Mantenimiento en ductos de distribución de gas natural en Nuevo León

  • Fernando Berra Corona Ingeniero mecánico electricista con experiencia en registros eléctricos para la búsqueda de hidrocarburos, exploración y perforación de pozos en empresas nacionales y extranjeras, así como en transporte y distribución de gas natural.

El cumplimiento del objetivo de mantener en buen estado un ducto inicia con su construcción: todas las actividades que entraña conservar en buen estado la red de ductos se desarrollan siguiendo una serie de lineamientos, normas y prácticas recomendadas por organismos nacionales e internacionales.

El gas natural ha sido un combustible fósil esencial para la economía del estado de Nuevo León; ha proporcionado a los usuarios domésticos y a la industria calefacción, generación de energía eléctrica, fabricación de una innumerable cantidad de artículos y un uso intensivo en procesos industriales, en beneficio de la economía local y nacional; su uso ha hecho posible la exportación de productos hechos en México y ha posicionado al estado como un receptor inigualable de inversión extranjera y generador de riqueza (véase figura 1).

En la zona geográfica de Monterrey, la empresa distribuidora de gas natural por ductos ha abastecido desde 1927 a usuarios de tipo residencial, comercial e industrial; actualmente opera 3,690.45 km de tuberías.

Sistemas de distribución

El gas natural está compuesto principalmente de metano; a partir de la conciencia que ha cobrado la ciudadanía respecto al cambio climático, se ha puesto más atención a la necesidad de reducir emisiones de este elemento por fugas en las redes de distribución.

En la medida en que la población comparte las calles de numerosas ciudades con las redes de distribución de gas natural, se requiere el nivel más alto de seguridad, confiabilidad y vigilancia, y tal coexistencia ha obligado a odorizar el gas mediante la adición de terbutil-mercaptano, que se vaporiza en la corriente de gas y fluye por las tuberías subterráneas para llegar a todos los extremos de los sistemas de distribución y permitir que, por el olfato, se detecten fugas rápidamente.

El sistema de tuberías subterráneas resulta la manera más segura y económica de distribución; se estima que así se transporta el 70% de petróleo, gas natural y LPG en escala mundial.

Legislación

Diversas entidades, como la Comisión Reguladora de Energía (CRE) y la Agencia de Seguridad, Energía y Ambiente (ASEA), en conjunto con los permisionarios, han hecho grandes esfuerzos para implementar nuevas reglas de operación para la prestación del servicio de suministro de gas; tal es el caso de la NOM-003-ASEA-2016 para diseño, construcción, operación y mantenimiento, desmantelamiento y abandono de redes de distribución, y de la NOM-009-ASEA-2017, que permite administrar la integridad de ductos por los cuales fluye todo hidrocarburo para mantener una alta confiabilidad de las tuberías, gracias al mantenimiento a través de sistemas que permiten rastrear cualquier eventualidad y prever fallas durante la vida de los activos.

La empresa distribuidora de gas natural por ductos en el área de Monterrey cuenta con activos que, aunque datan de 1928, siguen operando. La explicación es que se cumple estrictamente con la normatividad, y a ello se suma la implementación de las mejores prácticas internacionales y el contar con personal calificado para todas las actividades de mantenimiento.

Mantenimiento

El principal método para mantener en buen estado un ducto inicia desde su construcción: la selección del espesor adecuado para la presión de operación máxima permisible, con un excedente para corrosión que es función del tiempo esperado de vida del ducto; identificación del tipo de recubrimiento adecuado para el terreno donde se colocará (el terreno es un electrolito: contiene un cierto grado de acidez, conductividad, humedad y bacterias sulfatorreductoras, que en conjunto determinan la tasa de corrosión, por lo que el tipo de recubrimiento y su diseño son cruciales); la bajada del ducto debe ser muy cuidadosa para no dañar el recubrimiento y permitir el contacto del metal con el suelo. Todas estas actividades se hacen siguiendo una serie de lineamientos, normas y prácticas recomendadas por organismos como la American Society of Mechanical Engineers (ASME), el American Petroleum Institute (API) y la National Association of Corrosion Engineers (NACE), por citar algunos. El elemento que contiene la tasa de corrosión al mínimo y permite que las tuberías sigan operando es la protección catódica mediante fuentes activas de corriente que se inyectan al ducto; ésta debe ser capaz de cubrir toda la longitud del ducto y las posibles fugas de corriente, y estar vigilada constantemente con programas de celaje en toda la zona. Esto aminora el efecto natural de la corrosión, donde el hierro de la aleación con que se fabricó la tubería busca volver a su estado natural como óxido de hierro (Fe3O4) (véase figura 2).

El mantenimiento es una actividad rutinaria. Su propósito es minimizar los costos de operación del sistema y maximizar su confiabilidad. Las actividades de mantenimiento se pueden dividir de forma básica en tres clases: mantenimiento predictivo, mantenimiento preventivo y mantenimiento correctivo (véase figura 3).

Como parte del mantenimiento preventivo, existen varias tereas:

  • Celajes o supervisiones en campo, que son cruciales para notar cambios en el terreno natural o en las vialidades y dan indicación de un daño de terceros al recubrimiento o al ducto.
  • Medición de potenciales cada 500 metros. Con ello se pueden detectar voltajes bajos, que muy probablemente redundan en daños en el recubrimiento, que producen pérdida de corriente.
  • Levantamiento de estudios CIS (closed interval survey) y DCVG (direct current gradient voltage), lo que constituye una inspección externa indirecta.
  • Inspecciones de muestreo o mediciones de espesores en secciones de ducto. Se perfora con la técnica “hot-tap” y se hace una comparación del espesor actual con el original; con algunos cálculos basados en la norma ASME B31G,DNV-OS-F101, API 579 se determina la necesidad de disminuir la presión del ducto. Al contar con activos que han estado en operación por varias décadas, la empresa distribuidora ha tomado medidas como ésta; ha disminuido la presión de tuberías de 300 a 30 o 40 psi, para seguir operando con un espesor menor de manera segura, confiable y continua (véanse figuras 4 y 5).
  • El mantenimiento preventivo, aunque podría asemejarse al predictivo, es catalogado en la NOM-009-ASEA-2017 en un ámbito más cercano al momento del diseño y la construcción. En un sistema de distribución de gas natural no existen trampas de diablos que permitan añadir inhibidores de corrosión interna, método aplicado en ductos de transporte exclusivamente. Únicamente se puede proteger la pared exterior mediante recubrimientos anticorrosivos y de protección mecánica; se utilizan barreras de protección adicionales como los encamisados, puentes caja con losas desmontables y registros de concreto; en instalaciones superficiales, cercados o bardas perimetrales, techadas, etcétera (véase figura 6).
  • En cuanto al mantenimiento correctivo, la principal y más frecuente falla en las redes de distribución son los daños de terceros y el vandalismo; son tan variados, que es imposible enumerarlos. Ocurren aleatoriamente y son notificados a la compañía una vez que se detecta el olor a gas o se escucha la fuga; entonces se tiene que controlar para garantizar la seguridad de la población y limitar la liberación de gas hacia la atmósfera y la falta de gas para los clientes. Una de las causas de este tipo de daño es la excavación por obras. Algunos organismos privados y gobiernos han promovido iniciativas para instituir reglas orientadas a informar de cualquier obra municipal (u otra autorizada por el municipio) a las empresas que cuenten con infraestructura subterránea, y así evitar daños. En Estados Unidos existe la línea 811 CALLBEFOREYOUDIG, para centralizar las llamadas antes de excavar, ya que los daños a esta infraestructura constituyen delito federal, por el riesgo que pueden provocar; a pesar de la relevancia, estas iniciativas no han tenido mucho éxito en la legislación nacional y sólo se cuenta con un número 911 para esta función en algunos estados del país.

El mantenimiento a un sistema de tuberías está centrado en la integridad mecánica de éstas. Por tal motivo se decretó la NOM-009-ASEA-2017, que guía las operaciones de la empresa distribuidora de gas natural por ductos de esta manera:

  • Delimitar y reclasificar la presión máxima de operación de las tuberías en áreas previamente despobladas que en la actualidad ya son áreas de alta consecuencia por la población.
  • Tomar las acciones necesarias para reconfirmar la máxima presión de operación permisible sólo en tuberías que no se hayan probado o que carezcan de registros operacionales.
  • Registrar condiciones de presión que sobrepasen la máxima presión de operación permisible.
  • Considerar factores de riesgo sobre la integridad, como la sismicidad, los deslaves de tierra, los cambios geológicos en terrenos.
  • Considerar el agrietamiento de ductos por efectos de azufres, hidrógeno, actividad metabólica de microorganismos y esfuerzos mecánicos.
  • Prevenir daños por parte de terceros y vandalismo.

Un factor más revisado por las autoridades es el efecto que tienen las deficiencias en la integridad mecánica de ductos, que en baja escala permiten el escape de metano a la atmósfera sin ser percibido y por ende sin alertar a la población y las autoridades. En atención a ello se han emitido disposiciones administrativas de carácter general para la prevención y control integral de las emisiones de metano, que buscan reducir la cantidad de gases de efecto invernadero emitidas a la atmósfera sin cuantificación.

Reflexión final

Aunque en México no hay aún iniciativas públicas que coadyuven a la implementación de un programa de amplio alcance que incentive el reemplazo de las redes más antiguas de distribución, en escala mundial ya hay países que han iniciado estos programas de modernización de la infraestructura para reemplazar ductos. Algunos estados de EUA han desarrollado regulaciones y políticas para incentivar estas acciones y hacer que tengan efecto legal. El objetivo es uno solo: asegurar que la modernización de la infraestructura y el reemplazo necesario para la entrega segura, eficiente y confiable del gas natural se lleve a cabo. Proyectos como éste no generarían un ingreso a las compañías, las inversiones no se podrían recuperar en poco tiempo y en consecuencia probablemente no se llevarían a cabo. De ahí la necesidad de contar con una regulación especial y un mandato legislativo que promueva su ejecución.