Lucía Casas Pérez
Con el propósito de identificar los retos en el análisis y diseño de risers de tubería rígida de acero en catenaria (SCR’s, por sus siglas en inglés), considerando condiciones metoceánicas propias del Golfo de México, el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) desarrolló un estudio que comprende una revisión de los criterios y filosofías de diseño y de metodologías de análisis, que utiliza la industria para el análisis y diseño de SCR’s localizados en aguas profundas.

El estudio Comportamiento estructural de risers tipo SCR localizados en aguas profundas del Golfo de México fue presentado porel maestro en ingeniería Rommel Burbano, quien explicó que este estudio, realizado con el asesoramiento de una importante compañía internacional, surgió de la necesidad del Instituto de incursionar en el análisis y diseño de sistemas utilizados en el transporte de hidrocarburos en aguas profundas, que bien podrían aplicarse en el país, además de ser la base para la identificación de futuros temas de investigación y prospección reguladora.

El experto indicó que un SCR es un sistema relativamente simple, comparado con otros tipos de risers utilizados para el transporte de hidrocarburos en aguas profundas, empleados en sistemas flotantes de producción (FPS).

Los SCRs se han usado ampliamente alrededor del mundo, en tirantes de agua que van desde 450 hasta 2 400 metros, para producción y exportación de hidrocarburos. Han sido instalados más de 400 SCRs en diversos tipos de sistemas flotantes (Spars, TLPs, SEMIs y FPSOs), en campos de aguas profundas al oeste de África, Golfo de México y Brasil.

El especialista en ductos señaló que el análisis y diseño del SCR se realiza para cumplir con los principales estados límite: de Servicio para condiciones aceptables a las operaciones normales; Último para eventos extremos; de Fatiga para carga cíclica; y Accidental para cargas no frecuentes.

Respecto al análisis de esfuerzos del SCR, para lo cual se utilizó el software FLEXCOM, el especialista afirmó que este se realiza para satisfacer los criterios de resistencia bajo las condiciones operacionales extremas, de supervivencia y prueba hidrostática. Para ello se utilizan las condiciones ambientales apropiadas para cada condición de carga, algunas de las cuales incluyen consideraciones de daño en el FPS.

Información metoceánica

En otro orden de ideas, el maestro Rommel Burbano se refirió a la información metoceánica, para cuya verificación de los estados límite relevantes se utilizan diferentes criterios, como datos de nortes y huracanes, resultado de información de mediciones de la zona en términos de los contornos ambientales (oleaje versus periodo, oleaje versus velocidad del viento) para diversos periodos de retorno; al igual que los perfiles de corriente; información de corrientes de lazo, sumergidas y de fondo. Además, los diagramas de dispersión son obtenidos de información de zona y condensados para proporcionar un número razonable de casos para el análisis de fatiga.

Precisó que el análisis de fatiga es uno de los aspectos más críticos en el diseño de un SCR y que la mayor propensión al daño por fatiga se encuentra en dos zonas: en la de contacto con el lecho marino, en donde los esfuerzos debido a momentos flexionantes son altos y en la cercana a la junta flexible, en particular la primera soldadura entre la pieza de extensión y la primera tubería del SCR.

La fatiga, esfuerzos, entrechoque, recubrimiento anticorrosivo y protección catódica, así como el aislamiento térmico y la interferencia con los FPS son algunos de los retos que se tienen en el análisis y diseño de los SCRs, cuyo nivel de importancia depende de factores como el tirante de agua, tipo de FPS al que se encuentre ligado (SPAR, TLP, etcétera), características del fluido y severidad de cargas ambientales.

En conclusión, Rommel Burbano Bolaños apuntó que el estudio realizado por el IMP confirma la factibilidad de la utilización de los SCR en el Golfo de México e identifica las actividades que se deben realizar durante el proceso de análisis y diseño, además de las posibles incertidumbres y áreas de interés para el desarrollo de futuros proyectos de investigación en este tema.

Afirmó que el conocimiento de la tecnología de risers tipo SCR ha avanzado considerablemente en los últimos años; sin embargo, sigue siendo un importante desafío emplear estos sistemas en ambientes severos y con sistemas flotantes tipo FPSO. “Mientras continuemos mejorando nuestras capacidades y niveles técnicos, podremos disponer del conocimiento para resolver la problemática en aguas profundas, que tendremos en un futuro inmediato”, aseguró el especialista del IMP.