009-ASEA-2017, que permite administrar la integridad de ductos por los cuales fluye todo hidrocarburo para mantener una alta confiabilidad de las tuberías, gracias al mantenimiento a través de sistemas que permiten rastrear cualquier eventualidad y prever fallas durante la vida de los activos.
La empresa distribuidora de gas natural por ductos en el área de Monterrey cuenta con activos que, aunque datan de 1928, siguen operando. La explicación es que se cumple estrictamente con la normatividad, y a ello se suma la implementación de las mejores prácticas internacionales y el contar con personal calificado para todas las actividades de mantenimiento.
Mantenimiento
El principal método para mantener en buen estado un ducto inicia desde su construcción: la selección del espesor adecuado para la presión de operación máxima permisible, con un excedente para corrosión que es función del tiempo esperado de vida del ducto; identificación del tipo de recubrimiento adecuado para el terreno donde se colocará (el terreno es un electrolito: contiene un cierto grado de acidez, conductividad, humedad y bacterias sulfatorreductoras, que en conjunto determinan la tasa de corrosión, por lo que el tipo de recubrimiento y su diseño son cruciales); la bajada del ducto debe ser muy cuidadosa para no dañar el recubrimiento y permitir el contacto del metal con el suelo. Todas estas actividades se hacen siguiendo una serie de lineamientos, normas y prácticas recomendadas por organismos como la American Society of Mechanical Engineers (ASME), el American Petroleum Institute (API) y la National Association of Corrosion Engineers (NACE), por citar algunos. El elemento que contiene la tasa de corrosión al mínimo y permite que las tuberías sigan operando es la protección catódica mediante fuentes activas de corriente que se inyectan al ducto; ésta debe ser capaz de cubrir toda la longitud del ducto y las posibles fugas de corriente, y estar vigilada constantemente con programas de celaje en toda la zona. Esto aminora el efecto natural de la corrosión, donde el hierro de la aleación con que se fabricó la tubería busca volver a su estado natural como óxido de hierro (Fe3O4) (véase figura 2).
El mantenimiento es una actividad rutinaria. Su propósito es minimizar los costos de operación del sistema y maximizar su confiabilidad. Las actividades de mantenimiento se pueden dividir de forma básica en tres clases: mantenimiento predictivo, mantenimiento preventivo y mantenimiento correctivo (véase figura 3).
Como parte del mantenimiento preventivo, existen varias tareas: • Celajes o supervisiones en campo, que son cruciales para notar cambios en el terreno natural o en las vialidades y dan indicación de un daño de terceros al recubrimiento o al ducto.
Rectificador
Suelo
Tubería
Chatarra de hierro o grafito enterrada
Figura 2. Sistema de protección catódica para ductos metálicos enterrados.
Figura 3. Costos versus tiempo de vida de un sistema de ductos. Costo total
Costo total/Unidad de tiempo Costo de mantenimiento preventivo
Costo de fallas
Tiempo entre MP
