Problemas en El Transporte de Hidrocarburos

PET -213 Transporte y Almacenaje

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TEMA No. 2 PROBLEMAS EN EL TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS 1. Introducción Desde el origen del transporte de hidrocarburos ya sea por vía terrestre o marítima, los problemas están intrínsecos en esta actividad, debido a que la misma contempla c ontempla el transporte de productos altamente inflamables en algunos casos, por otra parte debemos reconocer que estos productos son mezclas de una gran cantidad de compuestos que se diferencian en sus propiedades físicas y principalmente químicas. qu ímicas. Ductos enterrados transportan grandes cantidades de producto desde su centro de producción hasta su centro de comercialización. Al menos meno s 70% de los productos líquidos del de l petróleo son transportados por ductos. Ver Fig. (1) AOPL 2000; estadísticamente ellos proporcionan la forma más segura de transporte. En 1998, la cantidad total de fatalidades en USA. alcanzo a 0.027x10-3 % en comparación a todas las otras formas de transporte además de ser igualmente buenas a lo ancho del mundo. El propósito de transportar gas natural y crudo por intermedio de ductos es similar, similar, aunque la s condiciones de operación y equipamiento son diferentes. Para el transporte de gas natural, es necesario altas presiones mediante el uso de compresores, conectados a sistemas de baja presión para los sistemas de distribución en puntos de entrega “city gate”, manifold´s y estaciones de medición. Esto permite comercializar el gas natural a los consumidores vía líneas de baja presión y pequeños diámetros. El gas natural a menudo es tratado en filtros o separadores para asegurar que este libre de agua para su distribución. Tren

Cisternas

2%

3%

Maritima 28%

Ductos 67%

La compresibilidad del gas natural permite empaquetar la línea, lo cual permite disponer de volúmenes de gas a lo largo del ducto y también almacenarlo. Los gases de diferentes fuentes de origen se reúnen de acuerdo a ciertas especificaciones de calidad, para luego ser mezclados y almacenados en base a requerimientos contractuales, firmes o interrumpibles. La operación de un gasoducto esta generalmente manejada balanceando los requerimientos de los productores y los consumidores.

Ing. José H. Balderrama R.


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El transporte de hidrocarburos (gasolina, gasóleo, etc.) clasificados como mercancías peligrosas para el e l transporte por carretera supone un riesgo rie sgo importante no sólo para el propio prop io transporte, sino también para las personas, los bienes, y el medio ambiente existente en los lugares por donde se realiza. Las grandes cantidades de Hidrocarburos (gasolina, gasóleo, etc.) que se desplazan en cada unidad de transporte, unido a las propias características físicoquímicas del hidrocarburo, hacen que la operación de transporte suponga un gran riesgo allí por donde se realiza el desplazamiento. desplaza miento. Por ello, el control de todas las operaciones relacionadas con el transporte, tales como la carga, la descarga, la expedición y el transporte de estas mercancías sea de vital importancia para reducir los accidentes, o en caso de que éstos ocurran, minimizar sus consecuencias. De ahí que la adecuada formación de las personas implicadas en estos procesos es de vital importancia para conseguir los objetivos anteriormente indicados. Para estudiar estos problemas detallaremos los mismos de acuerdo a su causa raíz de la siguiente manera:

2. De origen externo Denominaremos así a las fallas que se tienen en el proceso de transporte de hidrocarburos que tienen un origen ajeno a la operación, diseño o construcción del mismo.

2.1 Fugas Son emisiones de gas que pueden ser producto de la fatiga del material, mala aplicación de procedimientos de mantenimiento o falta de los mismos, causas externas como erosión, riadas, etc. que pueden someter a tensión las juntas, lo cual provoca emisiones de gas en algunos casos imperceptibles. Causas Causas internas como sobre presión, fallas en el sistema de monitoreo y control. Para un mejor entendimiento de este problema y sus soluciones adjuntamos parte del: APÉNDICE M CRITERIOS PARA EL CONTROL DE FUGAS DE GAS ASME B31.8

En las siguientes líneas se establece un procedimiento por el cual las indicaciones de fuga de gas inflamable, pueden ser clasificadas y controladas. Al evaluar cualquier implicación de fuga de gas, un paso preliminar preliminar es el determinar el perímetro de la zona de fuga. Cuando el perímetro se extiende a la pared de un edificio, la investigación deberá continuar dentro del edificio.



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M5.2 Clasificación De Fugas Sobre la base de una evaluación de la ubicación y magnitud de una fuga, se deberá asignar uno de los siguientes grados de clasificación, estableciendo de esta manera da prioridad para la reparación de la obra. (a) Grado 1, es una fuga que representa peligro existente o probable para las personas o la propiedad y requiere inmediata reparación o acción contínua hasta que las condiciones dejen de ser peligrosas. (b) Grado dos, es una fuga que se reconoce como no peligrosa a tiempo de su detección, pero que requiere una reparación programada, sobre la base de un futuro peligro probable. (c) grado tres, es una fuga que no es peligrosa al tiempo de su detección, y puede esperarse razonablemente que permanezca sin constituir un peligro.

M5.3 Clasificación de Fugas y Criterios de Acción Los criterios para la clasificación y control de fugas, se proveen en las Tablas M5.3A, M5.3B, y M5.3C. Los ejemplos de condiciones de fuga provistos, en las Tablas, se presentan como lineamientos y no son exclusivos. El buen criterio del personal de la compañía operadora en el lugar, es de importancia principal en la determinación del grado asignado a la fuga. M5.4 Reevaluación de una Fuga.



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Cuando se vaya a reevaluar una fuga (Véanse los Criterios de Acción en las Tablas M5.3B y M5.3C), ciudad debe clasificar usando los mismos criterios que se aplicaron cuando se descubrió inicialmente la fuga.

M6 Ubicación precisa de fugas M6.1 Alcance La ubicación precisa de fugas, es un proceso sistemático para ubicar la fuente de una fuga de gas detectada. El uso de los siguientes procedimientos, según resulten apropiados, ayudará a evitar la excavación innecesaria, que consume más tiempo que el que se requiere para ubicar con precisión una fuga.

M6.2 Procedimiento (a) Determine la migración del gas, estableciendo los límites exteriores de las señales o indicaciones. Con esto se definirá la zona en la cual se ubicará normalmente la fuga. Estas pruebas deben realizarse con un CGI, sin emplear un esfuerzo excesivo proveyendo puntos de muestreo. (b) Localice todas las líneas de gas para disminuir la zona de búsqueda, dando particular atención a la ubicación de válvulas, accesorios, tes, y extremos o cabos. Las conexiones tienen una relativa alta probabilidad de fugas. Se debe tener precaución de evitar daños a otras estructuras subterráneas durante el barrenado o la excavación. (c) Identifique las instalaciones ajenas en la zona de estudio. Busque evidencias de actividades recientes de construcción que pudieran haber contribuido a la fuga. El gas puede también migrar y ventearse a lo largo de una zanja provista para otras instalaciones. (d) Efectúe un perforado de barrenos o agujeros de prueba uniformemente espaciados sobre la línea de gas que se sospecha que tiene fuga, haga la detección del gas su origen, identificando los agujeros de prueba con las lecturas más altas. Todos los agujeros de barreno deben ser de igual profundidad y diámetro y deberán llegar hasta la profundidad necesaria de la tubería, para obtener lecturas consistentes y significativas. Todas las lecturas de CGI deberán ser tomadas a igual profundidad. Solamente se deben utilizar las lecturas con valores más altos y constantes. (e) Frecuentemente se obtienen lecturas altas en más de un agujero de barreno adyacente; en este caso son necesarias técnicas adicionales, para determinar cuál lectura es la más cercana a la probable fuente. Muchas de las lecturas en agujeros de barreno, normalmente declinan durante un período de tiempo, aunque sería deseable disipar el exceso de gas en las ubicaciones subterráneas



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para acelerar el proceso. Los métodos de evaluación se deberán utilizar con precaución, para evitar la distorsión de los esquemas de venteo.

(f) Una vez que la fuga subterránea haya sido identificada, se deberán perforar agujeros adicionales y agujeros más profundos, para delimitar la zona con mayor precisión. Por ejemplo, pueden espaciarse inicialmente los agujeros de prueba a 6 pies (1.8 m) entre los dos agujeros de prueba de mayor lectura, y luego ensayarse con agujeros de prueba adicionales con espaciamiento tan ceñidos como 12 pulgadas ( 0.3 m).



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(g) Se pueden hacer pruebas adicionales incluyendo la toma de lecturas CGI en la parte alta de los agujeros de barreno, usando una solución formadora de burbujas, para determinar cuál agujero de barreno tiene el flujo positivo más alto. Otras indicaciones son las partículas de polvo que soplan desde los agujeros de barreno, el sonido del gas mandando del agujero de barreno, o el percibir el flujo de gas sobre una parte sensible de la piel. En ocasiones, puede observarse la difracción de la luz solar a medida que el gas se ventea hacia la atmósfera.



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(h) Cuando se encuentra gas en un conducto subterráneo, pueden usarse las pruebas en las aberturas disponibles para aislar la fuente, además de la técnica mencionada previamente. Numerosas veces se detecta la fugar en la intersección del ducto ajeno y una línea de gas; se debe prestar particular atención en estas ubicaciones. (i) Cuando el patrón o pauta de las lecturas de CGI se haya estabilizado, el agujero de barreno con la lectura más alta usualmente señalar la fuga de gas. (j) Cuando y donde se haya tenido tubería expuesta, pruébesela con una solución formadora de burbujas, particularmente para ubicar las fugas más pequeñas.

M6.3 Precauciones (a) Lasa situaciones no usuales, que sea poco probable que ocurran, podrían complicar estas técnicas en algunas ocasiones. Por ejemplo, pueden ocurrir fugas múltiples, que dan información confusa. Para eliminar estas posibles complicaciones, la zona debe ser revisada de nuevo después de efectuar las reparaciones y completar el trabajo. Ocasionalmente, el gas puede formar bolsones, y dar una indicación fuerte hasta que la oquedad donde se ha formado el bolsón, sea venteada. Ocasionalmente se encontrará algunos gases ajenos, tales como el gas de materia orgánica en descomposición. Esta presencia está caracterizada por lecturas de CGI bastante constantes de 15% y 30% de gas en el aire en toda la zona. Los terrenos de relleno sanitario, podrían por lo tanto, dar lecturas substancialmente más altas. El gas detectado en los sistemas de alcantarillado, se deberá considerar como gas en migración desde una fuga, hasta que se pruebe que ocurre algo distinto, mediante prueba y / o análisis. (b) Al determinar con precisión las fugas donde el gas es más pesado que el aire (gas licuado de petróleo, o GLP), el gas normalmente se quedará en niveles bajos, cerca al nivel de la tubería, aunque podría fluir colina abajo. El GLP, generalmente no se difunde rápidamente ni migra ampliamente en el suelo, de manera que la fuga generalmente está cerca de la indicación de fuga. Si el gas se está venteando dentro de un ducto o sistema de alcantarillado, puede viajar distancias considerables.



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2.2 Erosión La fuerza del agua varía como seis veces más que la energía de la velocidad: de modo que al doblar el valor de la velocidad la fuerza se incrementa 64 veces más. Si una corriente que fluye a 10 mi/hr, logra mover un bloque del peso de cinco toneladas, entonces una corriente de 15 mi/hr, movería un bloque similar de cincuenta cinco toneladas; uno de 20 mi/hr, un bloque de trescientas y veinte toneladas; mientras que una corriente de 2 mi/hr, o 3 ft/s, movería un guijarro de la forma similar solamente algunas onzas en peso; en un 1 ft/s, grava; en 6 in/s, arena fina; en 3 in/s, arcilla fina. Esta fuerza extrema del agua, produce grandes deslizamientos de tierra a lo largo de su curso, esto afecta considerablemente el terreno aledaño al estos cursos debido a que se van perdiendo ciertas propiedades del terreno producto de estas fracmemtaciones. Algunos ductos se encuentran próximos a cursos de ríos, y producto de la erosión tienen a deslizarse, por esta razón se los debe soportar en estructuras metálicas muy bien enclavadas y en lo posible concretadas. Para los casos en los que el ducto necesariamente atravesar un río, se lo puede hacer por encima o por debajo. Para el primer caso se deberán colocara soportes en ambos lados del río, lo suficientemente elevados para poder colocar tirantes que sujeten el ducto en la parte media del río. Cuando se trata de ductos que atraviesan por debajo, sea cual fuere la técnica utilizada, por encima debe contar lastres que impidan cualquier movimiento peligroso dada la velocidad del río. La erosión también puede estar presente en regiones alejadas de cursos de ríos, generalmente producto de grandes sequías, en estos casos un inspección y mantenimiento periódicos es lo más recomendable. Uno de los grandes peligros de la erosión en los sistemas de ductos además de los deslizamientos, es la pérdida de tierra de sujeción para las raíces de los árboles, esto ocasiona la caída de los mismos, en algunos casos, con muy mala fortuna, sobre un ducto. El peso y la fuerza del impacto podría ocasionar la rotura del ducto generándonos una fuga de proporciones o por el contrarío un derrame de hidrocarburos. Para situaciones en las cuales el ducto se ve amenazado por este tipo de eventos, se recomienda enterrarlo y darle las mejores condiciones de operación permitidas en la zona.



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2.3 Derrames Se considera derrame o fuga de hidrocarburos a todo vertimiento o descarga de éstos en el ambiente, lo que origina que los hidrocarburos mencionados escapen del control de quienes los manipula. Después que ocurre un derrame o fuga de hidrocarburos su comportamiento físico es un factor trascendental a considerar para evaluar los peligros sobre el ambiente. Así, por ejemplo, una vez que ha ocurrido la descarga o derrame de petróleo en el mar se forma una capa delgada sobre la superficie del agua y se producen diversos procesos físicos, químicos y biológicos que determinan el grado de daño que el hidrocarburo causa al ambiente marino. El conocimiento de estos procesos y la interacción que se da entre ellos es esencial para tomar apropiadas decisiones de respuesta a derrames. Por lo tanto, siempre que se produzca un derrame o fuga el propietario o concesionario deberá adoptar las acciones inmediatas tendientes a la reparación, recuperación y/o limpieza necesarias del área afectada. El petróleo, aunque no es necesariamente la más peligrosa de la sustancias transportada a granel por via marítima, es indudablemente la más importante desde el punto de vista del tonelaje acarreado, y en consecuencia la sustancia de mayor posibilidad de derramarse en el mar y de producir daños en el medio marino. Como podemos deducir, la posibilidad de la ocurrencia de un siniestro marítimo que involucre derrame de hidrocarburos en el mar, no es remota. Los daños que implican un derrame de petróleo podrían constituir una verdadera catástrofe así como los gastos que se deriven del mismo, fácilmente alcanzarían cifras cuantiosas. Por lo expuesto un adecuado PLAN DE CONTINGENCIA para enfrentar derrames de hidrocarburos u otras sustancias nocivas al facilitar las operaciones de respuesta, es el elemento clave que permite transformar un eventual desastre en una situación de daños moderados.

2.3.1 Derrames de hidrocarburos Los accidentes de contaminación tanto en tierra como en los cuerpos de agua resultan inevitables en la industria petrolera, debido a los grandes volúmenes de hidrocarburos que se manejan. Siendo así, los derrames pueden provenir de dos fuentes:



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a) Terrestres :

- Ruptura de ductos. - Pérdidas de plantas industriales.

b) Marinas :

- Buque tanque (lavado y limpieza de tanques, carga y descarga, colisiones). - Pozos mar adentro (ruptura de ductos, descontrol de producción).

2.3.2 Efectos ambientales Un derrame de petróleo lleva consigo una serie de cambios progresivos de sus propiedades físico-químicas los cuales se atribuyen al proceso de intemperización, el cual incluye: evaporación, disolución, dispersión, oxidación, emulsificación, sedimentación y biodegradación. La intemperización es la pérdida de ciertos componentes del petróleo a través de una serie de procesos naturales que comienzan una vez que ocurre el derrame y continúan indefinidamente.

Evaporación: Este proceso afecta la composición del producto derramado: aumenta su densidad y viscosidad y decrece su solubilidad en el agua, reduciendo así el nivel de toxicidad del producto. En la medida que los compuestos más volátiles se evaporan, el petróleo se hace más pesado y puede llegar a hundirse. A las 24 horas casi el 40% del petróleo se ha evaporado. Estos porcentajes van variando de acuerdo al grado de viscosidad del hidrocarburo, por lo que el proceso de evaporación juega un papel muy importante en los derrames, en especial cuando se trata de gasolinas o crudos livianos.

Disolución : Este proceso es aquel por el cual parte del hidrocarburo se disuelve en el volumen de la columna de agua y en los alrededores del derrame. El tiempo de disolución depende de la composición, tasa de esparcimiento, temperatura del agua, turbulencia y grado de dispersión.



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Aunque el proceso comienza inmediatamente, es de largo plazo y continúa durante todo el proceso de degradación del hidrocarburo. Es de notar que los compuestos más ligeros son los más solubles en el agua y por lo tanto se convierten en los más tóxicos, por lo que es muy importante calcular su concentración, para estimar los posibles efectos tóxicos.

Oxidación: Es la combinación química de hidrocarburos con el oxígeno atmosférico y contribuye a la descomposición o degradación final del petróleo, cuanto más área expuesta exista, mayor será la oxidación y mayor la velocidad de degradación. Este proceso es lento puesto que sólo una pequeña cantidad de oxígeno puede penetrar en una mancha de petróleo. La radiación ultravioleta solar produce la oxidación fotoquímica, dependiendo de la intensidad de la radiación solar.

Emulsificación: Este es el proceso por el cual un líquido se dispersa en otro líquido en forma de pequeñas gotitas, es decir como suspensión. Muchos hidrocarburos presentan una tendencia a absorber agua en emulsiones que pueden aumentar el volumen del contaminante en un factor entre 3 y 4. Estas emulsiones a menudo son extremadamente viscosas y como resultados de estos los demás procesos que harían que el hidrocarburo se disipe se ven retardados.

Sedimentación: Puede suceder por dos mecanismos: el primero se define en la medida que el hidrocarburo se intemperiza resultando en un incremento de su densidad respecto al agua circundante y por consiguiente se hunde. El segundo ocurre por la adhesión de las partículas suspendidas en la columna de agua al petróleo.

Biodegradación: Este es el proceso por el cual la mancha desaparece del medio ambiente. Ciertas especies de bacterias marinas, hongos y otros organismos utilizan los hidrocarburos



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como fuente de alimento. Es un proceso natural y muy lento debido al agotamiento continuo de oxígeno, a la formación de emulsiones de agua en petróleo (mousse), etc. La tasa de biodegradación depende del contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo), oxígeno disuelto, salinidad, área superficial del derrame y de la composición y tamaño de la población microbiana.

2.3.3 Consecuencias sobre el ambiente Un derrame o descarga de hidrocarburo afecta básicamente a tres elementos del ambiente, los cuales son: •

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Elementos abióticos (suelo, formaciones del relieve, geomorfología, etc). Elementos bióticos (flora y fauna). Elementos socioeconómicos (actividades humanas, pesca, agricultura, lugares de esparcimiento de clubes, de recreación, de turismo, etc).

2.3.4 Equipos y técnicas para control de derrame de hidrocarburo Los métodos y procedimientos para la contención y recuperación de un derrame en un medio acuático varían en función de los siguientes aspectos: -

Tipo de petróleo, el cual tiende a esparcirse formando una delgada película superficial, que dependiendo de la cantidad de producto derramado, cubre un área considerable y dificulta las labores de limpieza.

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Efecto de la velocidad de la corriente y del viento sobre la mancha, la cual puede desplazarse hacia zonas críticas o de sensibilidad ambiental

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Condiciones hidrográficas y meteorológicas, es necesario predeterminar las condiciones ambientales que prevalecerán durante las operaciones de limpieza, es decir, aspectos tales como el viento, el oleaje, las corrientes, la temperatura, etc.

2.3.4.1 Equipos para control de derrame En mar: En consecuencia la contención y concentración de un derrame de petróleo es fundamental y estas acciones deben ser efectuadas con tres objetivos principales:



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1. Cercar el derrame en un lugar determinado. 2. Mantener el derrame alejado de un área crítica o de sensibilidad ambiental. 3. Dirigir el derrame hacia un punto determinado. Los equipos comúnmente usados para contener el petróleo derramado en el mar son: A. B. C. D. E.

Barrera mecánicas Barreras neumáticas o de aire. Barreras químicas Barreras sorbentes Barreras improvisadas

La contención del petróleo es solamente una fase, tal vez la más importante de una operación completa, es por ello, que en las labores de control de un derrame de petróleo se pueden utilizar simultáneamente diferentes técnicas y equipos

En tierra: La primera acción a considerar cuando sucede un derrame en tierra, es detener el esparcimiento del mismo lo más cerca posible de la fuente del derrame y realizar una evaluación detallada de la situación antes de comenzar las labores de limpieza que permitan determinar el destino de la mancha de petróleo en lo referente a su extensión superficial, su infiltración en el suelo y las posibilidades de contaminación de cuerpos de agua. El método más utilizado para interceptar el movimiento horizontal del petróleo en el subsuelo es la construcción de zanjas en su trayectoria. Para ello se necesita: - Excavaciones y equipo manual - Material de soporte - Bombas de agua Dependiendo de la profundidad de la zanja se colocan soportes a los lados, preferiblemente entablado vertical o recubrimiento de las paredes con material impermeable, para evitar que el petróleo contamine las áreas vecinas. Estas zanjas de intercepción pueden ser construidas si el nivel freático está situado a menos de 3 metros por debajo de la superficie del terreno.

2.3.4.2 Recolección del derrame En mar : En caso de ocurrir un derrame accidental de hidrocarburos, una medida para evitar que el impacto ambiental sobrepase los pronósticos de prevención de la contaminación, es la



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de confinar y recuperar el producto, lo que se logra utilizando barreras de contención, equipos recolectores de bombeo, equipos mecánicos no especializados, además de técnicas manuales. Los equipos de recolección de petróleo, los podemos definir como aquellos diseñados mecánicamente para remover el petróleo desde la superficie del agua. Los recolectores contienen elementos de recuperación, tanques integrales de almacenamiento y/o sistemas posteriores de separación aceite-agua. Por lo general, los recolectores se utilizan una vez que el derrame ha sido confinado utilizando barreras flotantes a fin de evitar que las capas de petróleo lleguen a las playas, por lo que debemos tener en consideración la profundidad del agua y condiciones climatológicas para obtener al máximo de eficiencia durante el proceso de recolección. Si bien las ensenadas y estuarios proveen buenas condiciones para la recolección, las operaciones pueden resultar tediosas debido a la poca profundidad que estos accidentes geográficos presentan.

En tierra: Unos de los métodos más utilizados para efectuar la recolección, es la excavación de fosas para concentrar el petróleo y su posterior remoción mecánica. Los materiales y equipos necesarios son principalmente: - Máquinas excavadoras - Camiones de volteo - Palas y rastrillo manuales - Desnatadores portátiles - Camiones de vacío Es importante tener presente al construir estas fosas, que las mismas no debe hacerse donde puedan causar perturbaciones mayores, por ejemplo, remoción de capas impermeables del suelo y que el petróleo alcance capas más profundas. Contener el petróleo en fosas si éste es muy volátil puede incrementar el riesgo de incendio, y en el caso de grandes derrames, los costos de excavación aumentan excesivamente con un aumento de la profundidad. ara remover el petróleo del nivel freático se utilizan distintos sistemas de bombeo. El tiempo requerido en las labores de recolección es mayor que el necesario para el combate de un derrame en la superficie, ya que la tasa de movimiento del petróleo es menor en el acuífero



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y deberá pasar mucho tiempo para que todo el petróleo que halla penetrado al subsuelo llegue al lugar de recolección.

2.3.5 Técnicas de eliminación de los hidrocarburos y de los desechos oleosos contaminados La mayoría de las operaciones de limpieza de derrame de hidrocarburos, particularmente aquellas que se efectúan en playas, dan como resultado la recolección de cantidades sustanciales de hidrocarburos y de desechos oleosos contaminados, los cuales, eventualmente, deben ser tratados. Idealmente casi todo el hidrocarburo que sea posible recolectar deberá ser procesado mediante una refinería, o una planta de reciclaje. Desafortunadamente, esto es raramente posible, debido a la acción atmosférica sobre el hidrocarburo y a la contaminación con desechos, y por esto generalmente se requiere alguna forma de eliminación. Esto incluye, deposición directa estabilización para uso de mejoramiento de tierras, o afirmado de carreteras, y destrucción, mediante procesos biológicos o incineración. La opción se escogida para la eliminación dependerá de la cantidad y tipo de hidrocarburo y desechos, de la ubicación del derrame, de las consideraciones legales y del medio ambiente, y de los probables costos involucrados. En el caso de grandes derrames puede ser necesario almacenar el material recolectado por algún tiempo, antes de que pueda ser tratado. El objeto del presente trabajo es describir las diversas opciones disponibles y su aplicación.

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El conocimiento de los factores que intervienen en le comportamiento de un derrame es necesario porque permite aplicar los métodos más eficaces y económicos para controlarlo. Por más pequeño que sea un derrame en tierra, trabajo de recolección, limpieza y restauración del área dañada dan lugar a gastos significativos por el tipo de equipos que se debe utilizar (camiones, retroexcavadoras, cisternas, etc.) y por la duración de los trabajos, generalmente mayores a una semana. La existencia de áreas criticas en un país, será un factor determinante de la capacidad de respuesta ante la emergencia de un derrame de hidrocarburos. En la respuesta a un derrame de hidrocarburo, el conocimiento de las áreas criticas en la zona amenazada,



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permitirá utilizar de forma optima los recursos de limpieza disponible ; pues por lo común será imposible toda el área y se requerirá establecer prioridades. •

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Debido a que las condiciones ambientales son cambiantes es importante conocer sus variaciones periódicas y estaciónales .Asimismo debe tenerse en cuenta que las condiciones durante la emergencia puede diferir considerablemente de los valores promedios registrados Es muy importante estar preparado para estos casos de contingencia, pues las estadísticas muestran que la ocurrencia de derrame de hidrocarburos no sigue patrones muy definidos.

2.4 Corrosión Existen muchas definiciones para corrosión. La más comúnmente aceptada es la siguiente: “Corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente”

Nótese que hay otras clases de daños, como los causados por medios físicos. Ellos no son considerados plenamente corrosión, sino erosión o desgaste. Existen, además, algunos casos en los que el ataque químico va acompañado de daños físicos y entonces se presenta una corrosión-erosiva , desgaste corrosivo o corrosión por fricción. Aún así, la corrosión es un proceso natural, en el cual se produce una transformación del elemento metálico a un compuesto más estable, que es un óxido. Generalmente se usa el término “oxidación” o “ aherrumbramiento” para indicar la corrosión del hierro y de aleaciones en las que éste se presenta como el metal base, que es una de las más comunes. Es importante distinguir dos clases de corrosión: la Corrosión Seca y la Corrosión Húmeda. La corrosión se llama seca cuando el ataque se produce por reacción química, sin intervención de corriente eléctrica. Se llama húmeda cuando es de naturaleza electroquímica, es decir que se caracteriza por la aparición de una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo. A grandes rasgos la corrosión química se produce cuando un material se disuelve en un medio líquido corrosivo hasta que dicho material se consuma o, se sature el líquido. La corrosión electroquímica se produce cuando al poner ciertos metales con alto numero de



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electrones de valencia, con otros metales, estos tienden a captar dichos electrones libres produciendo corrosión.

2.4.1 Corrosión Electroquímica La corrosión es un proceso electroquímico en el cual un metal reacciona con su medio ambiente para formar óxido o algún otro compuesto. La celda que causa este proceso está compuesta esencialmente por tres componentes: un ánodo, un cátodo y un electrolito (la solución conductora de electricidad). El ánodo es el lugar donde el metal es corroído: el electrolito es el medio corrosivo; y el cátodo, que puede ser parte de la misma superficie metálica o de otra superficie metálica que esté en contacto, forma el otro electrodo en la celda y no es consumido por el proceso de corrosión. En el ánodo el metal corroído pasa a través del electrolito como iones cargados positivamente, liberando electrones que participan en la reacción catódica. Es por ello que la corriente de corrosión entre el ánodo y el cátodo consiste en electrones fluyendo dentro del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito. Aunque el aire atmosférico es el medio más común, las soluciones acuosas son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión. En el término solución acuosa se incluyen aguas naturales, suelos, humedad atmosférica, lluvia y soluciones creadas por el hombre. Debido a la conductividad iónica de estos medios, el ataque corrosivo es generalmente electroquímico. La definición más aceptada entiende por corrosión electroquímica “el paso de electrones e iones de una fase a otra limítrofe constituyendo un fenómeno electródico, es decir, transformaciones materiales con la cooperación fundamental, activa o pasiva, de un campo eléctrico macroscópico, entendiéndose por macroscópico aquel campo eléctrico que tiene dimensiones superiores a las atómicas en dos direcciones del espacio”. En los procesos de corrosión electroquímica de los metales se tiene simultáneamente un paso de electrones libres entre los espacios anódicos y catódicos vecinos, separados entre sí, según el esquema siguiente: Fenómeno anódico: Ed1 Fenómeno catódico: Ec2 + n e-

Ec1 + n eEd2

Lo que entraña una corriente electrónica a través de la superficie límite de las fases. En el proceso anódico, el dador de electrones, Ed1, los cede a un potencial galvánico más negativo, y dichos electrones son captados en el proceso catódico por un aceptor de electrones, Ec2, con potencial más positivo.



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Como vemos la corrosión electroquímica involucra dos reacciones de media celda, una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. Por ejemplo para la corrosión del hierro en el agua con un pH cercano a neutralidad, estas semireacciones pueden representarse de la siguiente manera:

Reacción anódica: 2Fe

2Fe 2+ + 4e-

Reacción catódica : O2 + 2H2O + 4e-

4OH-

Por supuesto que existen diferentes reacciones anódicas y catódicas para los diferentes tipos de aleaciones expuestas en distintos medios.

2.4.2 Problemática de la Corrosión Como se dijo en la definición de la Corrosión, ésta se presenta solamente en Metales. Por lo mismo, una de las mayores problemáticas es que la corrosión afecte principalmente a esta clase de elementos. Ello implica muchos tipos de problemas, de los cuales la mayoría son bastante serios, a los que nos referiremos más adelante, ya que primero conviene conocer las diversas clases de corrosión existentes. Aún así, mencionemos que este proceso en sus variadas formas (dentro de las cuales se puede presentar) va produciendo un deterioro considerable en las clases de metales que afecta, los cuales con el tiempo, si no son tratados, inducen a su completa destrucción, lo cual implica también enormes pérdidas económicas y de producción.

2.4.3 Tipos de Corrosión Antes de analizar los efectos para la sociedad que tiene la corrosión, tenemos que ver los diversos tipos de corrosión que existen. Los tipos de corrosión se pueden clasificar de la siguiente manera:

2.4.3.1 General o Uniforme Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme producto de la pérdida regular del metal superficial. A su vez, esta clase de corrosión se subdivide en otras:

2.4.3.1.1 Atmosférica De todas las formas de corrosión, la Atmosférica es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o



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edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Para hablar de esta clase de corrosión es mejor dividirla según ambientes. Los ambientes atmosféricos son los siguientes:

Industriales Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales. En adición, los ambientes industriales contienen una gran cantidad de partículas aerotransportadas, lo que produce un aumento en la corrosión.

Marinos Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de clorito, un ión particularmente perjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.

Rurales En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y otras especies agresivas. Existen factores que influencian la corrosión atmosférica. Ellos son la Temperatura, la Presencia de Contaminantes en el Ambiente y la Humedad.

2.4.3.1.2 Galvánica La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos (con distinto par redox) se unen eléctricamente en presencia de un electrolito (por ejemplo, una solución conductiva).



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El ataque galvánico puede ser uniforme o localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las películas protectoras de corrosión no se forman o son eliminadas por erosión. Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo se van desprendiendo electrones de la superficie del metal que actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo) y así se va produciendo el desprendimiento paulatino de material desde la superficie del metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples. Quizá la problemática mayor sobre corrosión esté en que al ser este caso bastante común se presente en variadas formas y muy seguido. Por ejemplo, la corrosión de tuberías subterráneas se puede producir por la formación de una pila galvánica en la cual una torre de alta tensión interactúa con grafito solidificado y soterrado, con un terreno que actúe de alguna forma como solución conductiva.

2.4.3.2 Localizada La segunda forma de corrosión, en donde la pérdida de metal ocurre en áreas discretas o localizadas. Al igual que la General/Uniforme, la corrosión Localizada se subdivide en otros tipos de corrosión. A continuación, veremos los más destacados.

2.4.3.2.1 Corrosión por Fisuras o “Crevice” La corrosión por crevice o por fisuras es la que se produce en pequeñas cavidades o huecos formados por el contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o más comúnmente con un elemento no- metálico. En las fisuras de ambos metales, que también pueden ser espacios en la forma del objeto, se deposita la solución que facilita la corrosión de la pieza. Se dice, en estos casos, que es una corrosión con ánodo estancado, ya que esa solución, a menos que sea removida, nunca podrá salir de la fisura. Además, esta cavidad se puede generar de forma natural producto de la interacción iónica entre las partes que constituyen la pieza.



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Algunas formas de prevenir esta clase de corrosión son las siguientes: •

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rediseño del equipo o pieza afectada para eliminar fisuras. cerrar las fisuras con materiales no-absorventes o incorporar una barrera para prevenir la humedad. prevenir o remover la formación de sólidos en la superficie del metal.

2.4.3.2.2 Corrosión por Picadura o “Pitting” Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo mucho mayor. Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas: •

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Corrosión por Fricción o Fretting : es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida. Corrosión por Cavilación: es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido). Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera una serie de picaduras en forma de panal. Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En este caso, es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre las picaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera, por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal al someterlo a una fuerza mecánica.

2.4.4 Control de la corrosión Luego de haber analizado la corrosión y sus formas, es momento de ver qué conocimientos se tienen hoy en día para prevenirla.



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Antes de ver un análisis un tanto más profundo a las formas de proteger sobre la corrosión, hablaremos un poco sobre la Protección Catódica y la Protección Anódica. La PROTECCIÓN CATÓDICA ocurre cuando un metal es forzado a ser el cátodo de la celda corrosiva adhiriéndole (acoplándolo o recubriéndolo) de un metal que se corroa más fácilmente que él, de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el metal que está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva. Una forma conocida de Protección Catódica es la GALVANIZACIÓN, que consiste en cubrir un metal con Zinc para que éste se corroa primero. Lo que se hace es convertir al Zinc en un ÁNODO DE SACRIFICIO , porque él ha de corroerse antes que la pieza metálica protegida. Por otro lado, la PROTECCIÓN ANÓDICA es un método similar que consiste en recubrir el metal con una fina capa de óxido para que no se corroa. Existen metales como el Aluminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de óxido y por lo tanto, se hacen resistentes a la corrosión. Aún así, la capa de óxido que recubre al metal no puede ser cualquiera. Tiene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario no serviría para nada. Por ejemplo, el óxido de hierro no es capaz de proteger al hierro, porque no se adquiere a él en la forma requerida.

2.4.4.1 Selección de materiales La selección de los materiales que vayamos a usar será factor decisivo en el control de la corrosión a continuación se enunciaran algunas reglas generales para la selección de materiales: •

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Para condiciones no oxidantes o reductoras tales como ácidos y soluciones acuosas libres de aire, se utilizan frecuentemente aleaciones de Ni y Cr. Para condiciones oxidantes se usan aleaciones que contengan Cr. Para condiciones altamente oxidantes se aconseja la utilización de Ti y Los elementos cerámicos poseen buena resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas pero son quebradizos, su utilización se restringe a procesos que no incluyan riesgos.

2.4.4.2 Recubrimientos Recubrimientos metálicos Los recubrimientos se aplican mediante capas finas que separen el ambiente corrosivo del metal, es decir que puedan servir como ánodos sacrificables que puedan ser corroídos en lugar del metal subyacente. Los galvanizados son un buen ejemplo de este caso. Un recubrimiento



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continuo de zinc y estaño aísla el acero respecto al electrolito. A veces se presentan fallas con estos metales, cuando el riesgo de corrosión es muy elevado se recomienda hacer un recubrimiento con Alclad. El Alclad es un producto forjado, compuesto formado por un núcleo de una aleación de aluminio y que tiene en una o dos superficies un recubrimiento de aluminio o aleación de aluminio que es anódico al núcleo y por lo tanto protege electroquímicamente al núcleo contra la corrosión.

Recubrimientos inorgánicos En algunos casos es necesario hacer recubrimientos con material inorgánico, los mas usados son el vidrio y los cerámicos, estos recubrimientos proporcionan acabados tersos y duraderos. Aunque si se expone un pequeño lugar anódico se experimenta una corrosión rápida pero fácil de localizar.

Recubrimientos orgánicos El uso de pinturas, lacas, barnices y muchos materiales orgánicos poliméricos han dado muy buen resultado como protección contra la corrosión. Estos materiales proveen barreras finas tenaces y duraderas para proteger el sustrato metálico de medios corrosivos. El uso de capas orgánicas protege mas el metal de la corrosión que muchos otros métodos. Aunque debe escogerse muy bien, ya que hay procesos que incluyen tratamientos con alcoholes que en algún momento pueden disolver los materiales orgánicos.

2.4.5 Diseño Este quizá el método más efectivo para el control de la corrosión, ya que si hacemos un buen diseño y una buena planeación podemos evitar dicho fenómeno, a continuación se enumeraran algunas reglas generales que se deben seguir: •

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Se debe tener en cuenta la acción penetrante de la corrosión junto con los requerimientos de la fuerza mecánica cuando se considere el espesor del metal utilizado. Esto se utiliza para tuberías y tanques que contengan líquidos. Son preferibles los recipientes soldados que los remachados para reducir la corrosión por grieta Se deben usar preferiblemente metales galvánicamente similares para prevenir para prevenir la corrosión galvánica. Si se atornillan metales no similares galvánicamente se deben usar arandelas no metálicas para eliminar contactos eléctricos entre los materiales.


PET -213 Transporte y Almacenaje •

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Es preciso evitar tensión excesiva y concentraciones de tensión en entornos corrosivos, para prevenir la ruptura por corrosión por esfuerzos, especialmente en aceros inoxidables, latones y otros materiales susceptibles a este tipo de corrosión. Se deben evitar recodos agudos en sistemas de tuberías por donde circulan fluidos. En estas áreas donde cambia la dirección del fluido bruscamente se potencia la corrosión por erosión. Se deben diseñar los tanques y recipientes de una manera que sean fáciles de limpiar y desaguar, ya que el estancamiento de sustancias corrosivas provoca la aparición de celdas por concentración. Se debe hacer un diseño eficiente de aquellas piezas que se espera queden inservibles en poco tiempo, para que sean fáciles de reemplazar. Es importante también diseñar sistemas de calefacción que no den lugar a zonas puntuales calientes, los cambios de calor ocasionan corrosión.

2.4.6 Alteración por el entorno Las condiciones ambientales son muy importantes para el control de corrosión, algunos métodos usados son: •

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Bajando la temperatura se consigue disminuir la velocidad de reacción, por ende se disminuye el riego de corrosión. Disminuyendo la velocidad de un fluido corrosivo se reduce la corrosión por erosión. Sin embargo, para metales y aleaciones que se pasivan, es más importante evitar las disoluciones estancadas. Eliminar el oxigeno de las soluciones acuosas reduce la corrosión especialmente en las calderas de agua. La reducción de la concentración de iones corrosivos en una solución que esta corroyendo un metal puede hacer que disminuya la velocidad de corrosión, se utiliza principalmente en aceros inoxidables. La adición de inhibidores que son principalmente catalizadores de retardo disminuye las probabilidades de corrosión. Los inhibidores son de varios tipos: los inhibidores de absorción que forman una película protectora, los inhibidores barrenderos que eliminan oxigeno. En general, los inhibidores son agentes químicos, añadidos a la solución de electrolito, emigran preferentemente hacia la superficie del ánodo o del cátodo y producen una polarización por concentración o por resistencia.



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2.5 Robo Debido a los innumerables usos que se le puede dar a los hidrocarburos, estos son considerados mercancías de gran valor económico, por esta razón en el transporte también se dan perdidas por robo, la mayor parte en ductos que transportan productos terminados como ser: gasolina, gas licuado de petróleo, etc.

Una de las medidas de control para evitar este tipo de problemas, es el patrullaje o recorrido de la línea de transporte, ya sea en vehiculo o caminando, esta es una practica que todavía persiste ya que es muy difícil y costoso implementar sistemas de detección de fugas en todos los ductos.

2.6 Atentados Países como Colombia han tropezado y siguen con este problema, ya que una de las formas de presión que tienen los grupos guerrilleros es atentar contra la red de transporte y distribución de hidrocarburos por ductos, de esta forma cortan el suministro de los mismos a las ciudades generando desabastecimiento.

Es muy difícil delimitar una política destinada a eliminar o controlar este tipo de circunstancias, lo más recomendable es disponer de sistemas de control de fugas, válvulas de bloqueo automáticas y válvulas de retención, para que en el caso de darse esta situación, el daño al medio ambiente sea menor.

2.7 Conmoción Civil Se denomina así aquellas movilizaciones de grupos de personas que tienen como único fin parar la operación ya sea de un sistema de transporte, refinación o explotación de hidrocarburos, en protesta por reivindicaciones de su sector, comunidad o sociedad.

Esta medida de presión se ha hecho más frecuente en los últimos tiempos, para evitar esta toma abrupta que finalmente llevan a parar las plantas de proceso, es necesario llevar una relación sostenible con las comunidades vecinas, las empresas deben estar concientes del



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grado de afectación de estas zonas por la actividad petrolera, por lo que de una u otra forma se debe compensar a los habitantes del lugar.

2.8 Climáticos En este grupo están contemplados: las tormentas eléctricas, riadas, inundaciones, sequías, terremotos, etc. que afectan al sistema más que cualquiera de los anteriores, ya que los sistemas de transporte atraviesan diferentes regiones, tipos de suelo, climas, etc.

3.- De origen interno A este grupo pertenecen todas aquellas fallas que tienen su origen en el sistema de transporte, y son productos generalmente de una mala operación. Estos a diferencia de los anteriores se los puede minimizar y controlar.

3.1 Altas presiones Cuando en un sistema de transporte se detectan altas presiones – llamemos así aquellas que están fuera de los rangos operativos – generalmente se deben a que ha ocurrido un bloqueo en la dirección del flujo, esto puede ser a causa de un paro en la estación siguiente o al cierre imprevisto de una válvula en la línea.

Para evitar cualquier daño en los equipos, es necesario contar con sistemas de protección por altas presiones, como ser: válvulas de alivio, drenajes, alarmas por alta presión y muy alta presión.

3.2 Mala operación de Estaciones La coordinación y la comunicación principalmente en todo el sistema debe ser de lo mejor, cada acción que vaya a ser ejecutada en cualquiera de las estaciones del sistema de transporte, debe ser del conocimiento de las demás para evitar incidentes.



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Cuando la acción a ser tomada por una afectara las condiciones de operación de la que se encuentra aguas arriba o abajo, la afectada deberá dar su visto bueno correspondiente ya que de lo contrarío es posible que no pueda cumplir los requerimientos nuevos de operación.

3.3 Medición y Control Es necesario que todos los equipos destinados a medir una variable y/o controlarla, estén trabajando adecuadamente para no proporcionar al sistema de control datos erróneos, para esto es necesario seguir un programa de mantenimiento y calibración periódicos destinados a aumentar la confiabilidad de estos equipos e instrumentos.

3.4 Fallas en la programación Este tipo de fallas se da generalmente cuando se hace uso de poliductos o del transporte de hidrocarburos por lotes. Una de las tareas previas a la nominación debe ser la verificación de la capacidad de almacenaje o recepción en el lugar de disposición final del lote, luego de la nominación se debe realizar tan bien un control para que los volúmenes suministrados correspondan con los nominados.


Problemas en El Transporte de Hidrocarburos

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