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Sintetizando:
Los ductos viven en el paisaje, y el paisaje no siempre es tan benigno u hospitalario como los operadores quisieran. Los acontecimientos climáticos extremos ocurren cada vez con mayor frecuencia, algunas áreas son susceptibles a terremotos o actividad volcánica y los ríos están cambiando constantemente. Los riesgos geológicos representan una gran amenaza para los ductos debido a que las cargas pueden ser difíciles de identificar, difíciles de predecir y extremadamente difíciles de controlar. Las cargas anormales pueden resultar en daños (o incluso fallas totales) en el ducto debido a fracturas por tensión o colapsos por deformación. En este artículo, Chris Holliday y Andy Young de ROSEN Group, Carrie Murray de Stantec Consulting Ltd. y Terri Funk de Husky Midstream General Partnership exploran cómo las evaluaciones de deformación y movimiento de ductos ayudan a identificar y mitigar las amenazas de los riesgos geológicos.
Después del incidente de una falla de contención en julio de 2016 en un ducto de 16 pulgadas de diámetro en la ladera sur del Río de Saskatchewan del Norte en Canadá, Husky completó un estudio exhaustivo para entender la falla y aprender de ella. La causa del incidente fue el movimiento del terreno debido a un complejo de deslave en la ladera. Un aspecto de este estudio fue efectuar un análisis estructural de la respuesta del ducto a la carga impuesta por el movimiento del terreno para minimizar el potencial de que un acontecimiento similar ocurra en el futuro y determinar la integridad del ducto al momento de la evaluación.
Figura 1 - Un ducto expuesto en un deslave de rotación
MEDIDAS QUE SE TOMARON
Dada la escala y la complejidad del deslave, las medidas para la estabilización de la ladera fueron imprácticas en su implementación, de modo tal que se implementó una ILI repetida con caliper e IMU (tecnología de medición inercial), además de un robusto programa de monitoreo. Una combinación de umbrales de riesgo documentados que identificaron cuándo cerrar el ducto de forma proactiva, monitoreo de los movimientos de la tierra en tiempo real, deformación del ducto y los niveles de precipitación creó un sistema de alerta temprana.
El estudio implicó modelar el historial del ducto en la ladera, incluyendo cargas que se habían acumulado en las secciones del ducto con base en resultados históricos ILI (inspecciones internas) y monitoreo de la ladera. La orientación del ducto fue paralela al movimiento del terreno en el complejo del deslave, así que el desarrollo de la deformación axial en el ducto fue el componente dominante de la carga, lo cual es particularmente dañino en la zona de compresión y, en términos de la detección con tecnología IMU, un verdadero reto.
Figura 2 - Evaluación del movimiento del ducto usando datos de inspección IMU
VINCULACIÓN DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO CON LA DEFORMACIÓN DEL DUCTO
Un elemento clave de la administración de riesgos geológicos para ductos es desarrollar el vínculo entre el movimiento del terreno y la deformación en el ducto. Esto se puede lograr mediante el modelado estructural, lo cual hace posible evaluar la condición del ducto usando resultados de las mediciones de la superficie y del terreno debajo de la superficie.
Además, el movimiento futuro que se puede tolerar antes de que se alcancen los límites de la capacidad de deformación también se puede calcular en el modelado. Esta información proporciona un marco para administrar el ducto y protegerlo de deformaciones dañinas programando trabajos de intervención como liberación de tensión o reemplazos.
El vínculo entre el movimiento del terreno y la deformación en el ducto se pueden usar con límites de capacidad de deformación para determinar la máxima movilidad permisible del terreno antes de que intervenciones como la liberación de tensión o reemplazos se lleven a cabo. Debido a la naturaleza incierta de las futuras tasas de movimiento, los diagramas basados en movimientos son preferibles a los diagramas basados en tiempo. Adicionalmente, esto permite una comparación directa con las mediciones del movimiento de la ladera con sondeos SI (inclinómetro de pendientes) o de monumento.
HALLAZGOS ANTERIORES
Los movimientos de la ladera se registraron con instrumentos en el sitio desde septiembre de 2016. Después del reemplazo en 2017 (para reparar la ubicación que presentó la falla de contención), el modelado estructural predijo el desarrollo continuo de una deformación muy compresora en la ubicación del evento de la falla de contención de 2016, es decir, el doblez extremo del terreno cerca de la base de la ladera. Como resultado de este hallazgo, se tomó la decisión a finales de 2018 de sacar el ducto de servicio en lugar de proceder con otro proyecto de reemplazo que se había propuesto anteriormente.
Los hallazgos de este evento de falla de contención enfatizan la necesidad de que los operadores revisen la geometría de los cruces de ríos sin zanjas (o de hecho cruces con zanjas) instalados cerca del pie de las laderas de valles; el movimiento del terreno puede acumular deformaciones en el doblez extremo, dado que forma un ancla para el ducto.
MONITOREO DE CONDICIONES GEOLÓGICAS
Este incidente también ilustra que los riesgos de integridad actuales para el ducto son impuestos por prácticas históricas. Adicionalmente, también enfatiza la necesidad de identificar y evaluar rutinariamente las condiciones geológicas durante las evaluaciones de riesgos geológicos, tanto en DDV (derecho de vía) y a escala regional.
Los eventos localizados de lluvias fuertes/deshielo rápido de nevadas son mecanismos de detonación que reactivan deslaves. Se recomienda una estación climatológica en el lugar para que los sitios con riesgos geológicos elevador capturen y monitoreen eventos de lluvia.
HALLAZGOS
A pesar de que los movimientos del terreno resultaron en una falla de contención en 2016 y el monitoreo posterior indicaron mayores movimientos en la ladera, solamente se observó una grieta en terreno abierto.
La instalación y el monitoreo con SI y sondeos regulares de movimientos superficiales fueron lo más efectivo para monitorear los movimientos del terreno al integrarlos con cruces del terreno dentro y fuera del DDV con análisis de detección de cambios LiDAR para observar el comportamiento de los deslaves y los movimientos superficiales.
La selección y el posicionamiento de la instrumentación para el monitoreo de pendientes debe basarse en un análisis ILI integral, el análisis estructural del ducto y el análisis de riesgos geológicos.
CONCLUSIÓN
La investigación demuestra que la evaluación más robusta de los ductos ubicados en las zonas con riesgo de deslave requiere una combinación de métodos de investigación, monitoreo y evaluación.
Una sola ILI puede identificar áreas de deformación por flexión vinculadas a eventos de riesgos geológicos e ILIs consecutivas pueden cuantificar el movimiento de ductos entre inspecciones. Pero ILI podría no identificar lugares con riesgos geológicos que han estado inactivos desde la construcción del ducto.
Es posible efectuar un análisis de riesgos geológicos para identificar lugares con probabilidad de movimientos en el terreno, pero dicho análisis podría no identificar todos los sitios de interés.
USAR TODA LA INFORMACIÓN Y MEDIOS DISPONIBLES
Sin embargo, al alinear y superponer la ILI y el análisis de riesgos geológicos (y actualizar rutinariamente el análisis después de cada ILI) es posible lograr un entendimiento más completo. Por lo tanto, una de las recomendaciones de este estudio es usar toda la información y medios disponibles para identificar amenazas complejas para la integridad de los ductos en lugar de basarse en un solo método de identificación de riesgos.
Para más información sobre este tema, consulte el documento IPC #9532 'The North Saskatchewan River Valley Landslide - Slope and Pipeline Condition Monitoring', de los autores Chris Holliday, Andy Young, Terri Funk y Carrie Murray.