Método para la evaluación de la resistencia a la presión interna en tuberías API 5L X80 de 18 pulgadas de diámetro, utilizadas en transporte de petróleo

Abstract

El transporte de petróleo por oleoductos es uno de los medios más seguros y los que menos afectan al medio ambiente, y tienen una alta eficiencia y producti¬vidad. Sin embargo, los ductos están sujetos a varios tipos de defectos, entre los que destacan los causados por la corrosión. Al utilizar predicciones de presiones de falla conservadoras a causa de la co-rrosión se realizan reparos innecesarios antes de tiempo, o en el peor de los casos cambio de un tramo del ducto, lo cual nos obliga a dejar de trasportar petróleo, o en la reducción de la presión de operación, o inclusive dejando a toda la línea del ducto sin operación, Teniendo que a realizar un mantenimiento preventivo el cual genera un costo muy alto e innecesario, por ser prematuro. Por lo expuesto, se ve la necesidad reducir los costos de mantenimiento y para esto en la presente tesis se plantea una metodología aplicada para colonias de corrosión que nos represente valores de presión de falla menos conservadores y más cercanos a la realidad en comparación con los métodos semi-empíricos según normas; entonces, éste un nuevo método para el cálculo de la presión de falla y de las tensiones máximas actuantes en la colonia de corrosión. Los resultados obte¬nidos por este nuevo método serán comparados con los obtenidos por el Método de los Elementos Finitos y de ensayos de laboratorio de ductos a escala real. La presente tesis se desarrolla en cuatro capítulos. En el Capítulo 1, Se presentan los antecedentes, la motivación, el planteamiento del problema, el ob¬jetivo, el estado del arte, los alcances y las limitaciones de la presente Tesis. Capítulo 2, presenta el marco teórico relacionado con los ductos con de¬fectos de corrosión en forma de colonias y describe de forma básica y sucinta los principales tópicos como; integridad estructural en oleoductos, definiciones, tipos, complejidad e interacción de defectos de corrosión. También son descritos los principales métodos semi-empíricos según normas, utilizados en la evaluación de la presión de falla de ductos corroídos y son presentadas contribuciones de trabajos en esta área abarcando defectos de corrosión en ductos, así como es pre¬sentado el método Mixed Type of Interacting (MTI) desarrollado recientemente. Finalmente se presenta paso a paso el nuevo Método de las Tensiones circunferen¬cial y Longitudinal (MTCL), desarrollado en la presente tesis para el cálculo de la presión de falla de un ducto que contiene una colonia de defectos de corrosión. Capítulo 3, Describe como fue desarrollado el procedimiento y las consi-deraciones para el modelamiento por el método de elementos finitos (MEF) de ductos con defectos de corrosión, y sus parámetros geométricos, como los tipos de elementos, mallas, cargas, condiciones de contorno, y propiedades de los materia¬les adoptados para el análisis numérico, como también las consideraciones sobre el criterio de ruptura o falla numérica, sobre las no-linealidades física e geométrica existentes en este tipo de problema de análisis no lineal. Capítulo 4, Son presentados tablas y cuadros de comparación de los resul¬tados, ordenados en dos grupos: el primero (IDTS2 a IDTS7) con una perdida promedio de espesor de 5,40mm (66.7% del espesor) y el segundo grupo (IDTS8 a IDTS12) con una perdida promedio de espesor de 3,78mm (47.3 % del espesor). Los resultados de las presiones de falla dadas por los métodos tradicionales, el método MTI, el nuevo metodo MTCL y por el metodo numerico MEF donde se muestra también la distribución de las tensiones; además de las consideraciones sobre o post-procesamiento de los resultados, con el objetivo de analizar la inter¬acción que ocurre entre los defectos de la colonia. Finalmente, son presentadas las Conclusiones y Recomendaciones de la presente tesis, también son descritas las contribuciones y sugerencias para conti¬nuar trabajos futuros de investigación para proyectos de tesis. Apéndice A, presenta el trazado de todas las posibles líneas de ruptura (LR), para cada grupo de defectos, dentro de la colonia de corrosión del espécimen IDTS12. Apéndice B, presenta una tabla con resultados de la previsión de las pre¬siones de falla, según el metodo MTCL semi-empírico (teorico) desarrollado en la presente tesis. Apéndice C, presenta todos los resultados obtenidos en la simulación numeri¬ca por el metodo de elementos finitos, realizado en ANSYS y en MATLAB para los once especímenes IDTS, mostrando la distribución de las tensiones de von Mises para la superficie interna y externa de la colonia de defectos de corrosión.