Soluciones de Reforzamiento, Modificación y … · ejemplos de errores de diseño. Defecto de fabricación ... con imperfecciones, permitiendo una transferencia de carga equitativa

Los expertos en soluciones paraprolongar la vida de estructuras

antiguas o dañadas

Soluciones de Reforzamiento,Modificación y Reparación paraActivos Costa Afuera

Por qué los activos pueden requerir reforzamiento,modificación o reparación

Actualización de los códigos de diseñoLas lecciones aprendidas y el mejor entendimiento de las cargas ambientales de las estructuras costa afuera con décadas de servicio, han demostrado que los códigos de diseño necesitan actualizarse. Por ejemplo, se han incrementado las cargas por las olas que tienen que soportar las instalaciones costa afuera, de forma dramática en algunos casos. La tolerancia de otros parámetros de carga y el crecimiento de vida marina son major comprendidos y han llevado a la actualización de los códigos de diseño.

Error de diseñoCargas críticas perdidas o combinaciones de carga tales come fatiga pasado por alto, modelado structural incorrecto o deficiente en detallando son ejemplos de error de diseño. Las cargas o combinación de cargas críticas no consideradas tales como pasar por alto la fatiga de la transportación, el uso del modelo structural incorrecto o la falta de detalle, son ejemplos de errores de diseño.

Defecto de fabricaciónLa conversión precisa de un diseño, desde los planos hasta la realidad, es crítica. Se pueden cometer errors cuando, por ejemplo, las soldaduras no están bien hechas, las propiedades del acero están fuera de especificación o el acceso a la construcción es restringido. Todo esto puede contribuir a tener miembros y juntas estresadas en exceso.

DañosLas estructuras tipo jacket pueden dañarse durante la

descarga, la transportación y la instalación, causando un debilitamiento de las soldadoras o golpes en los miembros. Una vez en el sitio, la estructura es susceptible a objetos que son arrojados accidentalmente sobre la borda, causando daños a la estructura en su camino hacia el lecho marino. Los impactos de las embarcaciones pueden provocar dobleces o pandeo de los miembros, o el desarrollo de grietas en las conexiones de los miembros o juntas.

Fatiga Típicamente, el daño por fatiga se presenta en forma de grietas en los extremos de los miembros, donde se enmarcan en las juntas. El diseño de las primeras estructuras tipo jacket dependía en gran parte en la experiencia en el Golfo de México. En el Mar del Norte, estos diseños no pueden soportar las cargas de 6 millones de olas al año. Muchas estructuras, o algunos de sus componentes, han requerido reparaciones por daño de fatiga, o reforzamiento para evitar el daño anticipado.

CorrosiónLa corrosión general excesiva puede resultar por un diseño deficiente del sistema de protección catódica, pero la corrosión localizada puede ocurrir, por ejemplo, por corrosión galvánica, como en el caso cuando los cajones de acero al carbón contienen bombas o componentes del filtro que son de acero inoxidable. En cualquiera de los casos, puede ocurrir el adelgazamiento o la perforación del acero al carbón.

Hay muchas razones para que un activo requierapasar por un trabajo de reforzamiento, modificacióno reparación. Los hallazgos de una inspección derutina pueden descubrir daños o defectos defabricación que requieren reparación. Alternativamente, la necesidad de conductoresadicionales o de soluciones para prolongar la vida y habilitar un campo para que continúe su producción después de su vida de diseño prevista puede resultar en la necesidad de reforzamiento o modificación.

Problemas comunes encontrados en las estructurascosta afuera:

• Corrosión de miembros y/o juntas• Daño por fatiga• Miembros abollados• Necesidad de aumentar la vida de fatiga

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Fabrication of a K clamp for an offshore jacket repair

Por qué los activos pueden requerir reforzamiento,modificación o reparación

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SU SOCIO EXPERIMENTADO EN EL DISEÑO DE RMR

FoundOcean tiene experiencia en el diseño de un extenso catálogo de técnicas de RMR (reforzamiento, modificación y reparación) y entiende completamente sus méritos y desafíos, así como sus efectos en la integridad general de la estructura de los activos Entendemos que cada estructura es única y que la selección correcta de la técnica de RMR es crucial para proporcionar una solución rentable y confiable a largo plazo. El trabajo costa afuera, particularmente el trabajo submarino, puede ser caro y riesgoso, y nuestro objetivo principal es asegurar una instalación sencilla y el menor tiempo posible de trabajo costa afuera, siempre con seguridad.

FoundOcean ofrece, ya sea, nuestra solución llave en mano, que incluye el análisis estructural de toda la instalación costa afuera,

o alternativamente, uno de los varios módulos individuales en función de sus requisitos específicos.

Los módulos incluyen:• Análisis estructural• Identificación y selección de la(s

técnica(s) óptima(s) de RMR• Desarrollo de ingeniería tipo Front End y

diseño de detalle del esquema de RMR• Aprobaciones de la Autoridad de

Certificación• Apoyo en la construcción• Supervisión/ejecución costa afuera

Estas habilidades especializadas son elresultado de involucrarnos activamenteen el diseño de RMR a través deprogramas de investigación y desarrollo,y muchos años de experiencia global enesquemas de RMR.

LLENADO CON CEMENTO La cementación de un miembro ofrece la ventaja deno incrementar el diámetro del miembro y por lo tantola carga por el oleaje.

Llenar un miembro tubular con cemento puedellevarse a cabo por una o más de las siguientesrazones:• para incrementar la fuerza de compresión axial (de aplaste) del miembro• para mejorar la estabilidad general del miembro y la resistencia al pandeo• para mejorar la resistencia o reducir el factor de concentración de estrés (FCE) en una costura de la junta tubular.

Llenado de miembro con cemento Donde los miembros hayan sufrido pandeo local, abolladuras o dobleces durante la instalación, o una vez en el sitio, por una embarcación o la caída de un objeto, llenar el miembro con cemento le proporciona un increment en la capacidad de carga de compresión. Esta técnica también se usa para aumentar la capacidad del miembro en áreas vulnerables (por ejemplo junto a embarcaderos) para resistir el daño local.

Jacket members filled with grout

Llenado de la junta con cementoLlenar las juntas con cemento lleva a reducir las deformaciones de la pared de la costura y resulta en un aumento de la resistencia a la fatiga.

Llenado del anillo de la pierna con cementoLlenar con cemento el anillo entre un pilote y la pierna forma un miembro con doble piel y un aumento de la fuerza y resistencia a la fatiga en las conexiones de los tirantes entrantes.

ABRAZADERASHay muchos tipos de abrazaderas estructurales, cada tipo tiene sus propios méritos de acuerdo con la aplicación para la que está diseñada. Algunas son diseñadas específicamente para recibir carga, mientras que otras están diseñadas para proporcionar estabilidad. Si un miembro tubular es abollado o require reforzamiento, hay una variedad de opciones de abrazaderas. Una conexión de abrazadera se fabrica típicamente en dos secciones, está dividida para acomodar su instalación alrededor de un miembro o junta existente.

Conexión de cementación sin estrésEl espacio anular creado por la abrazadera se llena con cemento. Los pernos se aprietan completamente antes de la inyección del cemento dentro del espacio anular entre la manga y el miembro tubular existente: de esta forma la interfaz cementoacero no se encuentra estresada.

El uso de cemento permite una tolerancias más grandes en el anillo, a lo largo del miembro dañado o con imperfecciones, permitiendo una transferencia de carga equitativa a lo largo de lareparación. Los medios para la transferencia de carga son a través del enlace e interconexión en la interfaz cemento-acero. Aunque, en ciertas condiciones, el enlace y la interconexión son necesarios para usar una conexión larga para generar una capacidad de transferencia de carga suficiente.

Abrazadera mecánica estresadaLas abrazaderas mecánicas estresadas proporcionan una conexión entre dos tubulares concéntricos. Este tipo de abrazadera depende de la capacidad de fricción de la interfaz entre los dos tubulares para la transferencia de carga. Los sillares exteriores se estresan para generar una fuerza perpendicular a la superficie de fricción. Esto se crea a través de pernos largos que aplican la carga a las mitades del sillar que produce un agarre por fricción sobre el miembro de base.

Abrazadera estresada con cementoLa abrazadera estresada con cemento es un híbrido de la conexión de cementación sin estrés y la abrazadera mecánica estresada. El cemento se coloca dentro del espacio anular entre los tubos y una vez que alcanza una dureza predeterminada se aplica una fuerza externa al apretar los pernos que mantienen unida la cubierta, aplicando estrés sobre el cemento. Las obstrucciones del miembro de la base, tales como cordones de soldadura o pequeñas placas de doblado pueden acomodarse dentro del anillo de cemento.

La resistencia de una abrazadera estresada con cemento proviene de una combinación del enlace del tubo y la fricción cemento-acero que se desarrolla por el estrés radial de compresión en la interfaz entre el cemento y el miembro tubular.

Las abrazaderas estresadas con cemento exhiben una alta relación resistencia-longitud y combinada con su habilidad para absorber tolerancias significativas, hacen que esta técnica de reparación sea muy popular.

Abrazadera estresada forrada con elastómeroMuy parecida a la abrazadera estresada con cemento en cuanto al diseño, pero el interior del sillar de la abrazadera está recubierto con material elastómero, creando una conexión basada en la fricción. Los pernos largos que mantienen unida la carcasa son apretados para estresar la conexión.La resistencia de una abrazadera forrada con elastómero es significativamente más baja que la de la abrazadera estresada con cemento debido a la baja dureza del forro de elastómero comparada con la del acero.

Figure 1: Unstressed grouted connection

Figure 2: Stressed grouted connections


Installation of repair clamps

Técnica

Grietas por

fatigaGrieta sin

fatiga Dent Corrosión

Resistencia estática

inadecuada - Miembro

Resistencia estática

inadecuada - Articulacón

Resistencia a la fatiga insuficiente

– Cargas elevadas

Soldadura seca Y Y Y Y Y Y N

Soldadura húmeda N Y Y Y Y Y N

Remedio esmerilado Y N N N N N N

Soldadura martillada N N N N N N Y

Conexión de cementación sin estrés Y Y Y Y Y Y Y

Abrazadera mecánica estresada Y Y N Y Y N Y

Abrazadera estresada con cemento Y Y Y Y Y Y Y

Abrazadera estresada forrada con elastómero N Y N Y N N N

Llenado de miembro con cemento N N Y N Y N/A Y

Llenado de la junta con cemento N N N/A N N/A Y Y

Llenado del anillo de la pierna con cemento N/A N/A Y N Y Y Y

Eliminacion de miembros Y Y Y Y N N N/A

Estampado Y Y N Y N N N/A

IDONEIDAD DE SOLUCIONES SMR

* Esta tabla es una guía aproximada de la conveniencia de las técnicas de RMR. Siempre se tendrán que tomar en cuenta otros factores antes de seleccionar las soluciones óptimas

SOLDADURA Y MEJORAMIENTO DE LA SOLDADURAEl daño por fatiga puede resultar en grietas, fracturas y finalmente en la desconexión. La soldadura es una solución y puede llevarse a cabo costa afuera en condiciones húmedas o secas

Soldadura secaDependiendo del acceso y orientación, la soldadura seca ofrece la posibilidad de realizar soldaduras de alta calidad debido al gran control sobre las condiciones ambientales. Los buzos soldadores certificados realizan la soldadura seca dentro de una cámara submarina sellada, fabricada especialmente para ajustarse alrededor del área dañada.

Soldadura húmedaLa soldadura húmeda se puede llevar a cabo rápidamente ya que no se requiere una cámara submarina. Sin embargo, la calidad e integridad de las soldaduras húmedas ha sido cuestionada y no es aceptada en todas las jurisdicciones.

Soldadura martilladaSe usa un martillo para deformar plásticamente la capa superficial del metal soldado con acero, dejando en la superficie un estrés de compresión residual que permite que se mejore la vida de fatiga.

Remedio esmeriladoEsta técnica se usa para detener las grietas de fatiga excavando una zanja lisa en el metal agrietado usando un disco de esmerilado o una herramienta de pulido. Subsecuentemente será necesario soldar o encapsular con una abrazadera.

SISTEMAS MEC ÁNICOSAtornilladoLas técnicas de atornillado se usan en conjunto con otras soluciones como las soluciones con conexiones de bridas o abrazaderas.

EstampadoEl estampado se usa para conectar dos tubos corrugándolos juntos. El tubo exterior se fabrica con crestas o ranuras en su borde interior. El tubo interior se expande y deforma plásticamente dentro de las ranuras para formar la conexión.

ELIMINACIÓN DE MIEMBROSEliminar un miembro es una opción viable si este es dañado más allá de una posible reparación y se puede demostrar que el resto de la estructura está dentro de los códigos requeridos sin ese miembro.

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COMPARACIÓN DE LAS DEMANDAS ASOCIADAS


Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado

Soldadura martillada

Conexión de cementación sin estrés

Abrazadera mecánica estresada

Abrazadera estresada con cemento

Abrazadera estresada forrada con elastómero

Llenado de miembro con cemento

Llenado de la junta con cemento

Llenado del anillo de la pierna con cemento

Eliminacion de miembros

Estampado

Costes de fabricación en tierra

Ning

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Bajo

Mod

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Alto

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Ning

uno

Limita

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Mod

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Instalación de equipo en alta mar

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Ning

uno

Rapi

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COMPARANDO SOLUCIONES DE RMRNo todas las técnicas funcionan para todos los problemas.

Una vez que se identificó una variedad de posibles técnicas de RMR, tienen que ser evaluadas respecto a las demás para determinar la solución óptima para los factores del proyecto.

Estas gráficas facilitan la identificación de los factores comunes que deben ser considerados cuando se seleccionan posibles soluciones de diseño de RMR.

Como expertos en soluciones para prolongar la vida de estructuras viejas o dañadas, FoundOcean considera estas, entre otros factores, cuando aconseja a sus clientes sobre sus opciones.

>> Para más información sobre todo nuestro rangode soluciones de RMR, visite www.foundocean.como llámenos al +44 1628 567 000

Escalas de tiempo de instalación en alta mar

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Pena de carga de peso

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Ning

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Bajo

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Alto

Capacidad de carga

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Ning

uno

Bajo

Mod

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Alto

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Ning

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Bajo

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Alto

Pena de la carga de ola

Soldadura seca

Soldadura húmeda

Remedio esmerilado










Estampado

Requisitos de inspección posterior a la instalación

Ning

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Acerca de FoundOceanFoundOcean es la compañía de cementación más grande del mundo parala construcción costa afuera, con cerca de 50 años de experiencia en lacementación submarina para las empresas de construcción de petróleo ygas y energías renovables.

FoundOcean también proporciona soluciones para prolongar la vida deestructuras costa afuera, que incluyen servicios de inspección, reparación ymantenimiento, productos para el control de crecimiento de vida marina,bolsas de cemento para encofrados de tela y servicios de soporte yprotección de ductos y cables.

Es por eso que, para los contratistas de instalaciones costa afuera,FoundOcean es el subcontratista a elegir para reducir los riesgos de susproyectos.www.foundocean.com

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