Las anclas hacen que la flotabilidad sea cosa del pasado

Guardar para leer la lista Publicado por Aimee Knight, asistente editorial de World Pipelines, jueves 13 de agosto de 2020 15:25

Jeff Curnick, Platipus Anchors Limited, Reino Unido, explica la aplicación de anclajes terrestres accionados por percusión como solución para la flotabilidad de tuberías en una variedad de ubicaciones desafiantes.

La flotabilidad siempre ha sido un problema cuando una tubería se construye en un ambiente saturado, como ríos, llanuras aluviales o áreas con un nivel freático alto (Figura 4). Durante el último siglo, los propietarios, diseñadores y contratistas de tuberías han utilizado varios métodos para contrarrestar la flotación, comenzando con un simple lastre de tuberías que consistía en dos mitades de hierro fundido atornilladas alrededor de la tubería. Posteriormente fue reemplazado por pesas de hormigón y alforjas de geotextil. Todos estos métodos plantearon sus propios desafíos, particularmente con el transporte de materiales pesados ​​a lugares remotos y el tiempo y recursos que tomó su implementación, especialmente cuando el equipo moderno actual no estaba disponible. No fue hasta la década de 1980 que se lograron avances significativos en la tecnología de control de flotabilidad de las tuberías con la introducción de anclajes al suelo como una alternativa económica y eficaz a los métodos tradicionales.

Figura 1: Anclajes Platipus que estabilizan taludes en un proyecto en Zawtika, Myanmar.

Platipus® tiene más de 35 años de experiencia en el diseño, fabricación y suministro de Anclajes Terrestres Impulsados ​​por Percusión (PDEA®) para una amplia variedad de sectores del mercado. La PDEA es un dispositivo moderno y versátil que se puede implementar rápidamente en la mayoría de las condiciones de terreno desplazables. Ofrece un anclaje liviano y resistente a la corrosión que se puede clavar desde el nivel del suelo utilizando equipos convencionales. Está diseñado para crear una alteración mínima en el suelo durante la instalación, se puede estresar hasta una capacidad de retención exacta y ponerse en pleno funcionamiento de inmediato. Al ser un sistema completamente seco, también tiene un impacto ambiental mínimo.

Las especificaciones del sistema de anclaje de tuberías pueden variar según el diámetro de la tubería, la longitud de cada sección de la tubería, las condiciones locales del suelo (incluido el nivel freático), la integridad estructural de la tubería, si la tubería se instala en agua dulce o salina y el reposición del material de relleno. Normalmente, la cabeza del anclaje se fabrica con una aleación de aluminio o hierro fundido de grafito esferoidal y está conectada a una correa de cincha. A continuación, el sistema se pone en servicio mediante una hebilla y un dispositivo tensor. Los conjuntos de sistemas de anclaje están espaciados a lo largo de la tubería, a distancias calculadas, a través de áreas que requieren medidas antiflotabilidad o estabilización de otras fuerzas externas. La instalación de un sistema de anclaje de tubería típico se puede ver en la animación de la Figura 2.

Figura 2 – Guía de instalación de un sistema típico de anclaje de tuberías Platipus.

La distribución de tensiones frente a un anclaje cargado se puede modelar utilizando la teoría de cimentaciones tradicional. El desempeño último de un anclaje dentro del suelo se define por la carga a la cual la concentración de tensión inmediatamente delante del anclaje excede la capacidad de carga del suelo. Los factores que afectarán el rendimiento final del anclaje incluyen el ángulo de corte/resistencia al corte no drenado del suelo, el tamaño del anclaje, la profundidad de instalación y las condiciones de inmersión.

Los PDEA funcionan bien en suelos granulares, mostrando características de bloqueo y extensión de carga corta, un tronco de suelo amplio inmediatamente delante del anclaje y cargas extremadamente altas (Figura 3).

Figura 3 – Tronco típico de suelo en suelo granular.

Los suelos rígidos y cohesivos, como las arcillas de cantos rodados, también pueden dar resultados impresionantes. Sin embargo, los suelos cohesivos más débiles, como las arcillas aluviales blandas, pueden resultar en distancias de extensión y bloqueo de carga más largas y un tronco de suelo más pequeño frente al anclaje. En consecuencia, estas condiciones requieren un tamaño de anclaje mayor y, si es posible, una profundidad de clavado mayor para lograr las cargas de diseño.

Los sistemas de anclaje de tuberías Platipus se han utilizado en proyectos desafiantes en ubicaciones extremas en todo el mundo, como se describe en los siguientes estudios de caso.

Figura 4 – Tubería instalada en condiciones sumergidas ancladas por los sistemas Platipus.

Este proyecto de oleoducto de 6 km de longitud, finalizado en 2014, se caracterizó por condiciones complejas del terreno y del terreno, como bosques tropicales sobre suelo arenoso y pendientes pronunciadas que debían cruzarse. Después de la finalización exitosa, se identificó que varias de las pendientes empinadas eran potencialmente inestables y debían remediarse para evitar daños futuros al oleoducto ahora operativo.

En ese momento, el acceso por carretera al sitio era extremadamente limitado y no quedaba maquinaria en el área remota (Figura 1). Cualquier solución propuesta tenía que ser adecuada para la instalación únicamente con equipos portátiles. Si bien no son una aplicación de control de flotabilidad, los anclajes Platipus pueden cubrir una amplia gama de aplicaciones, siendo el control de la erosión y la estabilidad de pendientes un estándar de la industria.

Armados con anclajes Platipus S8 que pesaban sólo unos pocos kilogramos cada uno, martillos hidráulicos portátiles y equipos de tensión hidráulica de 100 kN, los equipos de instalación pudieron colocar los anclajes en las pendientes para su instalación a la profundidad especificada de 4 m. Dispuestos en un patrón de cuadrícula de diamantes e instalados más allá del plano de falla teórico identificado en el diseño del análisis de pendiente, cada anclaje fue probado para una capacidad de sujeción exacta de 40 kN, brindando estabilidad global a cada sección de pendiente donde fuera necesario. La instalación de anclajes para una aplicación típica de estabilización de pendientes se ilustra en la Figura 5.

La central eléctrica de carbón de 1.000 MW, que se está construyendo en la región costera del norte de Java Occidental, Indonesia, con suelos pobres y condiciones de trabajo potencialmente inundadas, planteó varios desafíos para la instalación de las diversas tuberías necesarias.

El más desafiante de ellos fueron las tuberías de agua circulante de 4000 mm (157 pulgadas) de diámetro que tenían el potencial de hundirse o flotar debido al suelo arcilloso blando y los niveles extremadamente altos de agua subterránea.

Figura 5: Guía de instalación de anclajes para una aplicación típica de estabilización de pendientes.

Parte de la solución diseñada fue implementar una base de concreto colocada sobre pilotes para brindar soporte de cimentación a las tuberías de gran diámetro. Luego se encargó a Platipus Anchors proporcionar un sistema para evitar el levantamiento en combinación con los cimientos (Figura 6).

Figura 6: Sistema Platipus para evitar el levantamiento utilizado en combinación con cimientos en el proyecto Cirebon 2, Indonesia.

La solución fue una gran correa de 75 mm de ancho, con una carga de rotura de 150 kN, colocada sobre la tubería con espaciamientos establecidos y asegurada a cáncamos prefabricados utilizando accesorios completos de acero inoxidable para mayor protección contra la corrosión. Al requerir solo herramientas tensoras básicas, esta solución proporcionó al equipo de instalación un medio sencillo para asegurar la tubería sin necesidad de maquinaria adicional en el sitio.

A medida que la infraestructura de oleoductos continúa expandiéndose a nivel mundial, a menudo a través de terrenos desafiantes y remotos, la necesidad de soluciones livianas, efectivas y económicas para contrarrestar la flotabilidad de los oleoductos y respaldar otras aplicaciones asociadas es vital.

El sistema PDEA proporcionado por Platipus ha sido diseñado para ser una solución beneficiosa para las partes interesadas en el oleoducto que necesitan superar los desafíos antes mencionados y lograr sus objetivos.

Este artículo fue publicado en el suplemento World Pipelines Extreme 2020. Haga clic aquí para ver el número completo en línea.

Lea el artículo en línea en: https://www.worldpipelines.com/special-reports/13082020/anchors-make-buoyancy-a-thing-of-the-past/

Tom Oldfield, Gerente de Servicio – Verificación de Campo, ROSEN, Reino Unido, encuentra la forma más eficiente de comprender la calidad de la verificación de campo mientras se valida el rendimiento del sistema ILI.

Insertar enlace del artículo:(copia el código HTML a continuación):