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Aplicaciones de pilotes helicoidales en la industria del petróleo y gas
Descubre cómo los pilotes helicoidales ofrecen una solución de cimentación eficiente y sostenible en la industria del petróleo y gas
Los pilotes helicoidales son una solución de cimentación eficiente y sostenible para la industria del petróleo y gas. Se utilizan en las fases de exploración, transporte y procesamiento, proporcionando estabilidad en terrenos difíciles y reduciendo costos operativos.
Este blog explorará el uso de pilotes helicoidales en la industria del petróleo y gas, destacando su aplicación en upstream, midstream y downstream. Se abordarán las ventajas económicas y ambientales de estos pilotes, su facilidad de instalación y desinstalación, y su capacidad para proporcionar estabilidad en terrenos difíciles. También se explicará su papel en el soporte de oleoductos, estaciones de bombeo y control de flotabilidad.
Los pilotes helicoidales ofrecen una solución de cimentación eficiente y sostenible para la industria del petróleo y gas. Su versatilidad los hace ideales para aplicaciones en exploración, transporte y procesamiento, garantizando estabilidad y reduciendo costos operativos.
¿Por qué los pilotes helicoidales son ideales para la industria del petróleo y gas?
Los pilotes helicoidales son una excelente opción para la cimentación en la industria del petróleo y gas, ya que pueden instalarse tanto en áreas congestionadas como en ubicaciones remotas. Su diseño permite que sean reutilizables y su instalación genera un impacto ambiental mínimo.
Al tratarse de pilotes de desplazamiento, no producen residuos de excavación y no requieren esperar a que el concreto fragüe antes de soportar carga. Además, su instalación rápida y sencilla reduce significativamente los costos de material, transporte y mano de obra.
Un solo pilote helicoidal, que pesa aproximadamente 113 kg (250 libras), puede reemplazar hasta 45,000 kg (100,000 libras) de bloques de concreto utilizados como lastre en secciones de oleoducto, lo que es una gran ventaja en áreas remotas donde el concreto no está fácilmente disponible.
Aplicaciones de los pilotes helicoidales en el petróleo y gas
Los pilotes helicoidales se utilizan en los tres segmentos principales de la industria del petróleo y gas: upstream (exploración y extracción), midstream (transporte y almacenamiento) y downstream (refinación y manufactura).
Upstream: Exploración y extracción de petróleo y gas natural
- Instalaciones de producción
- Bombeo de extracción (Pumpjacks)
Los pilotes helicoidales proporcionan una base sólida para equipos de producción y extracción en terrenos difíciles, ayudando a evitar asentamientos diferenciales que podrían comprometer la estabilidad de la infraestructura.
Midstream: Transporte y almacenamiento de petróleo y gas
El segmento midstream es el más común para la aplicación de pilotes helicoidales. Se utilizan principalmente en:
- Oleoductos y gasoductos
- Estaciones de bombeo
- Estaciones compresoras
Uno de los principales desafíos en la instalación de tuberías es la vibración generada por los equipos en estaciones compresoras. Los pilotes helicoidales permiten una cimentación estable con una mínima generación de vibraciones, aumentando la vida útil del equipo y evitando problemas estructurales.
Además, en regiones donde el suelo es inestable o está expuesto a actividad sísmica, los pilotes pueden diseñarse con inclinación (battered piles) para soportar cargas laterales y mejorar la resistencia estructural.
Downstream: Procesamiento y refinación de hidrocarburos
- Refinerías
- Plantas de manufactura de subproductos
En el segmento downstream, los pilotes helicoidales ayudan a estabilizar instalaciones industriales, especialmente en zonas propensas a hundimientos o asentamientos diferenciales.
Casos de uso de pilotes helicoidales en oleoductos y gasoductos
Soporte para trampas de raspado (scraper traps)
Las trampas de raspado, también llamadas lanzadores y receptores, se ubican en estaciones compresoras y terminales de oleoductos. Suelen instalarse sobre losas de concreto que pueden sufrir asentamientos debido a cambios climáticos.
Para evitar este problema, se recomienda una cimentación con pilotes helicoidales y una estructura de acero elevada, que proporcione estabilidad y reduzca el riesgo de fallas estructurales.
Soporte para tuberías aéreas
Cuando las tuberías deben instalarse sobre la superficie, los pilotes helicoidales ofrecen una solución segura y eficiente. Se conectan directamente a vigas o racks de acero, evitando la necesidad de excavación profunda y reduciendo la generación de residuos de construcción.
En áreas con regulaciones ambientales estrictas, los pilotes helicoidales son una opción ideal porque no requieren la eliminación de escombros y pueden instalarse con equipos ligeros utilizando motores hidráulicos de torque.
Si la corrosión es una preocupación, los pilotes pueden galvanizarse para ofrecer mayor protección contra agentes externos.
Control de flotabilidad en oleoductos y gasoductos
Los oleoductos en suelos orgánicos con alta saturación de agua pueden experimentar flotación debido a la falta de peso suficiente para contrarrestar la fuerza de flotabilidad. En estos casos, los pilotes helicoidales proporcionan una solución efectiva sin necesidad de utilizar grandes bloques de concreto.
Caso de uso en zonas de permafrost y muskeg
En regiones del norte con suelos de muskeg en verano y permafrost en invierno, el uso de pilotes helicoidales ha demostrado ser una alternativa más rentable y eficiente que los pesos de concreto tradicionales.
El sistema de anclaje en estas áreas consta de:
- Anclajes helicoidales: Se instalan en pares a cada lado del oleoducto.
- Terminaciones de anclaje: Se conectan a una correa de acero o material sintético.
- Correa de sujeción: Actúa como fuerza de contrapeso para resistir la flotación.
Cada anclaje se instala en suelos sin alterar para garantizar la máxima capacidad de carga. Un detalle clave en este diseño es que cada anclaje se instala en direcciones opuestas (uno en sentido horario y otro en sentido antihorario) para mejorar la estabilidad.
Pruebas de carga y estabilidad
Para garantizar la eficacia del sistema de control de flotabilidad, cada anclaje se prueba con una carga del 150% del peso de trabajo previsto. Estas pruebas son rápidas y pueden completarse en unos 5 minutos por unidad.
Una solución eficiente y sostenible. Los pilotes helicoidales han demostrado ser una solución confiable para cimentaciones en la industria del petróleo y gas. Su capacidad para resistir cargas de compresión, tensión y laterales, combinada con su instalación rápida y su impacto ambiental reducido, los convierte en una alternativa superior a los métodos tradicionales.
Desde el soporte de tuberías hasta el control de flotabilidad, su versatilidad y rentabilidad los posicionan como una opción clave en la infraestructura energética actual.
By Ph.D. Carolina Hernández Valerio
Referencias
Hubbell – Chance Foundation Solutions. (2021, July 7). Helical pile applications for the oil & gas industry. Hubbell. https://blog.hubbell.com/en/chancefoundationsolutions/helical-pile-applications-for-the-oil-gas-industry?utm_campaign=Civil&utm_content=263407429&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-40680037
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