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ESPECIFICACION TECNICA PARA CRUCES DE TUBERIA VICEPRESIDENCIA DE TRANSPORTE NORMAS Y ESTANDARES ELABORADO 29/07/2013

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VERSIÓN 1

TABLA DE CONTENIDO

Página 1 OBJETO ........................................................................................................................... 3 2 ALCANCE ......................................................................................................................... 3 3 GLOSARIO ...................................................................................................................... 3 4 DOCUMENTOS DEROGADOS ............................................................................................. 3 5 REFERENCIAS NORMATIVAS ........................................................................................... 3 6 CONDICIONES GENERALES.............................................................................................. 4 7 DESARROLLO .................................................................................................................. 5 8 ESTUDIOS ..................................................................................................................... 12 9 REGISTROS ................................................................................................................... 13 10 CONTINGENCIAS ........................................................................................................... 13 11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 13 12 ANEXOS ........................................................................................................................ 14

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VERSIÓN 1

OBJETO

Este estándar específica los lineamientos civiles mínimos para el diseño y construcción de los cruces de la línea de transporte de hidrocarburos con vías, corrientes de agua y otros ductos existentes, con base en estándares internacionales y las mejores prácticas implementadas actualmente en la industria petrolera a nivel mundial. 2

ALCANCE

Identificación y breve descripción de los tipos de cruces más comunes en el trazado de una línea de transporte de hidrocarburos. 3

GLOSARIO

API: American Petroleum Institute. ASME: American Society Mechanical Engineers. Ducto: Infraestructura que permite el transporte de fluidos. Se denomina Oleoducto cuando se diseña y construye para el transporte de petróleo, Poliducto cuando se diseña y construye para el transporte de combustibles líquidos derivados del petróleo, Propanoducto cuando se diseña y construye para el transporte de GLP, Combustoleoducto cuando se diseña y construye para el transporte de combustóleo y Gasoducto cuando se diseña y construye para el transporte de gas natural. EIA: Estudio del Impacto Ambiental. Galibo: En puentes se denomina gálibo a la distancia entre la parte inferior de la superestructura y el nivel medio del curso de agua o rasante de la vía. PMA: Plan de Manejo Ambiental. PMT: Plan de Manejo de Transito. 4

DOCUMENTOS DEROGADOS

ECOPETROL S.A. • • • • • 5

NIO-0900 - Especificación Técnica para Pasos Especiales, Colombia, 2009. NIO-0901 - Especificación Técnica para Cruce de Vías, Colombia, 2009. NIO-0903 - Especificación Técnica para Cruces de Corrientes, Colombia, 2009. NIO-0905 - Especificación Técnica para Paso Elevado de Corrientes, Colombia, 2009. NIO-0906 - Especificación Técnica para Cruce con otros Ductos, Colombia, 2009 REFERENCIAS NORMATIVAS

ECOPETROL S.A. • • • • • • • •

ECP-VST-P-CIV-ET-004 – Especificación Técnica para Excavaciones. ECP-VST-P-CIV-ET-005 – Especificación Técnica para Rellenos. ECP-VST-P-CIV-ET-006 – Especificación Técnica para Concreto. ECP-VST-P-CIV-ET-007 – Especificación Técnica para Vías. ECP-VST-P-CIV-ET-010 – Especificación Técnica para Taludes y Terrazas. ECP-VST-P-CIV-ET-011 – Especificación Técnica para Clasificación de Suelos. ECP-VST-P-CIV-ET-012 – Especificación Técnica para Criterios de Diseño para Estructuras de Concreto. ECP-VST-P-CIV-ET-013 – Especificación Técnica para Acero de Refuerzo.

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• • • • • • • • • •

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ECP-VST-P-CIV-ET-014 – Especificación Técnica para Georeferenciación. ECP-VST-P-CIV-ET-015 – Especificación Técnica para Protección de Excavaciones con Entibados. ECP-VST-P-CIV-ET-016 – Especificación Técnica para Levantamientos Topográficos. ECP-VST-P-CIV-ET-017 – Especificación Técnica para Estudios de Geotecnia. ECP-VST-P-CIV-ET-018 – Especificación Técnica para Estudios de Tránsito. ECP-VST-P-CIV-ET-019 – Especificación Técnica para Estudios Hidrológicos. ECP-VST-P-MET-ET-012 – Especificación Técnica para Pruebas Hidrostáticas. VIT-GTT-P-CIV-ET-017 - Especificación Técnica para Señalización. VIT-GTT-P-MEE-ET-007 - Especificación Técnica Radiografía e Inspección de Soldadura de Tubería. VIT-GTT-P-MEE-ET-013 - Especificación Técnica Pruebas No Destructivas.

NATIONAL ASSOCIATION OF CORROSION ENGINEERS (NACE, INTERNATIONAL) •

NACE SP0200-2008, “Steel-Cased Pipeline Practices”

AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API) •

API RP 1102 - Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways.

AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS (ASME) • •

ASME B31.4 - Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids. ASME B31.8 - Gas Transmission and Distribution Piping System.

AMERICAN WELDING SOCIETY •

AWS D1.1, STRUCTURAL WELDING CODE

PIPELINE RESEARCH COUNCIL INTERNATIONAL, INC. •

PRCI L51730 - Installation of Pipelines by Horizontal Directional Drilling - Engineering Design Guide

INVIAS • • •

Especificaciones Generales de Construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras, Colombia, 2007. Guía de Manejo Ambiental de Proyectos de Infraestructura, Subsector Vial, Colombia, 2007 Manual de Señalización Vial, Colombia, 2009

MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE • 6

Guía Ambiental para el Transporte de Hidrocarburos por Ductos, Colombia, 1998. CONDICIONES GENERALES

Se deben mantener los equipos y herramientas de construcción en óptimas condiciones, con el objeto de evitar demoras o interrupciones debidas a daños en los mismos. Las condiciones de operación de los equipos deberán ser tales, que no se presenten emisiones de sustancias nocivas que sobrepasen los límites permisibles de contaminación de los recursos naturales, de acuerdo con las disposiciones ambientales vigentes. La localización de los cruces se hará ciñéndose a los planos y utilizando sistemas de precisión que permitan fijar adecuadamente los puntos que hacen parte del cruce.

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El programa de estudios a realizar (suelos, geotécnicos, geológicos, hidráulicos, socavación, etc.), deberá tener en cuenta las condiciones del área a investigar, considerando el tipo e importancia de las obras y estructuras a construir. Los cruces deben ejecutarse en tubería del diámetro y el espesor de pared que indiquen los diseños y/o planos. Cuando se esté trabajando en la vecindad de otras tuberías, ya sean para transporte de hidrocarburos u otros servicios, se debe verificar y señalizar su posición y tomar las precauciones necesarias para evitar daños a dichas tuberías. Todas las uniones soldadas que se realicen para conformar el ducto a instalar en un cruce deben ser inspeccionadas de acuerdo a lo establecido en los estándares VIT-GTT-P-MEE-ET-007 - Especificación Técnica Radiografía e Inspección de Soldadura de Tubería y VIT-GTT-P-MEE-ET-013 - Especificación Técnica Pruebas No Destructivas. Adicionalmente antes de instalación del ducto se debe realizar una prueba hidrostática de acuerdo a lo establecido en el estándar ECP-VST-P-MET-ET-012 – Especificación Técnica para Pruebas Hidrostáticas. 7

DESARROLLO

7.1 CLASIFICACION DE CRUCES El paso de un ducto de transporte de hidrocarburos por zonas que ofrecen mayor dificultad para la construcción que en la línea regular, por sus condiciones naturales o por la presencia de obras civiles cuyo funcionamiento normal no debe ser alterado; en estos tramos, y que requiere de un tratamiento especial, con el fin de proteger la tubería y las áreas aledañas se clasifica en: • • •

Cruce de Vías. Cruce de Corrientes. Cruce con otros ductos.

7.1.1

Cruces de Vías

Los cruces con vías deben ser perpendiculares al eje longitudinal de esta, en caso de no ser posible se permite una desviación máxima de 30° con respecto a la normal e n estos cruces no se permite el uso de camisas de protección. Debe realizarse una revisión estructural en el ducto a instalar en los cruce con vías por donde circulen vehículos pesados, tractores, maquinaria pesada y/o vehículos de carga con el fin de garantizar que en ninguno de los casos la suma de esfuerzos circunferenciales debidos a la presión interna del diseño y a las cargas externas afecte la integridad del ducto en este punto. Para definir con mejor precisión los tipos cruces de bancas de vías con ductos de transporte de hidrocarburos, las vías dependiendo del servicio que presten, se clasifican como: principales, secundarias y férreas. 7.1.1.1 Cruce de vías principales Son aquellas troncales, transversales y accesos a capitales de Departamento que cumplen la función básica de integración de las principales zonas de producción y consumo del país y de éste con los demás países, que por sus características de tráfico no deben ser interrumpidas. La instalación del ducto se debe realizar por el método de perforación y el procedimiento debe estar conforme al API RP 1102 en su última versión, y de acuerdo con la autorización recibida del propietario de la vía, algunos cruces pueden efectuarse por una combinación de túnel perforado y zanja a cielo abierto.

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7.1.1.2 Cruce de vías férreas La excavación debe hacerse por el método de perforación, siguiendo las indicaciones de la figura 4 y del API RP 1102 en su última versión y de acuerdo con la autorización recibida del propietario de la vía. 7.1.1.3 Cruce de vías secundariasLas vías secundarias son aquellas vías que unen las cabeceras municipales entre sí y/o que provienen de una cabecera municipal y conectan con una carretera Primaria y/o aquellas vías de acceso que unen las cabeceras municipales con sus veredas o unen veredas entre sí. Las carreteras consideradas como Secundarias pueden funcionar pavimentadas o en afirmado; no se incluyen los caminos "reales" ni de herradura. Los cruces de este tipo pueden realizarse a zanja abierta previa validación de las condiciones geotécnicas, geológicas, morfológicas del sitio de cruce tal como se indica en las figuras 2 y 3. La tubería debe instalarse recta. Debe rellenarse la zanja inmediatamente después de bajar la tubería y su acabado y compactación deben ser, como mínimo, iguales a los existentes en la vía antes de construir la zanja, de acuerdo con lo mostrado en la figura 3. En la instalación de ductos por perforación la tubería debe llevar un recubrimiento adicional resistente a la abrasión, tal como una cobertura de resina epóxica reforzada con fibra de vidrio u otra equivalente. Se debe demostrar mediante ensayos la adherencia al recubrimiento y la resistencia a la abrasión. En la figura 1, se muestran los tipos de banca que se pueden encontrar en cruces de vías principales y secundarias. Para cualquier cruce de vías se debe contar con una señalización de acuerdo a lo establecido en el estándar VITGTT-P-CIV-ET-017 – Especificación Técnica para Señalización y al Plan de Manejo de Transito (PMT) generado por el Consultor para el proyecto y aprobado por las autoridades competentes. El cruce de vías diferentes de carreteras principales, secundarias o vías férreas tales como los caminos “reales” o de herradura, se consideraran como línea regular. 7.1.2

Cruce de Corrientes

Existen también los cruces de cuerpos de agua con ductos de transporte de hidrocarburos, dependiendo de sus características, los cuerpos de agua se clasifican como: principales, secundarios y menores. La clasificación de los cuerpos de agua a cruzar con la línea se realiza durante la etapa de estudios y diseños, y depende básicamente de las características del cauce en cuanto a su amplitud, tipo de materiales que lo conforman, estabilidad del fondo y las márgenes, caudal medio y condiciones de flujo, entre otros. El cruce sobre estos cuerpos de agua se realiza de manera subfluvial o aérea. Los cruces de tipo subfluvial se construyen por métodos tales como perforación horizontal dirigida o mediante excavación de zanja a cielo abierto, en tanto que los cruces aéreos se realizan mediante la construcción de estructuras como puentes colgantes y apoyos en marcos H. En caso de que el lecho de la zanja presente materiales que puedan dañar el recubrimiento, éste debe protegerse con duelas de madera, geotextil o lastrado en concreto, en los cauces y en la forma que lo establezca el diseño. En aquellos casos donde se requiera, se debe gestionar los correspondientes permisos por ocupación temporal del cauce ante las autoridades competentes. Debe observarse la legislación concerniente al recurso agua y acatarse todas las disposiciones; específicamente se recalca la prohibición expresa del uso de materiales del fondo de los lechos de los ríos para actividades de construcción sin el correspondiente permiso de la autoridad competente. En los cruces subfluviales de corrientes de agua debe determinarse, mediante evaluaciones hidrotécnicas y geotécnicas, el perfil de socavación del cauce VIT-GTT-P-CIV-ET-031

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durante las condiciones de flujo más críticas que se puedan presentar en un período de 50 años y para una creciente excepcional del orden de 100 años de período de recurrencia y con base en los resultados de las evaluaciones se debe definir la profundidad mínima de instalación de la tubería, el tipo de cruce (a cielo abierto o por perforación dirigida) y las obras de protección y recuperación de márgenes que se requieran. Los principales factores que se deben considerar en el diseño de un cruce subfluvial y que impactan la longitud y profundidad de instalación del cruce son: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k)

Velocidad de la corriente. Turbulencia. Socavación. Divagación del cauce. Cambios de temperatura. Calado de embarcaciones. Corrosión. Dragado. Flotación. Estadísticas de incremento de nivel debido a variaciones climatológicas. Historial del cauce natural.

El diseño debe garantizar que los puntos de inicio y final del cruce se encuentre por fuera de la zona de divagación del cauce definido de los diferentes estudios realizados por el Consultor y se medirá entre bayonetas (incluyéndolas) y las conexiones con los puntos de empalme son considerados como línea regular. Con el fin de no someter la tubería a tensiones extremas y evitar doblado excesivo en los cauces de orillas con talud muy inclinado, deben efectuarse las excavaciones necesarias en las orillas que lo requieran, especialmente en la zanja, para dar conformación adecuada a la tubería y facilitar las labores de instalación del cruce subfluvial. Una vez efectuado el cruce, las orillas excavadas se deben restituir y proteger con enrocados o gaviones tanto en las partes sumergidas como en el talud exterior. De toda forma, se deben obtener condiciones tales que aseguren la estabilidad del cruce. 7.1.2.1 Cruce subfluvial de corrientes principales Son aquéllas que presentan un ancho de cauce permanente superior a 30 metros, caudal medio superior a 20 m3/s, o que por sus características se han definido así durante la etapa de estudio. En cauces con lecho rocoso la tubería del cruce subfluvial debe instalarse a una profundidad mínima de 1 metro por debajo del fondo del cauce y a una cota constante; en cauces con lecho aluvial la profundidad mínima de instalación de la tubería bajo el fondo del cauce debe ser 2.50 metros En todo caso la tubería debe quedar por debajo del nivel de socavación natural del cauce. En las figuras 5 a 8, se presentan las condiciones de diseño mínimas para los cruces de corrientes principales. 7.1.2.2 Cruce subfluvial de corrientes secundarias Son aquéllas que presentan un ancho de cauce que varía entre 10 metros y 30 metros, caudal medio superior a 5 m3/s, un ancho entre hombros mayor que 30 metros y altura de éstos superior a 6 metros o que por sus características se han definido así durante la etapa de estudio. Para estos casos la profundidad mínima de instalación es 2 metros bajo la parte más profunda del lecho. En todo caso la tubería debe quedar por debajo del nivel de socavación natural del cauce. En cauces conformados por roca, puede disminuirse la profundidad y adoptarse el procedimiento de tapado y protección mostrado en las figuras 7 y 8.

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7.1.2.3 Cruces subfluvial de corrientes menores En las corrientes de agua diferentes de los ríos y quebradas ya contemplados, se debe instalar la tubería en forma enterrada, a la profundidad de línea regular. Además deben reconstruirse las márgenes del cauce con enrocados y materiales del sitio; eventualmente se pueden requerir gaviones. 7.1.3

Cruces con otros ductos

Existe otro tipo de cruce correspondiente al de la tubería de la nueva línea con otros ductos existentes, ya sean ductos de transporte de hidrocarburos, acueductos, alcantarillados u otros ductos donde no se puede interrumpir el servicio, excluyendo instalaciones domiciliarias donde el paso se considera como una línea regular. Se debe ejercer extrema precaución cuando las condiciones requieren trabajar sobre ductos existentes. La cubierta mínima requerida para operar equipos pesados sobre los ductos o líneas existentes es de 1.50 m. La operación del equipo pesado sobre los ductos existentes con menos de 1.50 m de cubierta no está permitida. De ser necesario se dispondrá de una cubierta adicional u otros dispositivos de protección si el suelo es fangoso, rocoso o de alguna otra manera inseguro. El equipo con orugas no debe girar ni voltear bruscamente cuando se está trabajando sobre una línea existente. Donde sea necesario el cruce con otros ductos, deben realizarse inicialmente una excavación manual a cielo abierto (apiques) u otro tipo de exploración para de determinar con exactitud la profundidad a la cual se encuentra el tubo. Estos sondeos deben hacerse extremando las precauciones para evitar daños a los tubos existentes. Se pueden usar equipos para detección de elementos o tubería metálica. Después de localizar el ducto existente, no se debe permitir la excavación mecánica dentro de los 1.50 m entre el lomo del ducto existente y el corte de excavación mecánica. La excavación final se debe hacer manualmente. La tubería de la línea en construcción, además de cumplir con la profundidad mínima para la línea regular, debe quedar a una distancia libre mínima de 0.80 metros por debajo del tubo existente (Ver figura 10) o de acuerdo a las exigencias del propietario del ducto a cruzar. Solo en casos excepcionales, en donde el diseño indique lo contrario, la nueva línea puede instalarse por encima de la tubería existente. Se deberá mantener un ángulo en el punto de cruce entre ambas líneas de 90°, de no ser posible este án gulo no puede ser inferior a 70°. Para todos los cruces de tuberías se deben instalar protecciones mecánicas conformada por placas en concreto reforzado de 1.20 m x 0.80 m x 0.12 m entre los dos ductos, que aseguren la integridad de las mismas durante excavaciones de emergencia, actividades de mantenimiento, etc. Se debe realizar una demarcación de “PELIGRO Tipo de Facilidad- ABAJO – ECOPETROL S.A.” sobre las protecciones mecánicas. (Placas de concreto). Ejemplos: “PELIGRO OLEODUCTO ABAJO – ECOPETROL S.A.”. Si la tubería del tercero es de un material metálico, se deberán implementar las acciones que garanticen los niveles de protección catódica en los cruces, a fin de lograr la correcta protección catódica y evitar interferencias entre ambos sistemas, para asegurar la integridad de los ductos por la amenaza de los potenciales procesos de corrosión externa. 7.2 METODO CONSTRUCTIVO Existen varias maneras de cruzar tuberías bajo o sobre obstáculos tales como zonas de inundación, ciénagas y pantanos, ríos, litorales, áreas congestionadas, vías fluviales costa fuera, pistas de aeropuertos, autopistas, vías, etc., como son: • • •

Cruce lanzado. Cruce por perforación. Cruce a cielo abierto.

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• 7.2.1

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Cruce aéreo. Cruce lanzado

Su uso se limita a la instalación de ductos en áreas bajas, de poca o gran extensión, con lámina de agua permanente durante todo el año (inundadas). Estas zonas se consideran de gran valor ambiental; de ellas hacen parte las ciénagas, lagunas, lagos, embalses, bajos inundables, esteros y los morichales, entre otros, donde el flujo de agua es mínimo y la posibilidad de crecientes torrentosas es nula. Este tipo de cruce consiste en que al soldarse la tubería se permite que ésta se vaya acomodando de manera natural sobre el fondo del cauce de acuerdo con su deflexión natural y la forma del lecho. Los diseños de éste tipo de cruces deben considerar los siguientes aspectos: • • •

El estatus legal del área (reserva, área de protección, zona de pesca y caza, entre otras.). El grado de sensibilidad ambiental del cuerpo de agua a cruzar. Establecimiento de obras, acciones y procedimientos específicos para la construcción del cruce.

Esta técnica de cruce presenta como desventajas, el choque de materiales de arrastre sobre la superficie del tubo y la inducción de procesos de socavación sobre el lecho, por efecto de la obstrucción al paso que sufre la corriente de agua, fenómeno que se acentúa ante crecientes excepcionales, llegando inclusive a arrastrar buena parte del fondo que soporta la tubería, quedando ésta simplemente suspendida. Así pues, este tipo de cruces exponen la tubería a condiciones de trabajo potencialmente peligrosas, tales como: • •

Desgaste de recubrimiento y consecuente pérdida de espesor por la acción erosiva y de empuje de los materiales que arrastra la corriente. Esfuerzos de tensión y flexión en la tubería al quedar suspendida sobre el fondo del cauce, con luces grandes.

Con el fin de proteger el ducto ante fenómenos de abrasión o impacto se debe implementar la instalación de un lastrado en concreto. Para el caso en el que se pueda presentar flotabilidad de la tubería se utilizará el lastrado y eventualmente se pueden utilizar silletas de contrapeso. Una variación al tipo de cruce lanzado, consiste en encamisar la tubería en un material resistente para que contrarreste la acción erosiva de los materiales del cauce, pero los sobreesfuerzos por la suspensión en el fondo del cauce son inevitables y eventualmente pueden ocasionar su rotura. 7.2.2

Cruce por perforación

La tecnología sin zanjas incluye un gran grupo de métodos de construcción usados para instalar y rehabilitar sistemas de instalaciones subterráneas con una perturbación mínima de la superficie a causa de la excavación. Un método del grupo de tecnologías sin zanja ampliamente usado es la perforación. Esta técnica consiste en que con equipo especializado se hace una perforación tubular con una broca piloto desde un punto de lanzamiento a un punto de recibo para alojar la tubería, instalando tuberías bajo obstáculos tales como ríos, litorales, áreas congestionadas, vías fluviales costa fuera, pistas de aeropuertos, autopistas, etc., los cuales por su complejidad demanda una atención especializada durante su construcción. El nivel de perforación debe ser cuidadosamente seleccionado a través de estudio de suelos, inventario de interferencias y estudios de socavación para el caso de los ríos, en el que a partir de las condiciones de la corriente, se estima la máxima profundidad a la que un evento de creciente, para un período de retorno establecido, se produciría la pérdida por arrastre del material del fondo. Este tipo de cruce se suele utilizar en cauces perennes, es decir con caudal de poca variabilidad en el tiempo, que transportan agua en forma permanente y en el que la lámina de agua es importante, de tal manera que no pueden

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construirse ataguías para construcción trucción a cielo abierto, o que éstas resultan antieconómicas. La técnica de cruce por perforación reduce el impacto ambiental asociado a la construcción de cruces. Para el diseño de este tipos de cruces se deben identificar las restricciones ambientales y evitarlas, evitarlas como son áreas pantanosas, contaminadas, residenciales y altamente pobladas y áreas históricas y antropológicas. antropológicas Existen diferentes métodos de perforación que se describen a continuación. 7.2.2.1 Perforación horizontal Aplica para el cruce de obstáculos con anchos de cruce no muy grandes en terrenos planos o semiplanos. semiplano En este caso no se requiere manejo de piscinas de lodos. Se requiere la excavación para la conformación de las cajas de lanzamiento y recibo de la broca piloto.

Ilustración 1. Perforación Horizontal 7.2.2.2

Perforación dirigida

Se utiliza en cruce de obstáculos de considerable ancho y en donde la profundidad del alineamiento de la tubería se ubica de manera importante, usualmente más de 4 metros por debajo ebajo del nivel más bajo del obstáculo. obstáculo Se requiere manejo de piscinas de lodos. No se requiere excavación para la conformación de cajas de lanzamiento y recibo.

Ilustración 2. Perforación dirigida VIT-GTT-P-CIV-ET-031

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7.2.3

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Cruce a cielo abierto

Esta modalidad de cruce la tubería se ubica por debajo del fondo del cauce u obstáculo, construyendo una zanja. La profundidad máxima de la zanja debe ser tal que para el caso de los ríos la socavación máxima generalizada que ocurre en la corriente para el evento de la creciente de diseño, no afecte la tubería. Es común emplear este sistema constructivo en verano cuando el agua de la corriente es mínima, de tal manera que el agua se puede desviar con ataguías hacia un costado, mientras se instala la tubería en el costado opuesto. Con el fin de proteger el ducto ante fenómenos de abrasión o impacto se debe implementar la instalación de un lastrado en concreto. Para el caso en el que se pueda presentar flotabilidad de la tubería se utilizará el lastrado y eventualmente se pueden utilizar silletas de contrapeso. 7.2.4

Cruces Aéreos

Cuando se determinen pasos aéreos, se debe considerar que los puentes se clasifican en tres tipos, de acuerdo con su longitud: los del tipo I tienen una longitud variable entre 20 y 75 m, los del tipo II tienen longitud variable entre 76 y 120 m y los tipo III una longitud mayor de 120 m. Para estos pasos aéreos deben diseñarse las estructuras de apoyo de la tubería, las cuales pueden estar conformadas por puentes colgantes o cerchas de apoyo (puentes rígidos) incluidos los apoyos principales del puente (torres para los colgantes y estribos para los rígidos), dependiendo de las condiciones del subsuelo, el régimen de flujo en la corriente, los efectos del viento o sismo y las condiciones debidas a la operación del sistema. Cuando se requieran estructuras de menos de 20 m de luz, se considera como "Instalación de tubería superficial" la cual debe apoyarse en marcos H o con cables anclados al terreno, mediante macizos o pernos de anclaje. En todos los casos, el puente debe estar cimentado en terreno firme, fuera de la influencia de la corriente y debe dotarse de las obras de protección que se requieran. El diseño en este tipo de cruce debe tener como principales premisas las restricciones de acceso al sitio de ejecución de las obras, las fuertes pendientes aledañas al sitio del cauce en cada margen, la estabilidad propia de la zona, el método constructivo que se deberá implementar para su ejecución, lo cual limitará y determinará aspectos de diseño y constructivos como: diámetro de los cables, altura y geometría de las torres, tipo de cimentación, obras y equipos de apoyo necesarios para la construcción y forma de ingreso de materiales. Los cruces aéreos incluyen estructuras metálicas (torres) y de concreto (fundaciones, bases torres, muertos de anclaje) para sostener el ducto en su recorrido por encima del río. La cimentación segura de las torres que soportan la tubería y los muertos de anclaje implica la presencia de márgenes del cauce estables geomorfológicamente, fuera de la influencia de la corriente y de fenómenos de inestabilidad del terreno. Se diseñaran las fundaciones y estructuras chequeando la capacidad portante del terreno, estabilidad de la fundación (deslizamiento, volcamiento) y la interacción suelo estructura de acuerdo a los parámetros prescritos en la NSR-10. Debe dotarse de la obra con protecciones como drenes, cunetas y filtros con los que se garantice la remoción natural o artificial del exceso de agua acumulada en la superficie (abatir el nivel freático alto) evitando de esta forma la afectación sobre las estructuras. El diseño debe evitar que se presente la inmersión del cable y accesorios en agua ya que esto ocasiona una corrosión que reduce la vida útil del cable y accesorios. El diseño debe contemplar que en todos los puntos donde se presente interferencia con vías que permitan el transporte terrestre o fluvial, un galibo que garantice la integridad del ducto y del puente ducto. El gálibo mínimo será definido por el INVIAS y/o el Ministerio de Transporte. Tienen la desventaja que generan impacto visual, así como su vulnerabilidad frente a acciones terroristas por grupos al margen de la ley. Para el diseño de las torres se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: La carga máxima tenida en cuenta para el diseño de estas estructuras, es la carga especial de ocurrencia durante la prueba hidrostática. La fuerza de viento se debe estimar de acuerdo con lo estipulado en la norma NSR 10. La línea VIT-GTT-P-CIV-ET-031

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estará firmemente anclada en su aproximación para que no se involucren cargas adicionales por desplazamientos en las estructuras de retención sobre las dos vertientes. El sistema de retención de los cables secundarios puede ser empleando las gratas de sujeción (perros) o con los manguitos fundidos en zinc, observando cuidadosamente el procedimiento en el desflecado de los cables y en la limpieza, de forma similar a lo establecido para los cables principales. Los elementos de fundición para los terminales de los cables principales, las silletas y los elementos prensacables deberán estar debidamente galvanizados en caliente sin efectos visibles en su superficie, así como toda la tortillería y elementos menores de fijación. Los tornillos de anclaje para las torres y los tensores para los cables principales y de viento, serán galvanizados en caliente en las partes expuestas a los agentes atmosféricos y hasta 0.50 metros de profundidad en el concreto. Deberán atender a todas las normas relativas a este tipo de trabajos, establecidas en los Códigos ACI, AWS, AISC, API y NSR 10, en sus ediciones más recientes. Las placas referenciadas en las distintas conexiones, deberán estar cortadas en una sola pieza (sin empalmes). Se recomienda el corte con equipos mecanizados de oxicorte o plasma. Los bordes de corte estarán libres de ranuras o defectos de alineamiento y acodalados. Todas las soldaduras estarán formadas por cordones continuos sin dejar entradas de agua o sitios de empozamiento que favorezcan la oxidación. No se permite la soldadura de tramos de tuberías para la conformación de elementos que hacen parte de las torres. Todas las estructuras deben ser soldadas en taller y/o pernadas en campo a menos que se especifique lo contrario en los planos de construcción. El diseño y la construcción deben ser realizados de acuerdo a lo establecido en la norma AWS D1.1. Todos los elementos deben estar construidos de acuerdo a los planos de diseño. La pintura de los elementos estructurales, no galvanizados en caliente, atenderá a procedimientos y esquemas recomendado por los fabricantes para un sistema de protección que garantice un periodo de mantenimiento mayor. 8

ESTUDIOS

Con el fin de adelantar los diseños se deben realizar por lo menos los siguientes estudios tanto para el diseño de obras civiles como para estructuras de protección: • • • • • • • • • •

Estudios Topográficos. Estudios Batimétricos de la sección del cauce. Estudios Geológicos. Estudios Geomorfológicos. Estudios Hidrológicos. Estudios de Hidráulica, morfodinámica y Sedimentación. Estudios Geotécnicos. Estudios de la dinámica fluvial y de socavación. Elaboración de rutas preliminares de tuberías, cables y demás dispositivos. Identificación de los puntos de interconexión de tuberías “tie ins”

Con los resultados de los estudios se debe evaluar técnica, ambiental, social y económicamente por lo menos dos (2) alternativas con el objeto de recomendar una solución con las recomendaciones y proceder a realizar la ingeniería, los diseños y detalles respectivos. 9

ANALISIS DE RIESGO DE LA ACTIVIDAD

La aplicación de este estándar involucra actividades con peligros inherentes y otros peligros relacionados con el ambiente del lugar del trabajo. El CONTRATISTA o prestador de servicios debe realizar un análisis de riesgo y

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establecer controles de las actividades que se desarrollen, de acuerdo con las políticas HSE de ECOPETROL S.A. (ECP-DHS-M-001)

10

REGISTROS

NO APLICA

11

CONTINGENCIAS

NO APLICA.

12

BIBLIOGRAFÍA

ANSI/API SPEC 5L: Specification for Line Pipe, Washington, D.C., 2007. API RP 1102: Steel Pipelines Crossing Railroads and Highways, Washington, D.C., 2007. ASME B31.4: Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids, New York, 2006. ASME B31.8: Gas Transmission and Distribution Piping System, 2012. Argone National Laboratory: Overview of the Design, Construction and Operation of Interstate Liquid Petroleum Pipelines, U.S. Department of Energy, 2007. Elsevier Publishers Comprehensive Structural Integrity Vol.1: The Structural Integrity of Oil and Gas Transmission Pipelines, U.K., 2002. ARPEL: Normas para la Administración Ambiental del Diseño, Construcción, Operación y Mantenimiento de Oleoductos., Uruguay, 2000. PDVSA: Manual de Inspección Volumen 4 Procedimiento de Inspección Gasoductos (Fase de Instalación), Venezuela, 1990. Bill D. Berger and Ken Anderson: Modern Petroleum, United States of America, 1978. API Division of Transportation: Bulletin on Construction Practices for Oil and Products Pipe Lines, Washington, D.C., 1955. Universidad dirigida/

Politécnica

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de

Valencia;

http://procedimientosconstrucción.blogs.upv.es/tag/perforación-horizontal-

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ANEXOS Berma

Calzada

Berma

Excavacion para Tunelera Tubo

Longitud del cruce

BANCA A MEDIA LADERA

Cuneta

Berma

Calzada

Berma

Tubo

Longitud del cruce

BANCA EN CORTE

Berma

Calzada

Berma

Tubo

Longitud del cruce

BANCA EN TERRAPLEN

Figura 1. Tipos de banca en los cruces de vías

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Muro de gaviones

(2x1x1m) Material sel eccionado y compactado.

Cuneta

>1m.

Materiales de la excavacion compactados en capas de 0.1m. de espesor con equipo vibr atorio pequeno (Rana).

Figura 2. Cruce de vías secundarias

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>0. 5m Material de B as e, s eleccionado y c om pactodo (95% del ensay o protor m odif ic ado).

Rell eno de m at erial comun, coloc ado en c apas de 0.1m de espes or max imo y c om pactado con equipo v ibrat orio >2. 0m

pequeno (Rana), has ta obtener una densidad sec a superior al 90% de la obtenida en el ensay o Proct or Es tandar.

Rell eno de suelo des menuz ado, sin fragment os de roca ~0.3m.

Saco de fibra natural rel leno con suelo del s it io.

Dt

>2Dt

Figura 3. Tapado en la zanja de vías secundarias Cerca

Cerca

1.80m min.

1.00m min. Tubo

Lo ngit ud d el cru ce

Figura 4. Cruce de vías férrea

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1 .00m min.

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Muro de gaviones

Enrocado

Muro de concreto Ciclopeo

Tubería lastrada. Relleno d e material aluvial

Figura 5. Protección del lecho y las márgenes en depósito aluvial

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Enro cado co n el ma te ria l más grue so del si tio Corri en te d e agu a Fondo medi o de l cauce 0.40m. (min)

~0.20m.

Re lleno con m ateri al de l sitio

2 .5 m (mi n)

Tubería l astrada

Dt

3Dt (min )

Figura 6. Zanja en depósito aluvial

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Su elo api so nad o ( even tual mente sue lo-c emen to )

Muro d e concre to ci clo peo

Orifici o para drena je

C oncre to ci clo peo Are na la vad a

ROCA

Tubo d e la l in ea.

Saco de fib ra natura l con ar ena

Figura 7. Protección del lecho y las márgenes del cauce en roca

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Corriente de agua

Relleno en concreto ciclopeo (f’c = 3000 ps i) > 1.0

Arena lavada >0. 4m Tubería

Saco de fibra natural relleno de arena

Dt

>3D t

Figura 8. Zanja en roca

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VERSIÓN 1

Zona rec ubiert a c on s ac os de fibra natural rellenos de c oncreto

B

B/2

B/2

RAMPA DE ACCE SO

B = ANCHO DEL CAUCE

1 PL ANTA Doble saco de fibra nat ural relleno de concret o simple (f’c = 3000 ps i) Slump = 2 a 4”

SE CCION 1-1

Figura 9. Protección con sacos del cauce de corrientes menores

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Figura 10. Cruce bajo conductos existentes Para mayor información sobre este documento dirigirse a quien lo elaboró, en nombre de la dependencia responsable: Elaboró: LUIS FERNANDO COLORADO.. Teléfono: 2344000 Dependencia: DEPARTAMENTO DE INGENIERIA - VIT

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