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    CAPTULO 3

    3.0 RECOMENDACIONES, CDIGOS Y NORMAS QUE

    RIGEN EL DISEO DE PLATAFORMAS MARINAS ENEL GOLFO DE MXICO (CIVIL-ESTRUCTURAL)

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    La seguridad, como preocupacin de diseo, tiene precedencia sobre todas las otras consideraciones dediseo. La seguridad de cualquier estructura depende, naturalmente, de las cargas subsiguientes; como laplataforma, despus de su construccin, siempre estar sometida a cargas y no siempre del modo o maneracon que fue diseada, la definicin de las cargas de diseo constituye un problema de estadstica yprobabilidad; esta parte del problema resultara bastante subjetiva y producira diseos extremadamentedispares, si no fuese por los cdigos de construccin que se han desarrollado (y que en una forma u otra seusan casi universalmente).

    Los cdigos establecen lmites mnimos requeridos o sugeridos en aquellos casos en que la seguridadconstituye un factor importante por ello, a lo largo de este documento, se hace hincapi en seguir lasnormas de referencia, cdigos y manuales sobre el diseo, clculo, operacin y construccin de este tipo deestructuras, ya que la categora de una plataforma depende de la consecuencia de su falla; en trminosgenerales, esta consecuencia se establece en funcin de la prdida de vidas humanas, del impactoambiental y del impacto econmico que representa la falla estructural. Sin embargo, la filosofa de operacinde PEMEX Exploracin y Produccin establece el cierre temporal de la produccin y la evacuacin delpersonal de las plataformas cuando se prev la presencia de un evento ambiental extremo. Por lo tanto, elefecto predominante en la estimacin de la consecuencia de falla es el impacto econmico correspondienteal cese de la produccin manejada durante el perodo de rehabilitacin, incluyendo los costos de reparacin,retiro y reemplazo de la estructura.

    Las instalaciones marinas estn sujetas a efectos ambientales extremos y a prcticas de operacin propias,por lo que deben ser diseadas o evaluadas de acuerdo con normas y estndares que reflejen estascaractersticas locales, as como las condiciones econmicas propias del pas lo permitan. Como resultadode extensivos estudios sobre el peligro ambiental, el riesgo y la confiabilidad estructural de plataformas quese han diseado o construido en el Golfo de Mxico, se establecen normas, cdigos y recomendacionespara el diseo, construccin, instalacin, inspeccin, mantenimiento y evaluacin de plataformas marinasfijas.

    En este captulo se realiza una breve descripcin de las normas relevantes y de los cdigos cuya aplicacinen el diseo y construccin de plataformas marinas en Mxico es fundamental e indispensable, ya queconstituyen en conjunto, la base y marco de referencia requeridos para el desarrollo de la ingenieraestructural especializada para este efecto.

    Cabe mencionar que se trata de cdigos y normas reconocidas internacionalmente, y de los cuales se hacomprobado su gran aplicacin a las condiciones existentes para el diseo y construccin de plataformasmarinas en el Golfo de Mxico.

    3.1 NORMAS DE REFERENCIA DE PEMEX

    Los criterios transitorios de PEMEX son el resultado de aplicar los conocimientos adquiridos por laexperiencia en la ingeniera costa afuera dentro del pas, as como encausar las investigaciones y registrosacumulados durante el desarrollo de la Sonda de Campeche para definir condiciones de carga, datoshidrodinmicos y condiciones con aplicacin particular a esta zona geogrfica.

    PEP cuenta con aproximadamente con ms de 300 Normas de Referencias, en las cuales se especifican loscriterios con los cuales se debe trabajar la explotacin de los hidrocarburos. A continuacin se mencionanalgunas Normas de Referencia que tienen aplicacin directa en el diseo y construccin de las plataformasmarinas, que sirven como guas para su correcto diseo, construccin, izaje, transportacin, instalacin,operacin y revisin de las mismas.

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    3.1.1 "DISEO Y EVALUACIN DE PLATAFORMAS MARINAS FIJAS EN EL GOLFO DEMXICO" (NRF-003-PEMEX-2007)

    En su ltima edicin publicada el 5 de Enero del 2008 ,de aplicacin general, de carcter obligatorio y comosu nombre lo indica, es la principal referencia de PEP, para el diseo y la evaluacin de stas estructuras,seala los lineamientos fundamentales, tales como su categorizacin basada en la produccin, parmetrosoceanogrficos, meteorolgicos e hidrodinmicos, parmetros ssmicos, crecimiento marino, elevacionesmnimas de cubiertas, factores de reserva, propiedades mecnicas del suelo, evaluacin por oleaje, entreotros.

    Esta norma seala los criterios a utilizar en el diseo y evaluacin estructural tipo Jacket tomando en cuentacondiciones propias de las instalaciones tales como:

    Localizacin Geogrfica.Solicitaciones Ambientales. (Operacin y tormenta)Solicitaciones Estructurales. (Fatiga, Sismo Factores de Reserva de Resistencia para anlisisssmico y de colapso por tormenta.)Estabilidad durante la instalacin, operacin y en su caso desinstalacin.

    Los anexos de la Norma, presentan la informacin meteorolgica y oceanogrfica de fenmenos extremos(huracanes y tormentas) para diferentes campos y regiones en el Golfo de Mxico, as como la distribucinde frecuencias de la altura de ola significante.

    3.1.2 "CARGA, AMARRE, TRANSPORTE E INSTALACIN DE PLATAFORMAS COSTAAFUERA" (NRF-041-PEMEX-2007)

    En su ltima edicin publicada el 5 de Enero del 2008 ,de aplicacin general, de carcter obligatorio y comosu nombre lo indica establece los criterios que se deben cumplir en cuanto a diseo y/o revisin estructuralde las operaciones de carga, transporte e instalacin de una estructura marina, documentacin ycaractersticas de las embarcaciones, caractersticas de los equipos, diseo de elementos complementarioso auxiliares, documentacin y procedimientos de inspeccin a la soldadura, planes de seguridad y de

    contingencia y registros entregables al finalizar los trabajos, as como el cumplimiento de los requerimientostcnicos y de la planeacin de las operaciones para la carga, transporte e instalacin de las estructuras bajocondiciones de seguridad.

    3.1.3 "DISEO DE ACCESORIOS ESTRUCTURALES PARA PLATAFORMAS MARINAS"(NRF-173-PEMEX-2009)

    En su ltima edicin publicada el 7 de Junio del 2009, de aplicacin general, de carcter obligatorio y comosu nombre lo indica, sta Norma de Referencia fija las caractersticas tcnicas mnimas que se debencumplir en el diseo de los accesorios estructurales de las plataformas marinas.

    La mayora de los accesorios que se tratan en esta norma, fueron descritos en el Captulo 2.2.4 de estedocumento, sin embargo la norma seala ms lineamientos para stos y otros accesorios como:

    - Defensas de las piernas de la Subestructura.- Atracaderos/embarcaderos y sus defensas.- Gua, el templete y el protector de conductores.- Escaleras.- Sistema de inundacin.

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    - Tanques de flotacin.- Tapas superiores e inferiores de las piernas de la Subestructura.- Mesa de estrobos.- Tapas de sellos de las camisas de bombas.- Soportes para camisas.- Soportes para instalacin de botes de salvamento.- Apoyos para equipos.

    - Apoyo de puentes.- Plataformas de acceso.- Trabes carril de polipastos.- Sistema de pisos.- Barandales.- Soportes de quemadores.

    3.1.4 "HELIPUERTOS DE ACERO EN PLATAFORMAS MARINAS FIJAS" (NRF-174-PEMEX-2007)

    En su ltima edicin publicada el 25 de Junio del 2013, de aplicacin general, de carcter obligatorio,

    establece los requerimientos tcnicos de diseo para la fabricacin, arrastre, carga, transporte,levantamiento, instalacin y condiciones de servicio del helipuerto de acero, involucra la cubierta, estructurade soporte, las escaleras de acceso y otros componentes estructurales del mismo.

    Lo anterior debe considerar el diseo estructural por esfuerzos permisibles, condiciones metereolgicas,cargas aplicables, anlisis requeridos, sistemas estructurales, materiales.

    3.1.5 "ACERO ESTRUCTURAL PARA PLATAFORMAS MARINAS" (NRF-175-PEMEX-2007)

    En su ltima edicin publicada el 25 de Junio del 2013,de aplicacin general, de carcter obligatorio, establecela referencia aplicable para la fabricacin y clasificacinde acero estructural a ser utilizado en el diseo,fabricacin y montaje de plataformas marinas queoperan en el Golfo de Mxico.

    Los anexos de sta Norma, contiene las principalescaractersticas de los diferentes grados de acerosestructurales.

    Figura 3.1. Representacin esquemtica de los diferenteselementos que conforman una plataforma.

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    3.2 PRCTICAS RECOMENDADAS PARA LA PLANEACIN, DISEO Y CONSTRUCCINDE PLATAFORMAS MARINAS FIJAS

    Estos documentos constituyen un marco de referencia durante la concepcin y desarrollo de un proyecto deplataformas.

    Es la base del Criterio Transitorio para el diseo y evaluacin de plataformas marinas fijas, de PEMEX.

    3.2.1 RECOMMENDED PRACTICE FOR PLANNING, DESIGNING AND CONSTRUCTINGFIXED OFFSHORE PLATFORMS- WORKING STRESS DESIGN. (API RP 2AWSD)

    Documento en su ltima edicin publica el 2 de Octubre de 2007, contiene y describe los principios bsicosque deben tomarse en cuenta en el diseo de plataformas costa afuera, dentro de su contenido describe:

    Planeacin.

    o Sirve como gua para la realizacin de un proyecto nuevo, y si el caso lo amerita, la

    reinstalacin de una plataforma, ayuda a la seleccin de la forma de la estructura evaluandolas condiciones de operacin y servicio de la plataforma.

    Criterios de Diseo.

    o Establece los criterios de diseo a utilizar en el diseo estructural de cualquier estructuracosta afuera, tomando en cuenta parmetros estticos y dinmicos de acuerdo a lascondiciones de instalacin.

    Solicitaciones Estructurales.

    o Establece los criterios estructurales mnimos para el diseo de una estructura destinada atrabajar en condiciones costa afuera, entre los elementos que describe esta seccin seencuentran las consideraciones siguientes aplicadas a elementos estructurales:

    Compresin Axial.Fuerza Cortante,Momento resistente.Longitudes EfectivasFuerzas Hidrostticas. (Elementos sumergidos).

    Solicitaciones Ambientales.

    o Destaca aquellas cuya importancia es relevante para el diseo de la estructura, como sonlas cargas ambientales (oleaje, mareas, viento y sismo), estableciendo, recomendaciones yparmetros que deben ser tomados en cuenta en el diseo de las plataformas.

    Cimentacin de la plataforma.

    o Ofrece parmetros de acuerdo a las caractersticas del suelo y la determinacin de sucapacidad de carga, en combinacin con los pilotes, as como el diseo de los mismos,considerando aspectos de fabricacin, transportacin e instalacin.

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    Conexiones y juntas.

    o La verdadera resistencia de los elementos estructurales utilizando las recomendacionesdescritas anteriormente, carecen de aplicacin si no se tienen conexiones seguras y queresistan las cargas a las cuales estarn sometidos los elementos, finalmente esta seccinofrece recomendaciones para que los elementos cuenten con conexiones resistentes yestables.

    Fabricacin e Instalacin.

    o Extiende recomendaciones para cada una de las diferentes etapas de diseo, construccin,transporte, izaje e instalacin de las principales partes constitutivas de la estructura:Subestructura, Superestructura y Pilotes.

    Inspecciones.

    o Ofrece recomendaciones para el control de calidad, inspeccin y pruebas que deben seraplicadas a cada una de las especificaciones establecidas durante el diseo de unaplataforma costa afuera.

    3.3 AMERICAN WELDING SOCIETY (AWS)

    La aplicacin de este cdigo en el diseo y construccin de las plataformas es fundamental, ya que el 100%de las uniones entre los elementos de la estructura son soldaduras.

    Este cdigo contiene la descripcin de los conceptos involucrados en los procesos de soldadura estructural,as como la simbologa de los diversos tipos de soldaduras para su representacin en los planos delproyecto.

    Figura 3.2. Tipos de soldaduras. AWS.

    Establece los principales procedimientos para soldadura estructural, tales como arco sumergido, arcometlico protegido y arco metlico en gas inerte con fundente en el ncleo.

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    3.4 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM)

    Este conjunto de normas contiene especificaciones, mtodos de prueba, definiciones y clasificaciones,relacionados con los aceros estructurales que se aplican en la construccin de plataformas marinas.

    Con lo referente a la elaboracin de los aceros estructurales, limita su produccin a los procesos de oxigeno

    bsico y horno elctrico; y especifica de igual forma los tratamientos trmicos que debern aplicarse.

    3.5 IMCA - INSTITUTO MEXICANO DE LA CONSTRUCCIN EN ACERO

    MANUAL DE CONSTRUCCIN EN ACERO

    Aunque estas especificaciones son para diseo, fabricacin y montaje de estructuras de acero paraedificios, son aplicables al diseo de plataformas marinas de acero.

    El manual tiene como base el Manual de Construccin en Acero del AISC (American Institute of SteelConstruction). El contenido de este manual se encuentran definiciones detalladas de las propiedades

    geomtricas y estructurales de perfiles existentes en el mercado estadounidense, especificaciones paradiseo elstico y plstico, espesores mnimos de los perfiles (relacin ancho/espesor), relaciones deesbeltez, tipo de conexiones, esfuerzos permisibles y fabricacin del acero.

    Las tablas de dimensiones y propiedades incluyen los perfiles ms usados y comerciales en el mbito:

    ngulos "LI" y "LD".Perfiles "IE", "IR" e "IS".Perfiles "CE" y "CF".Perfil "TR".Tubo circular "OC", "OR" y "OS".Perfil "ZF".

    Para fines de consulta de stas normas, manuales y cdigos, se pueden encontrar algunas referencias en la"Red" (Internet); pero para fines adquisitivos, PEP se encarga de proporcionar a las firmas de ingeniera lasnormas correspondientes al proyecto asignado.