Historias de Aplicación

Soldadura Extrema en las Montañas de los Andes – Perú
 

Los analistas predicen que la demanda mundial de gas natural se triplicará en los próximos 20 años. La anticipación de tal incremento ha estimulado nuevas exploraciones de yacimientos de gas previamente intactas debido a su ubicación remota. Estas regiones desafían a los equipos de tendido de tuberías - y a los Materiales para Tendido de Tubería - con la exposición a condiciones muy rudas y exigentes.

En Perú se encuentra un campo con el potencial para mover al país hacia una posición de liderazgo importante en la creciente industria de gas natural de América Latina. La generosidad del sitio, sin embargo, se puede aprovechar sólo mediante el tendido de una tubería de 408 kilómetros (254 millas) desde la Cordillera de los Andes hasta la costa del Océano Pacífico. La determinación de los fructíferos resultados de un proyecto de este tipo eran mayores que los desafíos, y así fue como el proyecto PERÚ LNG nació.

En octubre de 2007, PERÚ LNG adjudicó el contrato para el tendido de tubería a la firma internacional de ingeniería y la constructora, Techint. La empresa rápidamente se encontró frente a una serie de desafíos de construcción, incluyendo las zonas de trabajo con grandes altitudes de más de 4.000 metros (14.000 pies), vientos fuertes, temperaturas bajas, fuertes lluvias y pendientes pronunciadas. La ubicación remota de la tubería también hacía difícil el transporte de materiales y mano de obra al lugar de trabajo.

Debido a las condiciones extremas de la región, la soldadura se convirtió rápidamente en uno de los aspectos más difíciles del trabajo. Al igual que con cualquier proyecto de tendido de tubería, todas las uniones del gasoducto de PERÚ LNG se sueldan. Esto, combinado con los factores ambientales adversos de los Andes, se necesitaba equipos y consumibles que fueran eficaces bajo condiciones de aire libre y grandes altitudes. Las alturas extremas del proyecto PERÚ LNG presentaban un reto especial para la soldadura de alambre especificada originalmente. Durante las pruebas a los consumibles, se descubrió que las soldaduras que se realizan a más de 3.000 metros (9.800 pies) sobre el nivel del mar exhibían síntomas de porosidad, lo que puede afectar directamente a la calidad total de la soldadura. Techint recurrió a su socio de largo plazo, el líder mundial de soldadura Lincoln Electric, para que le ayudara a resolver este reto.

Reanalizando el alambre de soldadura

En muchas partes del mundo, la soldadura de electrodo revestido (SMAW o MMAW) sigue siendo un método popular para el tendido de tubería a campo traviesa. Techint, sin embargo, ha encontrado una ventaja competitiva con alambre tubular autoprotegido (FCAW-S), el cual produce velocidades de desplazamiento más rápidas y requiere menos esmerilado y limpieza que el SMAW, factores que contribuyen a una pronta realización de proyectos. Este proceso de soldadura utiliza un alambre de soldadura que incluye materiales para protección, desnitrurado y desoxidantes en su núcleo interno, eliminando la necesidad de cilindros de gas. Esto crea una escoria que ayuda a proteger el charco de soldadura de la atmósfera circundante.

Durante más de 20 años, Techint ha utilizado la línea de alambres tubulares auto-protegidos (FCAW-SS) Innershield® de Lincoln Electric. Para este proyecto, los equipos de Techint comenzaron a utilizar otro alambre de soldadura de Lincoln Electric, el alambre Pipeliner® NR-208xP - en el proyecto PERÚ LNG, que se está construyendo utilizando acero API 5L X70 con unos 863 mm (34 ") de diámetro de tuberías y espesor de pared de 17,5 mm (0,688 "), 19 mm (0,750"), 22 mm (0,875 ") y (1.125 28,6 mm") de espesor.

Sin embargo, como el proyecto ganó altura en los Andes y los niveles de presión y oxígeno atmosférico disminuyeron, las pruebas iniciales de Techint revelaron que soldaduras terminadas en grandes altitudes eran más susceptibles a la porosidad y al incrustamiento de escorias en las soldaduras. Cualquiera de estos dos factores puede causar defectos inaceptables.

Miembros del equipo de Lincoln Electric - incluyendo soporte técnico local y representantes de la sede en Estados Unidos de la compañía en Cleveland, Ohio – dedicaron tiempo en el lugar de trabajo de Techint, probando otros consumibles de soldadura. De vuelta en la sede del fabricante de Estados Unidos, el equipo de Ingeniería de Aplicaciones y el equipo de Investigación & Desarrollo de Consumibles desarrolló una cámara de presión barométrica única para simular el entorno montañoso. Para la comparación, los ingenieros establecieron la cámara para probar soldaduras en la posición vertical descendente a nivel del mar. A continuación, bombearon el aire fuera de la cámara para recrear altas altitudes y luego repitieron la prueba anterior.

La capacidad de reproducir las condiciones en la altitud apropiada permitió a los ingenieros de Techint y Lincoln Electric desarrollar una solución de soldadura, usando el Innershield® NR-207+, se podría proporcionar los beneficios experimentados con NR-208xP, al tiempo que elimina los problemas de porosidad y de escoria a grandes altitudes. Esto requirió el ajuste fino tanto en el alambre, así como el desarrollo del procedimiento de soldadura y del control para asegurar la calidad y el rendimiento de la soldadura.

Las Pruebas en Sitio de trabajo utilizando inspecciones de soldadura circunferencial con ultrasonidos automáticos (AUT), que se realizaron en todas las uniones, confirmó que el NR-207+ desempeñó bien en todas las posiciones alrededor de la tubería. Al igual que con el NR-208XP utilizado en altitudes más bajas, el NR-207+ también funcionó bien en grandes altitudes.

Además del alambre de soldadura Innershield®, Techint utilizó fuentes de poder IdealArc® DC-400 de Lincoln Electric, pistolas de soldadura Innershield® K345-10 y alimentadores de alambre LN-23P en el proyecto PERÚ LNG para construir la pared del tendido de tubería, que requieron tanto soldaduras individuales y compuestos de ranura biselada para reducir el tiempo de soldadura.

Otros desafíos

Dos equipos de soldadura de Techint trabajaron simultáneamente en el proyecto PERÚ LNG. Cada equipo incluía aproximadamente 130 personas, compuestos de 50 soldadores más supervisores, esmeriladores, posicionadores de tuberías, asistentes, operadores de carga pesada y técnicos.

Cuando el proyecto estuvo terminado a finales de 2009, el personal que vivió y trabajó en el lugar, soldó más de 33.000 uniones. Los objetivos de producción variaron de acuerdo a las condiciones del terreno y del clima, pero en algunos de los tramos costeros, los equipos de soldadura fueron capaces de completar hasta 90 uniones - de las 130 uniones que estuvieron presentes por cada milla del tendido de tubería - en un día.

Este gran número de uniones totales de circunferencias soldadas planteó las cuestiones de la consistencia de la soldadura y la repetitividad. El Técnico de Soldadura Sr., Bob Dissauer, quien trabajó en la prueba en la sede de Lincoln Electric, pasó un tiempo en el sitio en Perú ayudando a Techint a calificar procedimientos de soldadura, que proporcionaron los lineamientos necesarios para garantizar la coherencia permanente entre los diferentes soldadores y durante toda la vida del proyecto.

De acuerdo con Techint, esto, combinado con las condiciones de trabajo únicas, formó soldadores debidamente capacitados en el trabajo más importante. Al igual que con muchas industrias, sin embargo, la búsqueda de trabajadores calificados era un desafío para Techint. Si bien muchos de los soldadores son de Perú, la compañía también recluto de países cercanos, como Colombia, Argentina, Brasil, Chile y Bolivia.

Un amplio programa de capacitación se utilizó para todos los soldadores y los miembros del equipo de apoyo. Por ejemplo, antes de comenzar el trabajo, todos los soldadores fueron entrenados y calificados usando los mismos materiales, la posición y el equipo utilizado en el campo.

Además, el tipo de soldadura realizada, junto con las condiciones extremas al aire libre, hizo de la seguridad en la obra un tema de suma importancia para el proyecto PERÚ LNG. Techint creó un plan formal de seguridad para cada área del proyecto. Para la parte de soldadura, esto incluyó el equipo de seguridad personal, cursos de inducción específicos y charlas de seguridad diarias.

Alpacas y flora

Gran parte de los trabajos de construcción de la tubería PERÚ LNG se produjeon en zonas ambientalmente sensibles. Muchas de las áreas adyacentes a la tubería contienen variedades raras de plantas y una gran cantidad de vida silvestre, incluyendo alpacas y vicuñas silvestres. Desde su creación, todos los miembros del proyecto PERÚ LNG se abocaron a minimizar la huella de la zona de construcción del tendido de tubería y de mantener la integridad de estas áreas críticas. Las señalizaciones a distancias estratégicas recordaron a los trabajadores a ser conscientes de los límites de la zona de construcción y a respetar el entorno natural que los rodeaba en todo momento.

Con las diferentes altitudes, la erosión era otro de los desafíos del medio ambiente. Para combatir esto, la compañía desarrolló obras de erosión controladas antes de despejar y las actividades de nivelación se iniciaron en los puntos clave de la construcción. Estos incluyen gaviones de roca permanentes - grandes cestas rectangulares, de mallas de alambre fuertemente galvanizados llenos de roca que se conectan para formar la base de un banco para crear una pared lateral estructural. Estos gaviones ayudan a controlar la erosión y sirven como un sumidero para almacenar material cortado eliminado durante la construcción. Además, cercas de limo y cercas de madera se utilizan para el mismo propósito.

El tendido de tubería de PERÚ LNG también atraviesa una serie de ríos y zonas húmedas. Techint diseñó procedimientos de construcción especiales para los cruces en estas áreas ambientalmente sensibles con el fin de proteger a las plantas y animales nativos.

Conclusión

Con la demanda global de gas natural aumentando en todo el mundo, un número creciente de proyectos de ductos se han trasladado a regiones remotas sin explotar para extraer gas para su procesamiento y uso en el mercado global. Algunos de estos proyectos cruzan una variedad de terrenos y altitudes y se enfrentan a barreras ambientales, lo que crea una amplia gama de retos para los equipos de construcción y soldadura.

El proyecto PERÚ LNG, que también incluyó una instalación para procesamiento y una instalación marítima robusta en la costa, es uno de los ejemplos más recientes y más prominentes de cómo estos equipos de trabajo superan varios obstáculos técnicos y ambientales en zonas no desarrolladas.

Para Techint, las elevaciones montañosas y los efectos de la altitud sobre el alambre de soldadura les plantearon la mayor prueba para los equipos de construcción en el proyecto PERÚ LNG. Pero al trabajar estrechamente con su socio Lincoln Electric, la compañía fue capaz de mantenerse en la fecha prevista con el gasoducto de PERÚ LNG y cumplió su plazo de construcción a finales de 2009, haciendo coincidir la química del consumible efectivo al trabajo a mano.