Tubería

Un oleoducto es un sistema de tuberías para el transporte a larga distancia de un líquido o gas, generalmente hasta una zona de mercado para su consumo. Los últimos datos de 2014 arrojan un total de poco menos de 2.175.000 millas (3.500.000 km) de oleoductos en 120 países de todo el mundo. ^[1] Estados Unidos tenía el 65%, Rusia el 8% y Canadá el 3%, por lo que el 76% de todos los oleoductos se encontraban en estos tres países. ^[1] La principal causa de la contaminación de los oleoductos es la corrosión y las fugas. ^[2]

Las cifras de la encuesta mundial de Pipeline and Gas Journal indican que hay 190.905 km de tuberías planificadas y en construcción. De ellas, 143.193 km representan proyectos en fase de planificación y diseño; 47.712 km reflejan tuberías en diversas etapas de construcción. Los líquidos y gases se transportan en tuberías, y cualquier sustancia químicamente estable puede enviarse a través de ellas. ^[3]

Existen tuberías para el transporte de petróleo crudo y refinado, combustibles , como petróleo, gas natural y biocombustibles, y otros fluidos, incluidos aguas residuales , lodos , agua , cerveza , agua caliente o vapor para distancias más cortas e incluso sistemas neumáticos que permiten la generación de presión de succión para trabajo útil y en el transporte de objetos sólidos. ^[4] Las tuberías son útiles para transportar agua para beber o riego a largas distancias cuando necesita moverse sobre colinas , o donde los canales o canales son malas opciones debido a consideraciones de evaporación , contaminación o impacto ambiental.

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Los oleoductos están hechos de tubos de acero o plástico que suelen estar enterrados. El petróleo se transporta a través de los oleoductos mediante estaciones de bombeo situadas a lo largo de ellos. El gas natural (y otros combustibles gaseosos similares) se presurizan hasta convertirse en líquidos conocidos como líquidos de gas natural (NGL). ^[5] Los oleoductos están construidos de acero al carbono . El transporte de hidrógeno por oleoductos es el transporte de hidrógeno a través de una tubería. Los oleoductos son una de las formas más seguras de transportar materiales en comparación con la carretera o el ferrocarril y, por lo tanto, en la guerra, los oleoductos suelen ser el objetivo de ataques militares. ^[6]

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Está bien documentado cuándo se construyó el primer oleoducto de petróleo crudo . El crédito por el desarrollo del transporte por oleoducto pertenece indiscutiblemente a la Asociación de Transporte de Petróleo, que construyó por primera vez un oleoducto de hierro forjado de 2 pulgadas (51 mm) sobre una vía de 6 millas (9,7 km) desde un campo petrolífero en Pensilvania hasta una estación de ferrocarril en Oil Creek , en la década de 1860. Los oleoductos son generalmente la forma más económica de transportar grandes cantidades de petróleo, productos petrolíferos refinados o gas natural por tierra. Por ejemplo, en 2014, el transporte de petróleo crudo por oleoducto costaba alrededor de $ 5 por barril, mientras que el transporte por ferrocarril costaba entre $ 10 y $ 15 por barril. ^[7] El transporte por camión tiene costos aún más altos debido a la mano de obra adicional requerida; el empleo en oleoductos completados representa solo "el 1% del de la industria del transporte por camión". ^[8]

En Estados Unidos, el 70% del petróleo crudo y los productos derivados del petróleo se transportan por oleoductos (el 23% por barco, el 4% por camión y el 3% por ferrocarril). En Canadá, el 97% del gas natural y los productos derivados del petróleo se transportan por oleoductos. ^[7]

El gas natural (y otros combustibles gaseosos similares) se presurizan ligeramente para formar líquidos conocidos como líquidos de gas natural (NGL, por sus siglas en inglés). Se pueden ubicar pequeñas instalaciones de procesamiento de NGL en los campos petrolíferos, de modo que el butano y el propano líquidos, bajo una presión ligera de 125 libras por pulgada cuadrada (860 kPa), se puedan enviar por ferrocarril, camión o tubería. El propano se puede utilizar como combustible en los campos petrolíferos para calentar diversas instalaciones utilizadas por los perforadores petroleros o equipos y camiones utilizados en el yacimiento petrolífero. Por ejemplo: el propano se convierte de gas a líquido bajo una presión ligera, 100 psi, más o menos dependiendo de la temperatura, y se bombea a automóviles y camiones a menos de 125 psi (860 kPa) en las estaciones de venta minorista. Las tuberías y los vagones de ferrocarril utilizan aproximadamente el doble de esa presión para bombear a 250 psi (1700 kPa).

La distancia para enviar el propano a los mercados es mucho más corta, ya que miles de plantas de procesamiento de gas natural están ubicadas en yacimientos petrolíferos o cerca de ellos. Muchas compañías petroleras de la cuenca de Bakken en los yacimientos de gas de Dakota del Norte, Montana, Manitoba y Saskatchewan separan los líquidos de gas natural en el yacimiento, lo que permite a los perforadores vender el propano directamente a pequeños mayoristas, eliminando así el control que tienen las grandes refinerías sobre el producto y los precios del propano o el butano.

El último gran gasoducto que ha empezado a funcionar en Norteamérica es un gasoducto de TransCanada que se dirige hacia el norte a través de los puentes de la región del Niágara. Este gasoducto transporta gas de esquisto de Marcellus desde Pensilvania y otras fuentes de metano o gas natural vinculadas a la provincia canadiense de Ontario. Comenzó a funcionar en el otoño de 2012 y suministra el 16 por ciento de todo el gas natural que se utiliza en Ontario.

Este nuevo gas natural suministrado por los EE. UU. desplaza al gas natural que antes se enviaba a Ontario desde el oeste de Canadá en Alberta y Manitoba, lo que elimina los costos de envío por gasoducto regulados por el gobierno debido a la distancia significativamente más corta desde la fuente de gas hasta el consumidor. Para evitar demoras y la regulación del gobierno de los EE. UU., muchos productores de petróleo pequeños, medianos y grandes en Dakota del Norte han decidido construir un oleoducto hacia el norte hasta Canadá para encontrarse con un oleoducto canadiense que envía petróleo de oeste a este. Esto permite que los productores de petróleo de Bakken Basin y Three Forks obtengan precios negociados más altos para su petróleo porque no estarán restringidos a un solo mercado mayorista en los EE. UU. La distancia desde el yacimiento petrolífero más grande de Dakota del Norte, en Williston, Dakota del Norte , es de solo unas 85 millas o 137 kilómetros hasta la frontera entre Canadá y los EE. UU. y Manitoba . Los fondos mutuos y las empresas conjuntas son los mayores inversores en nuevos oleoductos y gasoductos. En el otoño de 2012, los EE. UU. comenzaron a exportar propano a Europa, conocido como GLP, ya que los precios al por mayor allí son mucho más altos que en América del Norte. Además, actualmente se está construyendo un oleoducto desde Dakota del Norte hasta Illinois, conocido comúnmente como Dakota Access Pipeline . ^[9]

A medida que se construyen más oleoductos en América del Norte, se producen aún más exportaciones de GNL, propano, butano y otros productos de gas natural en las tres costas de Estados Unidos. Para dar una idea, la producción de petróleo de la región Bakken de Dakota del Norte ha crecido un 600% entre 2007 y 2015. ^[10] Las compañías petroleras de Dakota del Norte están enviando enormes cantidades de petróleo en vagones cisterna, ya que pueden dirigir el petróleo al mercado que ofrece el mejor precio, y los vagones de ferrocarril pueden usarse para evitar un oleoducto congestionado para llevar el petróleo a otro oleoducto para que llegue al mercado más rápido o a una refinería de petróleo menos concurrida. Sin embargo, los oleoductos proporcionan un medio más barato para transportar por volumen.

Enbridge, en Canadá, está solicitando la inversión de un oleoducto que va de este a oeste (Línea 9) y su ampliación para utilizarlo para transportar petróleo bituminoso del oeste de Canadá hacia el este. ^[11] De un oleoducto con capacidad actual de 250.000 barriles equivalentes por día, se ampliará a entre 1,0 y 1,3 millones de barriles por día. Llevará petróleo del oeste a refinerías en Ontario, Michigan, Ohio, Pensilvania, Quebec y Nueva York a principios de 2014. Nuevo Brunswick también refinará parte de este crudo del oeste de Canadá y exportará parte del crudo y el petróleo refinado a Europa desde su puerto de carga de petróleo ULCC en aguas profundas.

Aunque se pueden construir oleoductos bajo el mar, ese proceso es económica y técnicamente exigente, por lo que la mayor parte del petróleo en el mar se transporta en buques cisterna . De manera similar, a menudo es económicamente más viable transportar gas natural en forma de GNL, sin embargo, el punto de equilibrio entre el GNL y los oleoductos dependería del volumen de gas natural y la distancia que recorra. ^[12]

El tamaño del mercado de construcción de oleoductos y gasoductos experimentó un enorme crecimiento antes de la crisis económica de 2008. Después de flaquear en 2009, la demanda de expansión y actualización de oleoductos aumentó el año siguiente a medida que crecía la producción de energía. ^[13] Para 2012, casi 32.000 millas (51.500 km) de oleoductos en América del Norte estaban en planificación o en construcción. ^[14] Cuando los oleoductos están limitados, las opciones adicionales de transporte de productos de los oleoductos pueden incluir el uso de agentes reductores de fricción o el transporte del producto por camión o ferrocarril.

Los oleoductos están hechos de tubos de acero o plástico con un diámetro interior que suele oscilar entre 100 y 1220 mm (4 y 48 pulgadas). La mayoría de los oleoductos suelen estar enterrados a una profundidad de entre 0,91 y 1,83 m (3 y 6 pies). Para proteger las tuberías de los impactos , la abrasión y la corrosión , se utilizan diversos métodos, como revestimiento de madera (listones de madera), revestimiento de hormigón , protección contra rocas, polietileno de alta densidad , relleno de arena importado, cátodos de sacrificio y máquinas de relleno. ^[15]

El petróleo crudo contiene cantidades variables de cera de parafina y en climas más fríos puede producirse acumulación de cera dentro de un oleoducto. A menudo, estos oleoductos se inspeccionan y limpian mediante el uso de pigging , la práctica de utilizar dispositivos conocidos como "pigs" para realizar diversas operaciones de mantenimiento en un oleoducto. Los dispositivos también se conocen como "rascadores" o "Go-devils". Los "pigs inteligentes" (también conocidos como pigs "inteligentes" o "inteligentes") se utilizan para detectar anomalías en la tubería, como abolladuras, pérdida de metal causada por corrosión, agrietamiento u otro daño mecánico. ^[16] Estos dispositivos se lanzan desde estaciones de lanzamiento de pigs y viajan a través del oleoducto para ser recibidos en cualquier otra estación aguas abajo, ya sea limpiando depósitos de cera y material que pueda haberse acumulado dentro de la línea o inspeccionando y registrando el estado de la línea.

En el caso del gas natural, las tuberías se construyen con acero al carbono y su diámetro varía de 2 a 60 pulgadas (51 a 1524 mm), según el tipo de tubería. El gas se presuriza en estaciones de compresión y no tiene olor, a menos que se mezcle con un odorizante de mercaptano cuando lo exija una autoridad reguladora.

Un importante oleoducto de amoníaco es el ucraniano Transammiak, que conecta las instalaciones de TogliattiAzot en Rusia con el puerto exportador de Odesa en el Mar Negro .

En Brasil se han utilizado oleoductos para el transporte de etanol , y existen varios proyectos de oleoductos en Brasil y Estados Unidos. ^[17] Los principales problemas relacionados con el transporte de etanol por oleoductos son su naturaleza corrosiva y su tendencia a absorber agua e impurezas en los oleoductos, problemas que no se dan en el caso del petróleo y el gas natural. ^{[17] [18]} Los volúmenes insuficientes y la rentabilidad son otras consideraciones que limitan la construcción de oleoductos para etanol. ^{[18] [19]}

En Estados Unidos, se transportan cantidades mínimas de etanol por oleoducto. La mayor parte del etanol se envía por ferrocarril; las principales alternativas son el camión y la barcaza. El transporte por oleoducto es la opción más conveniente, pero la afinidad del etanol con el agua y las propiedades disolventes exige el uso de un oleoducto dedicado o una limpieza importante de los oleoductos existentes.

Los oleoductos se utilizan a veces para transportar carbón o mineral desde las minas. El material que se va a transportar se mezcla estrechamente con agua antes de introducirlo en el oleoducto; en el otro extremo, el material debe secarse. Un ejemplo es un oleoducto de 525 kilómetros (326 millas) que está previsto que transporte mineral de hierro desde la mina Minas-Rio (que produce 26,5 millones de toneladas al año) hasta el puerto de Açu en Brasil. ^[20] Un ejemplo existente es el oleoducto de 85 kilómetros (53 millas) del río Savage en Tasmania , Australia, posiblemente el primero del mundo cuando se construyó en 1967. Incluye un puente de 366 metros (1201 pies) de longitud a 167 metros (548 pies) sobre el río Savage. ^{[21] [22]}

El transporte de hidrógeno por tuberías es un transporte de hidrógeno a través de una tubería como parte de la infraestructura del hidrógeno . El transporte de hidrógeno por tuberías se utiliza para conectar el punto de producción de hidrógeno o entrega de hidrógeno con el punto de demanda, con costos de transporte similares al GNC , ^[23] la tecnología está probada. ^[24] La mayor parte del hidrógeno se produce en el lugar de demanda con cada 50 a 100 millas (160 km) una instalación de producción industrial. ^[25] El gasoducto de hidrógeno de 240 kilómetros (150 millas) del Rin-Ruhr de 1938 todavía está en funcionamiento. ^[26] A partir de 2004 ^[update], hay 900 millas (1,400 km) de gasoductos de hidrógeno de baja presión en los EE. UU. y 930 millas (1,500 km) en Europa.

Hace dos milenios, los antiguos romanos hicieron uso de grandes acueductos para transportar agua desde elevaciones más altas, construyéndolos en segmentos graduados que permitían que la gravedad empujara el agua hasta que llegara a su destino. Cientos de estos acueductos se construyeron en toda Europa y en otros lugares, y junto con los molinos de harina se consideraban la línea vital del Imperio Romano. Los antiguos chinos también hicieron uso de canales y sistemas de tuberías para obras públicas. El famoso eunuco de la corte de la dinastía Han, Zhang Rang (fallecido en 189 d. C.), una vez ordenó al ingeniero Bi Lan que construyera una serie de bombas de cadena de paletas cuadradas fuera de la ciudad capital de Luoyang . ^[27] Estas bombas de cadena daban servicio a los palacios imperiales y las viviendas de la ciudad capital, ya que el agua extraída por las bombas de cadena se traía mediante un sistema de tuberías de gres . ^{[27] [28]}

Las tuberías son útiles para transportar agua para beber o para riego a lo largo de largas distancias cuando es necesario trasladarla por colinas o cuando los canales son malas opciones debido a consideraciones de evaporación , contaminación o impacto ambiental.

El proyecto de abastecimiento de agua de Goldfields, de 530 km (330 mi) en Australia Occidental, que utilizaba tuberías de 750 mm (30 pulgadas) y se completó en 1903, fue el mayor proyecto de abastecimiento de agua de su época. ^{[29] [30]}

Ejemplos de acueductos importantes en Australia del Sur son el oleoducto Morgan-Whyalla (terminado en 1944) y el oleoducto Mannum-Adelaide (terminado en 1955), ambos parte del plan más amplio de las Montañas Snowy . ^[31]

Hay dos acueductos en Los Ángeles, California , el acueducto del valle de Owens (terminado en 1913) y el Segundo Acueducto de Los Ángeles (terminado en 1970), que también incluyen un uso extensivo de tuberías.

El Gran Río Artificial de Libia suministra 3.680.000 metros cúbicos (4.810.000 yardas cúbicas) de agua cada día a Trípoli, Bengasi, Sirte y otras ciudades de Libia. El conducto tiene más de 2.800 kilómetros (1.700 millas) de longitud y está conectado a pozos que extraen agua de un acuífero a más de 500 metros (1.600 pies) bajo tierra. ^[32]

Los sistemas de calefacción urbana o telecalefacción consisten en una red de tuberías de alimentación y retorno aisladas que transportan agua caliente, agua caliente presurizada o, a veces, vapor hasta el cliente. Si bien el vapor es el más caliente y puede usarse en procesos industriales debido a su mayor temperatura, es menos eficiente de producir y transportar debido a mayores pérdidas de calor. Los aceites de transferencia de calor generalmente no se utilizan por razones económicas y ecológicas. La pérdida anual típica de energía térmica a través de la distribución es de alrededor del 10%, como se ve en la red de calefacción urbana de Noruega. ^[34]

Las tuberías de calefacción urbana suelen instalarse bajo tierra, con algunas excepciones. Dentro del sistema, se puede instalar un sistema de almacenamiento de calor para equilibrar las demandas de carga máxima. El calor se transfiere a la calefacción central de las viviendas a través de intercambiadores de calor en subestaciones térmicas , sin que se mezclen los fluidos en ninguno de los dos sistemas.

Los bares del Veltins-Arena , un importante estadio de fútbol de Gelsenkirchen (Alemania), están conectados entre sí por un conducto de cerveza de 5 kilómetros de longitud. En la ciudad de Randers (Dinamarca) funcionaba el llamado conducto de cerveza Thor. En un principio, las tuberías de cobre salían directamente de la fábrica de cerveza, pero cuando esta se trasladó a otras ciudades en los años 90, Thor Beer las sustituyó por un tanque gigante.

En septiembre de 2016 se completó en Brujas (Bélgica) un oleoducto de cerveza de tres kilómetros para reducir el tráfico de camiones en las calles de la ciudad. ^[35]

El pueblo de Hallstatt en Austria, conocido por su larga historia de minería de sal , afirma contener "la tubería industrial más antigua del mundo", que data de 1595. ^{[36] Fue construida a partir de 13.000} troncos de árboles ahuecados para transportar salmuera 40 kilómetros (25 millas) desde Hallstatt a Ebensee . ^[37]

Entre 1978 y 1994, un oleoducto de 15 km de longitud unía la isla holandesa de Ameland con Holwerd , en el continente, de los cuales 8 km discurrían por debajo del mar de Wadden . Cada día se transportaban 30.000 litros de leche producida en la isla para su procesamiento en el continente. En 1994, el oleoducto fue abandonado. ^[38]

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En algunos lugares, un oleoducto puede tener que cruzar extensiones de agua, como pequeños mares, estrechos y ríos. ^[39] En muchos casos, se encuentran completamente en el lecho marino. Estos oleoductos se conocen como oleoductos "marinos" (también, oleoductos "submarinos" o "de alta mar"). Se utilizan principalmente para transportar petróleo o gas, pero el transporte de agua también es importante. ^[39] En los proyectos offshore, se hace una distinción entre una "línea de flujo" y un oleoducto. ^{[39] [40] [41]} El primero es un oleoducto intracampo , en el sentido de que se utiliza para conectar pozos submarinos , colectores y la plataforma dentro de un campo de desarrollo particular. El último, a veces denominado "oleoducto de exportación", se utiliza para llevar el recurso a la costa. ^[40] La construcción y el mantenimiento de oleoductos marinos implican desafíos logísticos que son diferentes a los de la tierra, principalmente debido a la dinámica de las olas y las corrientes, junto con otros peligros geológicos . En Nigeria los oleoductos son perforados por ladrones, en 2022, durante la guerra ruso-ucraniana, los gasoductos submarinos de gas natural Nord Stream I y II fueron explotados.

En general, las tuberías se pueden clasificar en tres categorías según su finalidad:

Tuberías de recolección

Conjunto de tuberías más pequeñas interconectadas que forman redes complejas con el fin de llevar petróleo crudo o gas natural desde varios pozos cercanos hasta una planta de tratamiento o instalación de procesamiento. En este grupo, las tuberías suelen ser cortas (un par de cientos de metros) y de diámetros pequeños. Las tuberías submarinas para recoger el producto de las plataformas de producción en aguas profundas también se consideran sistemas de recolección.

Tuberías de transporte

Se trata principalmente de tuberías de gran longitud y gran diámetro que transportan productos (petróleo, gas, productos refinados) entre ciudades, países e incluso continentes. Estas redes de transporte incluyen varias estaciones de compresión en gasoductos o estaciones de bombeo para oleoductos y gasoductos multiproducto.

Tuberías de distribución

Compuestos por varias tuberías interconectadas de pequeño diámetro, utilizadas para llevar los productos al consumidor final. Líneas de alimentación para distribuir gas a hogares y comercios aguas abajo. Se incluyen en este grupo las tuberías en terminales para distribuir productos a tanques e instalaciones de almacenamiento.

Cuando se construye un ducto, el proyecto de construcción no solo cubre el trabajo de ingeniería civil para tender el ducto y construir las estaciones de bombeo/compresión, sino que también debe cubrir todo el trabajo relacionado con la instalación de los dispositivos de campo que respaldarán la operación remota.

El oleoducto se enruta a lo largo de lo que se conoce como "derecho de paso". Los oleoductos generalmente se desarrollan y construyen siguiendo las siguientes etapas:

1. Temporada abierta para determinar el interés del mercado: A los clientes potenciales se les da la oportunidad de suscribirse a parte de los derechos de capacidad del nuevo gasoducto.
2. Selección de ruta (derecho de paso) incluida la adquisición de tierras ( dominio eminente )
3. Diseño del ducto: El proyecto del ducto puede adoptar diversas formas, incluida la construcción de un nuevo ducto, la conversión de un ducto existente de un tipo de combustible a otro o mejoras en las instalaciones de una ruta de ducto actual.
4. Obtención de la aprobación: Una vez finalizado el diseño y los primeros clientes del gasoducto han comprado su parte de la capacidad, el proyecto debe ser aprobado por las agencias reguladoras pertinentes.
5. Inspección de la ruta
6. Limpiando la ruta
7. Zanjas – Ruta principal y cruces (carreteras, vías férreas, otras tuberías, etc.)
8. Instalación de la tubería
9. Instalación de válvulas, intersecciones, etc.
10. Cubriendo la tubería y la zanja
11. Pruebas: Una vez finalizada la construcción, el nuevo ducto se somete a pruebas para garantizar su integridad estructural. Estas pueden incluir pruebas hidrostáticas y empaquetamiento de la línea. ^[42]

Rusia cuenta con "tropas de oleoductos" como parte de los servicios de retaguardia , que están entrenadas para construir y reparar oleoductos. Rusia es el único país que cuenta con tropas de oleoductos. ^[43]

El gobierno de Estados Unidos, principalmente a través de la EPA , la FERC y otros, revisa los proyectos de oleoductos propuestos para cumplir con la Ley de Agua Limpia , la Ley Nacional de Política Ambiental , otras leyes y, en algunos casos, leyes municipales. ^{[44] [45]} La administración Biden ha buscado permitir que los respectivos estados y grupos tribales evalúen y potencialmente bloqueen los proyectos propuestos. ^[46]

Los dispositivos de campo son instrumentación, unidades de recopilación de datos y sistemas de comunicación. La instrumentación de campo incluye medidores/transmisores de caudal, presión y temperatura, y otros dispositivos para medir los datos relevantes requeridos. Estos instrumentos se instalan a lo largo de la tubería en algunos lugares específicos, como estaciones de inyección o entrega, estaciones de bombeo (tuberías de líquidos) o estaciones de compresión (tuberías de gas) y estaciones de válvulas de bloqueo.

La información medida por estos instrumentos de campo se recopila luego en unidades terminales remotas (RTU) locales que transfieren los datos de campo a una ubicación central en tiempo real utilizando sistemas de comunicación, como canales satelitales, enlaces de microondas o conexiones de telefonía celular.

Los oleoductos se controlan y operan de forma remota desde lo que se conoce habitualmente como la "Sala de Control Principal". En este centro, todos los datos relacionados con la medición de campo se consolidan en una base de datos central. Los datos se reciben de múltiples RTU a lo largo del oleoducto. Es habitual encontrar RTU instalados en cada estación a lo largo del oleoducto.

El sistema SCADA de la Sala de Control Principal recibe todos los datos de campo y los presenta al operador de la tubería a través de un conjunto de pantallas o Interfaz Hombre-Máquina , mostrando las condiciones operativas de la tubería. El operador puede monitorear las condiciones hidráulicas de la línea, así como enviar comandos operativos (abrir/cerrar válvulas, encender/apagar compresores o bombas, cambiar puntos de ajuste, etc.) a través del sistema SCADA al campo.

Para optimizar y asegurar la operación de estos activos, algunas compañías de ductos están utilizando lo que se llama "Aplicaciones Avanzadas de Oleoductos", que son herramientas de software instaladas sobre el sistema SCADA, que proporcionan una funcionalidad extendida para realizar detección de fugas, ubicación de fugas, seguimiento de lotes (líneas de líquido), seguimiento de raspadores, seguimiento de composición, modelado predictivo, modelado de previsión y capacitación de operadores.

Las redes de tuberías están compuestas por varios equipos que funcionan juntos para trasladar productos de un lugar a otro. Los elementos principales de un sistema de tuberías son:

Estación de inyección inicial

También conocida como estación de “suministro” o “de entrada”, es el inicio del sistema, donde se inyecta el producto a la línea. En estos lugares suelen ubicarse instalaciones de almacenamiento, bombas o compresores.

Estaciones de compresores/bombas

Las bombas para tuberías de líquidos y los compresores para tuberías de gas, se ubican a lo largo de la línea para mover el producto a través de la tubería. La ubicación de estas estaciones está definida por la topografía del terreno, el tipo de producto a transportar o las condiciones operativas de la red.

Estación de entrega parcial

Conocidas también como “estaciones intermedias”, estas instalaciones permiten al operador del ducto entregar parte del producto a transportar.

Estación de válvulas de bloqueo

Estas válvulas son la primera línea de protección de las tuberías. Con ellas el operador puede aislar cualquier segmento de la línea para realizar tareas de mantenimiento o aislar una rotura o fuga. Las estaciones de válvulas de bloqueo suelen estar ubicadas cada 20 a 30 millas (48 km), dependiendo del tipo de tubería. Si bien no es una regla de diseño, es una práctica muy habitual en tuberías de líquidos. La ubicación de estas estaciones depende exclusivamente de la naturaleza del producto a transportar, la trayectoria de la tubería y/o las condiciones operativas de la línea.

Estación reguladora

Se trata de un tipo especial de estación de válvulas, en la que el operador puede liberar parte de la presión de la línea. Los reguladores suelen estar ubicados en el lado de bajada de un pico.

Estación de entrega final

También conocidas como estaciones o terminales de “salida”, es donde se distribuirá el producto al consumidor. Puede tratarse de una terminal de tanques para ductos de líquidos o de una conexión a una red de distribución para ductos de gas.

Dado que los oleoductos y gasoductos son un activo importante para el desarrollo económico de casi cualquier país, se ha exigido, ya sea por regulaciones gubernamentales o por políticas internas, garantizar la seguridad de los activos, la población y el medio ambiente por donde pasan estos oleoductos.

Las empresas de oleoductos se enfrentan a regulaciones gubernamentales, restricciones ambientales y situaciones sociales. Las regulaciones gubernamentales pueden definir el personal mínimo para operar, los requisitos de capacitación de los operadores, las instalaciones de oleoductos, la tecnología y las aplicaciones necesarias para garantizar la seguridad operativa. Por ejemplo, en el estado de Washington, es obligatorio que los operadores de oleoductos puedan detectar y localizar fugas del 8 por ciento del caudal máximo en quince minutos o menos. Los factores sociales también afectan la operación de los oleoductos. El robo de productos a veces también es un problema para las empresas de oleoductos. En este caso, los niveles de detección deben ser inferiores al dos por ciento del caudal máximo, con una alta expectativa de precisión en la ubicación.

Se han implementado diversas tecnologías y estrategias para el monitoreo de ductos, desde el recorrido físico por las líneas hasta la vigilancia satelital. La tecnología más común para proteger los ductos de fugas ocasionales es el Monitoreo Computacional de Oleoductos o CPM, por sus siglas en inglés. El CPM toma información del campo relacionada con presiones, caudales y temperaturas para estimar el comportamiento hidráulico del producto que se transporta. Una vez realizada la estimación, los resultados se comparan con otras referencias de campo para detectar la presencia de alguna anomalía o situación inesperada, que pueda estar relacionada con una fuga.

El Instituto Americano del Petróleo ha publicado varios artículos relacionados con el desempeño del CPM en tuberías de líquidos. Las publicaciones del API son:

• RAM 1130 – Monitoreo computacional de tuberías para tuberías de líquidos
• API 1149 – Incertidumbres variables en tuberías y sus efectos en la detectabilidad de fugas

Cuando una tubería pasa por debajo de una carretera o de una vía férrea, suele estar encerrada en una carcasa protectora. Esta carcasa se ventila a la atmósfera para evitar la acumulación de gases inflamables o sustancias corrosivas y para permitir que se tomen muestras del aire en el interior de la carcasa para detectar fugas. El respiradero de la carcasa , un tubo que sobresale del suelo, a menudo funciona también como un marcador de advertencia llamado marcador de respiradero de la carcasa . ^[47]

Las tuberías se suelen tender bajo tierra porque la temperatura es menos variable. Como las tuberías suelen ser de metal, esto ayuda a reducir la expansión y contracción que pueden producirse con los cambios climáticos. ^[48] Sin embargo, en algunos casos es necesario cruzar un valle o un río en un puente de tuberías . Las tuberías para sistemas de calefacción centralizada suelen tenderse sobre el suelo o por encima de la cabeza. Las tuberías para petróleo que atraviesan zonas de permafrost, como el oleoducto Trans-Alaska, suelen tenderse por encima de la cabeza para evitar que el suelo congelado se derrita por el petróleo caliente, lo que provocaría que la tubería se hundiera en el suelo.

El mantenimiento de tuberías incluye la verificación de los niveles de protección catódica para verificar que se encuentren en el rango adecuado, la vigilancia a pie, en vehículos terrestres, en barco o por aire para detectar construcciones, erosión o fugas, y el uso de raspadores de limpieza cuando hay algo transportado en la tubería que sea corrosivo.

Las normas de mantenimiento de tuberías de EE. UU. están cubiertas en las secciones 49 CFR 192 para tuberías de gas natural y 49 CFR 195 para tuberías de líquidos de petróleo del Código de Regulaciones Federales (CFR).

En los EE. UU., los oleoductos terrestres y marinos utilizados para transportar petróleo y gas están regulados por la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Oleoductos (PHMSA). Ciertos oleoductos marinos utilizados para producir petróleo y gas están regulados por el Servicio de Gestión de Minerales (MMS). En Canadá, los oleoductos están regulados por los reguladores provinciales o, si cruzan los límites provinciales o la frontera entre Canadá y los EE. UU., por la Junta Nacional de Energía (NEB). Las regulaciones gubernamentales en Canadá y los Estados Unidos requieren que los oleoductos de combustible enterrados estén protegidos contra la corrosión . A menudo, el método más económico de control de la corrosión es mediante el uso de revestimiento de oleoductos junto con protección catódica y tecnología para monitorear el oleoducto. Sobre el suelo, la protección catódica no es una opción. El revestimiento es la única protección externa.

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Los oleoductos para los principales recursos energéticos (petróleo y gas natural) no son un mero elemento comercial. También están relacionados con cuestiones de geopolítica y seguridad internacional , y la construcción, colocación y control de oleoductos y gasoductos a menudo ocupan un lugar destacado en los intereses y acciones de los Estados . Un ejemplo notable de política de oleoductos se produjo a principios de 2009, cuando una disputa entre Rusia y Ucrania , aparentemente por el precio, condujo a una importante crisis política. La empresa estatal rusa de gas Gazprom cortó el suministro de gas natural a Ucrania después de que fracasaran las conversaciones entre ella y el gobierno ucraniano. Además de cortar el suministro a Ucrania, se cortó el flujo de gas ruso a través de Ucrania (que incluía casi todos los suministros al sudeste de Europa y algunos suministros a Europa central y occidental ), lo que creó una importante crisis en varios países que dependen en gran medida del gas ruso como combustible. Rusia fue acusada de utilizar la disputa como palanca en su intento de evitar que otras potencias, y en particular la Unión Europea , interfirieran en su " extranjero cercano ".

Los oleoductos y gasoductos también ocupan un lugar destacado en la política de Asia Central y el Cáucaso .

Dado que la fracción de disolvente del dilbit contiene normalmente compuestos aromáticos volátiles como nafta y benceno , se puede esperar que se produzca una vaporización razonablemente rápida del portador tras un derrame sobre la superficie, lo que aparentemente permite una intervención oportuna al dejar solo un residuo viscoso que migra lentamente. Existen protocolos eficaces para minimizar la exposición a los vapores petroquímicos y es poco probable que el petróleo derramado del oleoducto llegue al acuífero a menos que una remediación incompleta sea seguida por la introducción de otro portador (por ejemplo, una serie de lluvias torrenciales).

La introducción de benceno y otros compuestos orgánicos volátiles (colectivamente BTEX ) al ambiente subterráneo agrava la amenaza que plantea una fuga en una tubería. En particular, si es seguida por lluvia, una ruptura de la tubería daría como resultado la disolución de BTEX y el equilibrio del benceno en el agua, seguido de la percolación de la mezcla en el acuífero. El benceno puede causar muchos problemas de salud y es cancerígeno ; el Nivel Máximo de Contaminante (MCL) de la EPA se ha establecido en 5 μg/L para el agua potable . ^[49] Aunque no se ha estudiado bien, los eventos de exposición única al benceno se han relacionado con la carcinogénesis aguda. ^[50] Además, se ha demostrado que la exposición del ganado, principalmente el ganado vacuno, al benceno causa muchos problemas de salud, como neurotoxicidad , daño fetal y envenenamiento fatal. ^[51]

Se puede examinar directamente toda la superficie de una tubería sobre el suelo para detectar posibles fugas de material. El petróleo acumulado es inequívoco, se detecta fácilmente e indica la ubicación de las reparaciones necesarias. Debido a que la eficacia de la inspección remota está limitada por el costo del equipo de monitoreo, las brechas entre los sensores y los datos que requieren interpretación, a veces es posible que pasen desapercibidas pequeñas fugas en tuberías enterradas.

Los desarrolladores de tuberías no siempre priorizan la vigilancia efectiva contra fugas. Las tuberías enterradas generan menos quejas. Están aisladas de temperaturas ambientales extremas , están protegidas de los rayos ultravioleta y están menos expuestas a la fotodegradación . Las tuberías enterradas están aisladas de escombros en el aire, tormentas eléctricas , tornados , huracanes , granizo y lluvia ácida . Están protegidas de las aves que anidan, los mamíferos en celo y los perdigones perdidos. Las tuberías enterradas son menos vulnerables a daños por accidentes (por ejemplo, colisiones de automóviles ) y menos accesibles para vándalos , saboteadores y terroristas .

Trabajos previos ^[52] han demostrado que un "escenario de exposición en el peor de los casos" puede limitarse a un conjunto específico de condiciones. Con base en los métodos avanzados de detección y el procedimiento operativo estándar de cierre de tuberías desarrollado por TransCanada, el riesgo de una liberación sustancial o grande en un corto período de tiempo que contamine las aguas subterráneas con benceno es poco probable. ^[53] Los procedimientos de detección, cierre y remediación limitarían la disolución y el transporte de benceno. Por lo tanto, la exposición al benceno se limitaría a fugas que estén por debajo del límite de detección y pasen desapercibidas durante períodos prolongados de tiempo. ^[52] La detección de fugas se monitorea a través de un sistema SCADA que evalúa la presión y el flujo volumétrico cada 5 segundos. Una fuga de orificio pequeño que libere pequeñas cantidades que no pueden ser detectadas por el sistema SCADA (<1,5% de flujo) podría acumularse en un derrame sustancial. ^[53] La detección de fugas de orificio pequeño provendría de una inspección visual u olfativa , un reconocimiento aéreo o inconsistencias en el balance de masa. ^[53] Se supone que las fugas por orificios pequeños se descubren dentro del intervalo de inspección de 14 días, sin embargo, la capa de nieve y la ubicación (por ejemplo, remota, profunda) podrían retrasar la detección. El benceno generalmente constituye entre el 0,1 y el 1,0 % del petróleo y tendrá distintos grados de volatilidad y disolución según los factores ambientales.

Incluso cuando los volúmenes de fugas de los oleoductos se encuentran dentro de los límites de detección de SCADA, a veces los operadores de los oleoductos malinterpretan las fugas de los oleoductos como fallas de las bombas u otros problemas. Los operadores de Edmonton pensaron que la falla del oleoducto de crudo Enbridge Line 6B en Marshall, Michigan, el 25 de julio de 2010 se debió a la separación de la columna de dilbit en ese oleoducto. La fuga en los humedales a lo largo del río Kalamazoo solo fue confirmada 17 horas después de que ocurriera por un empleado de una empresa de gas local.

Aunque la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Oleoductos (PHMSA, por sus siglas en inglés) tiene frecuencias de incidentes de referencia estándar para estimar el número de derrames, TransCanada alteró estas suposiciones basándose en un mejor diseño, operación y seguridad del oleoducto. ^[53] Es discutible si estos ajustes están justificados, ya que estas suposiciones resultaron en una disminución de casi diez veces en las estimaciones de derrames. ^[52] Dado que el oleoducto cruza 247 millas del acuífero Ogallala, ^[54] o el 14,5% de la longitud total del oleoducto, y se espera que durante la vida útil de 50 años de todo el oleoducto haya entre 11 y 91 derrames, ^[52] se puede esperar que ocurran aproximadamente entre 1,6 y 13,2 derrames sobre el acuífero. Una estimación de 13,2 derrames sobre el acuífero, cada uno de los cuales dura 14 días, da como resultado 184 días de exposición potencial durante los 50 años de vida útil del oleoducto. En el peor escenario de exposición de alcance reducido, el volumen de una fuga de pequeño tamaño al 1,5 % del caudal máximo durante 14 días se ha estimado en 189 000 barriles o 7,9 millones de galones de petróleo. ^[52] Según la base de datos de incidentes de la PHMSA, ^[55] solo el 0,5 % de todos los derrames en los últimos 10 años fueron de más de 10 000 barriles.

El benceno se considera un hidrocarburo aromático ligero con alta solubilidad y alta volatilidad. ^{[ aclaración necesaria ]} No está claro cómo la temperatura y la profundidad afectarían la volatilidad del benceno, por lo que se han hecho suposiciones de que el benceno en aceite (1% peso por volumen) no se volatilizaría antes de equilibrarse con el agua. ^[52]

Utilizando el coeficiente de partición octanol-agua y un evento de precipitación de 100 años para el área, se anticipa una estimación de peor caso de 75 mg/L de benceno que fluirá hacia el acuífero. ^[52] El movimiento real de la columna a través de los sistemas de agua subterránea no está bien descrito, aunque una estimación es que hasta 4.9 mil millones de galones de agua en el Acuífero Ogallala podrían contaminarse con benceno en concentraciones superiores al MCL. ^[52] La Declaración Final de Impacto Ambiental del Departamento de Estado no incluye un análisis cuantitativo porque asumió que la mayor parte del benceno se volatilizará. ^[53]

Una de las principales preocupaciones sobre el dilbit es la dificultad de su limpieza. ^[56] Cuando el oleoducto de crudo Enbridge Line 6B mencionado anteriormente se rompió en Marshall, Michigan, en 2010, se derramaron al menos 843.000 galones de dilbit. ^[57] Después de detectar la fuga, se desplegaron barreras flotantes y camiones de vacío . Las fuertes lluvias hicieron que el río rebasara las presas existentes y arrastraron el dilbit 30 millas río abajo antes de que se pudiera contener el derrame. El trabajo de remediación recogió más de 1,1 millones de galones de petróleo y casi 200.000 yardas cúbicas de sedimentos y escombros contaminados con petróleo del sistema del río Kalamazoo. Sin embargo, todavía se encontraba petróleo en las aguas afectadas en octubre de 2012. ^[58]

Los oleoductos pueden contribuir a garantizar el bienestar económico de un país y, por lo tanto, representan un blanco probable para terroristas o adversarios en tiempos de guerra. Los combustibles fósiles pueden transportarse por oleoducto, ferrocarril, camión o barco, aunque el gas natural requiere compresión o licuefacción para que el transporte en vehículos sea económico. En lo que respecta al transporte de petróleo crudo a través de estos cuatro modos, varios informes clasifican a los oleoductos como los medios que causan proporcionalmente menos muertes humanas y daños a la propiedad que el ferrocarril y el camión y que derraman menos petróleo que los camiones. ^[7]

Los conductos que transportan material inflamable o explosivo, como gas natural o petróleo, plantean problemas de seguridad especiales. Si bien la corrosión, la presión y las fallas de los equipos son causas comunes, los daños en las excavaciones también son un tipo de accidente importante que se puede evitar llamando al 811 antes de excavar cerca de conductos. ^[59]

• 1965 – El 4 de marzo, un gasoducto de 32 pulgadas de longitud, al norte de Natchitoches, Luisiana, perteneciente al Gasoducto de Tennessee, explotó y se incendió debido a una falla por corrosión bajo tensión , matando a 17 personas. Al menos otras 9 personas resultaron heridas y 7 casas a 450 pies de la ruptura fueron destruidas. Este accidente, y otros de la época, llevaron al entonces presidente Lyndon B. Johnson a solicitar la formación de una agencia nacional de seguridad de oleoductos en 1967. El mismo oleoducto también había sufrido una explosión el 9 de mayo de 1955, a solo 930 pies (280 m) del fallo de 1965. ^{[60] [61]}
• 16 de junio de 1976 – Un equipo de construcción de carreteras rompió un oleoducto en Los Ángeles, California . La gasolina se esparció por toda la zona y pronto se incendió, matando a 9 personas y hiriendo al menos a otras 14. La confusión sobre la profundidad del oleoducto en la zona de construcción pareció ser un factor en el accidente. ^[62]
• 4 de junio de 1989: Desastre del tren de Ufa : las chispas de dos trenes en movimiento detonaron una fuga de gas de un gasoducto de GLP cerca de Ufa , Rusia. Se informó de la muerte de al menos 575 personas.
• 17 de octubre de 1998 – Explosión del oleoducto Jesse de 1998 : un oleoducto explotó en Jesse, en el delta del Níger, en Nigeria , matando a unos 1.200 aldeanos, algunos de los cuales estaban buscando gasolina .
• 10 de junio de 1999 – La rotura de un oleoducto en un parque de Bellingham, Washington, provocó el derrame de 277.200 galones de gasolina. La gasolina se incendió, lo que provocó una explosión que mató a dos niños y un adulto. Se identificó el mal funcionamiento del oleoducto y una sección del mismo dañada previamente que no se había detectado antes como causantes de la falla. ^[63]
• 19 de agosto de 2000: una tubería de gas natural se rompió y se incendió cerca de Carlsbad, Nuevo México ; esta explosión e incendio mataron a 12 miembros de una familia extensa. La causa fue una grave corrosión interna de la tubería. ^[64]
• 30 de julio de 2004 – Un importante gasoducto natural explotó en Ghislenghien , Bélgica, cerca de Ath (treinta kilómetros al suroeste de Bruselas ), matando al menos a 24 personas y dejando 132 heridos, algunos de gravedad.
• 12 de mayo de 2006: se rompió un oleoducto en las afueras de Lagos , Nigeria . Es posible que hayan muerto hasta 200 personas. Véase Explosión de petróleo en Nigeria .
• 1 de noviembre de 2007: un oleoducto de propano explotó cerca de Carmichael, Mississippi, a unas 30 millas (48 km) al sur de Meridian, Mississippi . Dos personas murieron en el acto y otras cuatro resultaron heridas. Varias casas fueron destruidas y sesenta familias fueron desplazadas. El oleoducto es propiedad de Enterprise Products Partners LP y se extiende desde Mont Belvieu, Texas , hasta Apex, Carolina del Norte . La incapacidad de encontrar fallas en las tuberías soldadas con costura de ERW anteriores a 1971 fue un factor que contribuyó al accidente. ^{[65] [66]}
• 9 de septiembre de 2010 – Explosión del oleoducto de San Bruno en 2010 : un oleoducto de gas natural de alta presión de 30 pulgadas de diámetro propiedad de la Pacific Gas and Electric Company explotó en el barrio residencial de Crestmoor, a 2 millas (3,2 km) al oeste del Aeropuerto Internacional de San Francisco, matando a 8 personas, hiriendo a 58 y destruyendo 38 casas. El control de calidad deficiente de la tubería utilizada y de la construcción se citaron como factores en el accidente. ^[67]
• 27 de junio de 2014 – Se produjo una explosión tras la rotura de un gasoducto en la aldea de Nagaram, distrito de Godavari Oriental, Andhra Pradesh (India), que causó 16 muertos y destruyó "decenas de viviendas". ^[68]
• 31 de julio de 2014 – En la noche del 31 de julio, se produjeron una serie de explosiones originadas en gasoductos subterráneos en la ciudad de Kaohsiung , Taiwán . El gas que se filtró llenó las alcantarillas a lo largo de varias vías principales y las explosiones resultantes convirtieron varios kilómetros de la superficie de la carretera en profundas zanjas, lanzando vehículos y escombros por los aires y provocando incendios en una amplia zona. Al menos 32 personas murieron y 321 resultaron heridas. ^{[69] [70]}

Los oleoductos pueden ser objeto de vandalismo , sabotaje o incluso ataques terroristas . Por ejemplo, entre principios de 2011 y julio de 2012, un gasoducto que conecta Egipto con Israel y Jordania fue atacado 15 veces. ^[71] En 2019, un oleoducto de combustible al norte de la Ciudad de México explotó después de que unos ladrones de combustible perforaran la línea. Se informó de la muerte de al menos sesenta y seis personas. ^[72] En la guerra, los oleoductos suelen ser el objetivo de ataques militares, ya que la destrucción de los mismos puede perturbar gravemente la logística enemiga . El 26 de septiembre de 2022, se produjeron una serie de explosiones y posteriores fugas de gas importantes en los oleoductos Nord Stream 1 y Nord Stream 2 que van a Europa desde Rusia bajo el mar Báltico. Se cree que las fugas fueron causadas por un acto de sabotaje. ^{[73] [74] [75]}

• Tubb, Rita. "Construcción de oleoductos en todo el mundo en 2012" (PDF) . API . Oildom Publishing Company of Texas. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 6 de septiembre de 2016 .

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• Revista de noticias y del sector de oleoductos
• Conocimiento y desarrollo de oleoductos (2011). "Historia de los oleoductos y gasoductos" (PDF) .Resumen histórico de Estados Unidos
• La política de oleoductos en Asia: la intersección de la demanda, los mercados energéticos y las rutas de suministro, por Mikkal E. Herberg y otros ( Oficina Nacional de Investigación Asiática , 2010)
• El Proyecto Dolphin: el desarrollo de una iniciativa de gas del Golfo, por Justin Dargin, Instituto de Estudios Energéticos de Oxford, enero de 2008, documento de trabajo NG n.° 22
• Reino Unido – Linewatch: una iniciativa de concienciación conjunta entre 14 operadores de oleoductos y gasoductos
• Un gasoducto submarino aprovecha la riqueza submarina. Noviembre de 1951.Artículo sobre el primer gasoducto submarino construido en EE.UU. y los problemas encontrados
• Las maravillas de los ferrocarriles petroleros subterráneos. Abril de 1937. {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
• Construcción y entrega de estaciones compresoras para un gasoducto en la Unión Soviética por AEG (vídeo de la empresa de los años 70 con subtítulos)
• Seguridad de los gasoductos: orientación y más información necesaria antes de utilizar intervalos de reevaluación basados ​​en riesgos: informe a los comités del Congreso Oficina de Responsabilidad Gubernamental
• [3] Archivado el 30 de abril de 2021 en Wayback Machine.