UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

MONOGRAFÍASOLDADURA EN EL MANTENIMIENTO DEL OLEODUCTO NOR-PERUANO

CURSO : PROCESOS INDUSTRIALES II

PROFESOR : ING. GUILLERMO CRUZ FIGUEROA

ALUMNO : MENDOZA OCHOA, DANIEL GUSTAVO

CRISTOBAL RAMOS, HERNAN MARTIN

2016-I

HISTORIA

Información recopilada de la página web de Petroperú

Historia

Es una de las obras más importantes y de mayor envergadura que se haya realizado en los últimos 100 años en el Perú. La historia se inició en 1972, cuando el Gobierno encargó a Petroperú, dependiente en aquella época del Ministerio de Energía y Minas, realizar los estudios requeridos para la construcción del Oleoducto Norperuano y plantear los contratos con las compañías capaces de efectuar tal obra.

El contrato para el diseño definitivo fue adjudicado en 1973 a la firma Bechtel. El 16 de setiembre de 1974 ambas partes lo suscribieron. El tendido de los primeros tubos transportadores demandó dos años, y la pericia y experiencia de los mejores constructores de oleoductos del mundo.

Historia

1972El Gobierno peruano le encargo los estudios a

Petroperú

1973Adjudicación del

contrato a la firma Bechtel

1974Firma del contrato con

Bechtel

1976 La estación 1 recibió por primera vez petróleo de

los yacimientos de Petroperú.

1977

Llegó la primera carga de crudo a Bayovar

1978Entró en operaciones

2016En febrero se

suspendieron las operaciones por derrame

de petróleo

2016

En junio nuevo derrame de petróleo

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Información recopilada de la página web de Petroperú

Tuberías

• Tramo I• Tramo II• Ramal Norte

Tuberías

Tramo I

Tramo II

Ramal Norte

Resumen Técnico de las Tuberías CARACTERÍSTICAS TRAMO I TRAMO II RAMAL NORTELONGITUD 306 Km 548 Km 252 KmDIÁMETRO DE TUBERÍA 24 pulgadas 36 pulgadas 16 pulgadas

PUNTO DE INICIO Estación 1 Estación 5 Estación Andoas

PUNTO DE TERMINO Estación 5 Estación Bayovar Estación 5LÍMITE DE FLUENCIA 36.3 Kg/mm2

ESPESOR MÍNIMO 6.35 mm 6.35 mm 7.93 mm

PROTECCIÓN DE TUBERÍA

- Pintura epóxica

- Soporte H

- 20 milésimas de pulgada de polietileno negro de espesor

- 25 milésimas de pulgada de polietileno blanco de espesor

- Revestimiento de Alquitrán de 4 mm

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

El Oleoducto Norperuano tiene cuatro estaciones recolectoras: Estación 1: tiene tres tanques con capacidad individual de 121.000 barriles, y dos tanques de 50.000 barriles (463.000 barriles de capacidad total) Estación 5: cuenta a su vez con tres tanques de 140.000 barriles cada uno, dos tanques de 148.000 barriles y uno de 121.000 barriles (837.000 barriles de capacidad total) Estación Andoas: tiene un tanque de 115.000 barriles y dos tanques de 31.500 barriles cada uno (178.000 barriles de capacidad total) Estación Terminal Bayóvar: tiene en operación 14 tanques de 140.000 barriles cada uno (una capacidad de almacenamiento de 1 960.000 barriles)

BOMBAS PRINCIPALES Componentes principales de cada estación de bombeo:

Bombas centrífugas accionadas por turbinas a gas (turbobombas). El Oleoducto tiene instaladas 22 bombas principales para impulsar el petróleo, 17 de las cuales son accionadas por turbinas marca Ruston y 5 por motores Caterpillar.

Dieciséis turbinas son de 4.000 hp de potencia instalada en la Estación 1, donde existe también una motobomba Caterpillar de 825 hp.

En la Estación 5 hay tres turbobombas. En la Estación 9 son necesarias cinco para hacer ascender al petróleo hasta los 2.390 metros sobre el nivel del mar, altura del Paso de Porculla, en la cordillera de los Andes.

Las Estaciones 6, 7, 8 y Andoas tienen dos turbobombas, mientras que la Estación Morona cuenta con 2 motobombas Caterpillar-Birgham y 2 motobombas Caterpillar-Ingersoll Rand.

TERMINAL BAYOVAR

Una tubería de 42 pulgadas de diámetro lleva el petróleo crudo hasta el muelle, pasando antes por un sistema de medición de caudal a turbina con capacidad para 100.000 barriles por hora.

En el muelle, los buques tanque son cargados mediante cuatro brazos de carga de 16 pulgadas de diámetro, accionados hidráulicamente por control remoto. Cada brazo de carga tiene una capacidad de operación de 25 mil barriles por hora, totalizando 100 mil barriles por hora como velocidad máxima de carga de petróleo.

El muelle tiene 113 metros de largo –desde la orilla– y 500 metros entre sus extremos en forma de "T". Está construido sobre pilotes de acero clavados en el fondo marino.

ESTÁNDAR API 1104:2005 – SOLDADURA DE TUBERÍAS E INSTALACIONES RELACIONADAS

Información recopilada del Manual de Mantenimiento y Reparación de tramos de Oleoductos de Operaciones Talara – Unidad

Ing. de Mantenimiento Refinería Talara.

ESTÁNDAR API 1104:2005El American Petroleum Institute, conocido comúnmente como API, en español Instituto Americano del Petróleo, es la principal asociación comercial de los EE. UU., representa cerca de 650 corporaciones implicadas en la producción, el refinamiento, la distribución, y muchos otros aspectos de la industria del petróleo y del gas natural. Esta asociación se refiere a menudo como AOI (en inglés, The American Oil Industry) o industria de petróleo americana.

ESTÁNDAR API 1104:2005• El Estándar API 1104 es un estándar que fue preparado por un

comité que incluye representantes del Instituto Americano de Petróleo, la Asociación Americana de Gases, la Asociación de Contratistas de Líneas de Tuberías, la Sociedad Americana de Soldadura, la Sociedad Americana para Ensayos no Destructivos, así como representantes de fabricantes de tuberías y personas asociadas con industrias relacionadas.

ESTÁNDAR API 1104:2005

El presente estándar contiene:

• Métodos para la producción de soldaduras de alta calidad a través del uso de soldadores calificados usando procedimientos de soldadura, materiales y equipos aprobados.

• Métodos de inspección para asegurar el apropiado análisis de la

calidad de la soldadura a través del uso de técnicas calificadas y métodos y equipos aprobados.

ESTÁNDAR API 1104:2005

Aplicaciones:El presente estándar es aplicable a soldaduras de nuevas construcciones como en servicio. Se usa para soldadura en las siguientes aplicaciones:

– Tuberías para compresión– Tuberías para bombeo– Tuberías para transmisión

ESTÁNDAR API 1104:2005

Aplicaciones:Estas tuberías pueden ser usadas para los siguientes materiales:

– Petróleo crudo– Productos de petróleo – Gases combustibles– Dióxido de carbono– Nitrógeno

ESTÁNDAR API 1104:2005El Estándar API agrupa su contenido en los siguientes aparatados: 1 GeneralidadesSe explica el alcance de la norma y sus aplicaciones, por ejemplo menciona los tipos de soldadura aplicables: SMAW, SAW, GTAW, GMAW, FACW, etc. 2 Publicaciones De ReferenciaLas normas de referencia usadas en la Norma son las pertenecientes a pruebas de materiales ASTM y ASNT (Ensayos no destructivos) y las pertenecientes a soldadura AWS. 3 Definición De TérminosSe realiza la explicación de los términos más usados dentro del estándar con el fin de entender claramente el significado de cada uno de los términos en todo el documento.

ESTÁNDAR API 1104:20054 Especificaciones

En este apartado se describe dos temas: Equipamiento y materiales. Los equipos de soldadura deben seguir las normas y características que establecen los procedimientos de soldadura. Estas características son como el amperaje en soldaduras de arco eléctrico, el tamaño de la flama en soldaduras de gas. Se describe los materiales usados y su manipulación. Los materiales son: Tuberías y conexiones, Metal de aporte y Gases de protección. Las tuberías y conexiones deben seguir las especificaciones de API-5L y ASTM aplicables a tuberías.

Norma API

ESTÁNDAR API 1104:20055 Calificación De Procedimientos De Soldadura Para Juntas Conteniendo Materiales De Aporte.Todo procedimiento de soldadura debe establecerse nuevamente cuando existe modificación de por lo menos una de las variables esenciales:• Proceso de Soldadura ó

Método de Aplicación• Material Base • Diseño de Junta

• Posición• Metal de aporte• Características eléctricas• Tiempo entre pases• Dirección de soldadura• Gas de protección y Caudal• Fundente de protección• Velocidad de avance• Dirección • Pre-calentamiento• Tratamiento térmico

¿Qué norma el API?Especificaciones

EQUIPAMIENTOMATERIALES• Tuberías y Conexiones• Metal de Aporte• Tipo y tamaño• Gases de protección• Almacenaje y Manipulación

Calificacion de procedimientos de soldadura

¿Qué norma el API?Especificaciones

EQUIPAMIENTOMATERIALES• Tuberías y Conexiones• Metal de Aporte• Tipo y tamaño• Gases de protección• Almacenaje y Manipulación

Calificacion de procedimientos de soldadura

ESTÁNDAR API 1104:20056 Calificación De SoldadoresAntes de llevar a producción cualquier proceso de soldadura debe calificarse al soldador en la aplicación de un proceso de soldadura previamente calificado. Esto permite asegurar la pericia y habilidad del soldador en el método de soldadura. Existen 2 tipos de calificación: simple (una sola prueba) y múltiple (2 pruebas).

• 7 Diseño Y Preparación De Una Junta Para Soldadura De ProducciónEstablece que: “Las superficies a ser soldadas deben estar lisas, uniformes y libres de laminaciones, escamas, escoria, grasa, pintura y otros materiales nocivos que puedan afectar adversamente a la soldadura. El diseño de la unión y la separación entre extremos de tubería deben estar de acuerdo con la especificación de procedimiento utilizada.” (API 1104:2005)

ESTÁNDAR API 1104:2005ESPECIFICACIONES MÁS IMPORTANTES

EQUIPAMIENTOMATERIALES

• Tuberías y Conexiones (ASTM)• Metal de Aporte: Tipo y tamaño• Gases de protección• Almacenaje y Manipulación

CALIFICACIÓN DE PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA

ESTÁNDAR API 1104:2005

VARIABLES ESENCIALES

Un procedimiento de soldadura debe ser restablecido como una nueva especificación de procedimiento y debe ser completamente recalificado cuando se cambia cualquiera de las variables esenciales

ESTÁNDAR DE INGENIERÍA - CAMBIO DE TRAMO DE OLEODUCTOS

Información recopilada del Manual de Mantenimiento y Reparación de tramos de Oleoductos de Operaciones Talara – Unidad

Ing. de Mantenimiento Refinería Talara.

Generalidades• Instrucciones generales para el trabajo de Soldadura en cambios de

tramos de tuberías de los oleoductos de 10”, 8” y 6” administrados por Operaciones Talara.

• Se aplica para uniones soldadas a tope diferenciándose empalmes tubería nueva a tubería nueva respecto a empalmes tubería nueva a tubería antigua.

• En caso de ocurrir conflictos entre lo especificado en el presente estándar y los requerimientos de diseño o especificación del material de tubería serán predominantes estos últimos.

AlcanceEste procedimiento se aplica para uniones soldadas a tope de tuberías para ductos ya sea para los siguientes posibles empalmes:• Tubería nueva a tubería nueva, respaldado con el WPS 001-04-09 PP.• Tubería nueva a tubería antigua, respaldado con el WPS 002-04-09 PP.

Los datos que soportan este procedimiento han sido obtenidos del API 1104 WELDING OF PIPELINES AND RELATED FACILITIES, los cuales sirven de soporte además para el PQR 001-04-09 PP para ambos tipos de empalmes.

Tipos de soldaduraProceso de soldadura: SMAW (Shielded Metal Arc Welding)

Método de Aplicación: Manual

Metal BaseMetal Base: API 5L Grado B o ASTM A53 Gr. B

Rango de espesor: Hasta 19.1 mm. Para junta a tope

Laminación: No requiere.

Diseño de Junta Tubo Nuevo – Tubo Nuevo Tubo Nuevo – Tubo Antiguo

Diseño de junta: Ver figura 1 Ver figura 2

Angulo de bisel: 30.0 + 5° 35.0 + 5°

Soldadura de respaldo: No requiere. No requiere.

Platina de Respaldo: No requiere. No requiere.

Posición

Posiciones permitidas:

Vertical, horizontal. Plana, sobre cabeza – examinar en 6G la posición de las probetas para calificación de soldadores.

Progresión Ascendente en todos los pases de soldadura.

Características Eléctricas- Para empalmes tubería nueva a tubería nueva:

Características Eléctricas- Para empalmes tubería nueva a tubería antigua:

Tratamiento Post Soldadura

Técnica de Soldadura

Tratamiento después de soldar: NO REQUIERE.

Recto u Oscilante: Recto en pase de raíz. Oscilante en resto de pases.

Limpieza inicial: Mecánica, la junta deberá estar libre de impurezas tales como grasas, pinturas, oxido o cualquier otro contaminante, antes de iniciado el deposito del material de aporte.

Estimación de los costos de Soldadura

La cantidad de metal depositado en el cordón de soldadura se determina en función de su volumen. Para tal efecto, se hace necesario determinar el área de la forma geométrica de la sección transversal del cordón, la cual se multiplicará por la longitud total del cordón. Adicionalmente se hace necesario conocer la densidad del metal de aporte, el cual se multiplicará por el volumen anteriormente calculado.

Se recurre a cálculos bastante aproximados que relacionan la cantidad de metal depositado (Md) con la cantidad consumida de electrodo (Mce).

En estos cálculos se incluyen eventuales pérdidas de material en concepto de desperdicios y salpicaduras; lo cual representa, aproximadamente, un 80% adicional a la cantidad de metal depositado, o sea que la cantidad de electrodo consumido se calcula por medio de la siguiente ecuación:

Cálculo del tiempo de soldadura (tarc – “tiempo de arco abierto”):

La determinación del tiempo de soldadura se puede realizar de dos maneras diferentes: (a) tomando en consideración la velocidad en la soldadura (v); (b) considerando la tasa o razón de deposición del proceso (zm)

Considerando la velocidad en la soldadura (v):

Considerando la tasa de deposición del proceso (zm):

En la siguiente figura, se presentan valores de la tasa de deposición en la soldadura SAW de acero al carbono, con CC+ y longitud del electrodo de aproximadamente 25 mm en función de la corriente y del diámetro del electrodo.

Tiempo Total de Soldadura (Tt)

CONCLUSIONES

GRACIAS