A15PEDJ_1

Un ambiente para el análisis del diseño, construcción y operación segura de
gasoductos
An application for analysis of design, construction and safe operation of gasoducts
Juan A. PERAZA DURÁN1 y Silvia GARCÍA2
1Asistente
de Investigador, Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México
Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México
2Investigador,
RESUMEN: En este artículo se presenta una aplicación para el análisis del diseño, construcción y operación segura de
gasoductos. Esta herramienta está diseñada para contener información conceptual y operacional con potencial para
exploración y simulación de escenarios, nuevo trazo de distribución y actualización de las acciones contra amenazas a la
integridad de las instalaciones.
ABSTRACT: In this paper an application for the analysis of design, construction and safe operation of gasoducts is
presented. This tool is designed to contain conceptual and operational information with potential for exploring and simulating
scenarios, new distribution line tracing and updating actions against threats to the integrity of the facilities.
1 INTRODUCCIÓN
La creciente necesidad de dotar de fuentes de
energía, seguras y constantes, a distritos súper
poblados es especialmente importante cuando se
trata la prevención de desastres urbanos. Esto resulta
evidente en la ciudad de México donde existe una alta
concentración de órganos culturales, económicos y
políticos y la tasa de sobrepoblación se combinan en
una escala única en el mundo. En la capital mexicana,
el gas natural se suministra en vastos y complejos
sectores (Figura 1) siendo un reto fundamental
responder en tiempo y forma sobre el cese de
suministro cuando una emergencia se presente.
Conscientes de la dimensión de esta exigencia y la
obvia necesidad de amalgamar conocimientos de
varias ramas de la ingeniería con la intención de
optimizar la operatividad de gasoductos, en el
Instituto de Ingeniería de la UNAM se desarrolló una
herramienta que contiene información conceptual y
operacional para exploración de escenarios, nuevo
trazo de distribución y definición puntual de
amenazas a la seguridad de las instalaciones y las
personas. Se aprovecharon las ventajas estratégicas
de un entorno HTML (capacidad para soportar un
número ilimitado de usuarios, accesibilidad desde
cualquier lugar y en cualquier momento,
funcionalidades de descarga, manejo de datos,
visualización de mapas, etc.) y del cómputo cognitivo
para construir el ambiente propuesto.
área de dotación
anillo exterior
Ciudad de México
Figura 1. Distribución de gas natural en la ciudad de
México (esquema en aproximación).
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
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Un ambiente para el análisis del diseño, construcción y operación segura de gasoductos
2 CARACTERISTICAS ESENCIALES DEL
AMBIENTE
El principio regidor de esta propuesta es que el
ente que dota la molécula debe tener el mejor control
posible sobre sus tuberías, el suelo donde son
enterradas, el contexto urbano y el nivel de impacto
que, ante desastre natural o antropogénico, tendría el
cese de suministro sobre la civitas.
El ambiente es una plataforma que facilita la
gestión de información gracias a un control
automatizado
de
datos
georreferenciados
provenientes de mapas conceptuales. Esta tarea se
complementa con predictores cognitivos para
plantear escenarios y auxiliar en la toma de
decisiones e implementación de estrategias. La
herramienta pretende eficientar el empleo de
recursos en las etapas de diseño, construcción y
operación de gasoductos o tuberías enterradas.
De manera resumida, las características
operacionales de la aplicación son las siguientes:

Almacenamiento, organización y tratamiento de datos provenientes de sensores,
instrumentos y dictámenes,


Visualización agrupada de propiedades y
de datos georreferenciados en exploración
interactiva,
Simulación de escenarios, prospección
subjetiva y pronóstico numérico de las
amenazas declaradas.
La programación está ideada para hacer del
ambiente un sistema adaptativo. El mejoramiento y
ajustes a las condiciones en los suelos que alojan a
las tuberías, en el trazo de las líneas de distribución y
en el entorno urbano, así como al potencial de
deformación del terreno y situaciones naturales
peligrosas se puede realizar de manera simple y
directa. La aplicación cuenta con dos barras de uso:
i) descriptivo y ii) práctico. En la barra descriptiva se
presenta la información o ligas que requiere el usuario
para el uso del ambiente como un html. Se describen
las bases conceptuales y operacionales del ambiente
y se detallan las bases teóricas de la aplicación
particular que se analiza: un sistema de interrupción
de dotación de molécula ante emergencias sísmicas
(Figura 2a y 2b).
a)
b)
Figura 2. Ambiente de análisis, a) pantalla de INICIO, b) barra descriptiva.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
PERAZA DURÁN J. y GARCÍA S.
Los submenús que se ponen a disposición son




Sobre SISES. Se muestra una explicación
detallada de la propuesta para el cese
inteligente de dotación ante emergencia
sísmica (fuera del alcance de este artículo
para el lector interesado se recomienda
García et al., 2013),
Descripción de la herramienta. En este ítem
se analizan los campos de visualización,
operación e impresión disponibles en el
ambiente, cómo y dónde usarlos y las
limitantes de los resultados gráficos y
numéricos que se ofrecen,
Documentación
específica.
Contiene
artículos técnicos, literatura original y sitios
electrónicos de los temas relacionados,
Ayuda. Webmaster y contactos para
aclaraciones sobre lo teórico y operacional de
la herramienta.
En la barra práctica se ofrece al usuario la posibilidad
de



3
Explorar. Visualización de los mapas
cargados, las propiedades declaradas
georreferenciadas y el entorno de amenaza
requerido, contiene cuadros dinámicos que
cubren el área de la ciudad dónde se dota la
molécula de gas (se muestran algunas de las
variables disponibles en la Figura 3),
Experimentar. A partir de coordenadas LAT,
LONG se abre una ventana, cierto número de
metros alrededor de la ubicación requerida,
de análisis específico. El usuario puede
observar, leer y concretar sobre el tipo de
suelo, la afectación ante amenazas pasadas
y futuras (entra prospección cognitiva) y su
relación con los sistemas de seguridad
urbanos y del propio ente que dota del
servicio (Figura 4),
Diseñar. Simulación de escenarios múltiples
en distintos puntos de la ciudad. Se permite
la proyección de nuevo trazo o la
modificación del existente, la alternativa a la
amenaza y la posibilidad de construir
instalaciones específicas (labor de enterrado
y seccionado-bloqueo de zonas) (Figura 5).
Figura 3. Pantalla para “explorar”.
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Un ambiente para el análisis del diseño, construcción y operación segura de gasoductos
Figura 4. Pantalla para “experimentar”.
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PERAZA DURÁN J. y GARCÍA S.
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Figura 5. Pantalla para “diseñar”.
3 OPERACIONES GEOTÉCNICAS,
SISMOLÓGICAS Y CIVILES
Este sistema está dirigido a las instancias
distribuidoras de gas sobre las líneas de la ingeniería
civil relacionadas con esta actividad productiva. Este
sistema no pretende eliminar la experiencia ni el
criterio ingenieril en el desarrollo de este tipo de obras
continuas. Es fundamental que el usuario comprenda
y se responsabilice de los argumentos que obtenga
de él para la ejecución de su diseño/obra. Este
sistema contiene, hasta la fecha de publicación de
este artículo, el esqueleto para mostrar y/o montar
sobre el mapa base de la ciudad de México (Figura
6):
• Trazo de línea distribución
Sobre el plano de vialidades principales y
demarcaciones de la Ciudad de México se presenta i)
el trazo de la línea de distribución con las
características de presión, material y diámetro, y ii) las
instalaciones secundarias fundamentales como los
ramales o válvulas de cierre, se especifican las
características de presión a la llegada y salida así
como situaciones técnicas a considerar por el que
construye. Se liga a la recomendaciones de la NOM
para el diseño de tuberías, válvulas de
seccionamiento y control, separación de tuberías,
control de la corrosión externa en tuberías de acero
enterradas y/o sumergidas, etc (Figura 6).
 Zonificación Geotécnica
En esta ciudad existe una fuerte correlación entre
la distribución espacial de las manifestaciones
negativas de los suelos y la ubicación de los
sedimentos lacustres. Sólo basta recordar los efectos
devastadores del gran sismo de 1985 para
fundamentar la certeza de que las características y
propiedades del subsuelo de la ciudad de México
desempeñan un papel primordial en las más
desastrosas situaciones en la modernidad de la urbe.
Para los efectos de diseño sísmico de las estructuras,
las Normas Técnicas Complementarias para Diseño
por Sismo, consideran una zonificación estratigráfica
del Distrito Federal (artículo 170 del Reglamento). Las
zonas se declaran como I, II y II, siendo las etiquetas
que se dan a depósitos fundamentalmente
compuestos de materiales firmes para la Zona I,
sedimentos lacustres para la Zona III y la transición
entre estas dos zonas se conoce como la Zona II.
Adicionalmente, la zona III se divide en cuatro
subzonas (IIIa, IIIb, IIIc y IIId).
El sistema georreferencia estas zonas y ofrece una
descripción detallada en cada situación LAT, LONG
de lo que significa usar cada tipo de suelo para ciertas
acciones civiles, además alerta sobre situaciones en
las que la peligrosidad de la heterogeneidad de los
depósitos conduce a la obligada exploración in situ.
 Periodos predominantes
Pese a su gran distancia epicentral (280 a 600 km
a las zonas generadoras de sismos con repercusión
en la metrópoli) la ciudad es particularmente
vulnerable ante sismos de subducción porque el tipo
de ondas que llegan son ricas en periodos que sufren
menos atenuación y experimentan amplificación al
atravesar las arcillas del lago. La importancia de
conocer el periodo predominante del suelo en un sitio
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Un ambiente para el análisis del diseño, construcción y operación segura de gasoductos
dado, está en que debe evitarse construir allí
estructuras con periodos similares. En esta aplicación
se ofrece al usuario la posibilidad de explorar este
parámetro en conjunto con las edificaciones aledañas
para decidir sobre la dificultad de atravesar ciertas
zonas. Además se otorga la posibilidad de analizar
qué sitios podrían amplificar mayormente cierto tipo
de sismos y por tanto contener un mayor potencial de
ocurrencia de movimientos de superficie severos. La
información se compila a partir de lo declarado en el
reglamento vigente (Tomo II, No.103-BIS de las NTC
del Reglamento de Construcción del Distrito Federal).
De alguna manera, general y simplista, se está
tomando en cuenta la recomendación de cuantificar
los efectos de interacción suelo-estructura cuando se
construye en la ciudad de México.
 Construcciones Prehispánicas
Para entender las posibles causas del mal
comportamiento de estructuras antiguas y recientes
en la ciudad de México, es necesario conocer el
pasado de este gran orbe. Se sabe que existen sitios
particulares en los que la estratigrafía local difiere
significativamente de la considerada como típica de
cada zona, siendo en muchos casos la razón de esta
situación la presencia de estructuras prehispánicas
enterradas como calzadas, tlateles, diques,
chinampas, etc. Estas estructuras modifican entonces
la secuencia propia de su zona geotécnica, por lo que
se etiquetan como anomalías. Las anomalías han
sido responsables de múltiples problemas de
comportamiento de cimentaciones que repercuten
gravemente en las estructuras y en las edificaciones.
Es fundamental reconocer la presencia de alguna
construcción en el subsuelo, caracterizarla y en
consecuencia determinar el nivel de daño que se
pueda ocasionar al elemento enterrado (González,
1968). El ambiente instala “virtualmente” la
construcción en el sitio en que se explora y permite al
usuario tomar decisiones al respecto de explorar
someramente en campo, tomar muestras o realizar
sondeos a profundidad.
Figura 6. Mapas georreferenciados de parámetros geotécnicos, sísmicos y urbanos .
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XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
 Caracterización Geológica
La juventud geológica relativa de la región y su
actividad volcánica, combinadas con un clima
templado húmedo, crean un paisaje de peligros
naturales
abundantes.
Las
características
hidrogeológicas de la cuenca del valle de México han
cambiado drásticamente, especialmente en la porción
sur, donde la presencia humana ha sido un factor
importante desde los tiempos de la capital azteca de
Tenochtitlán. Un análisis cuidadoso de las
condiciones geológicas en el escenario de la
planificación del terreno, antes de empezar el
desarrollo, puede ayudar a reducir los riesgos de cada
uno de los peligros naturales. Este mapa dinámico
caracteriza de acuerdo con las reglamentaciones
vigentes y es el esqueleto más abierto hasta el
momento (Secretaría de Protección Civil del Distrito
Federal, 2010).
 Riesgos Geológicos
Los peligros geológicos son un conjunto de
amenazas (derivadas de procesos geológicos) a los
recursos y las actividades humanas que se miden
cuantificando las pérdidas provocadas por un
determinado evento. Una clasificación simplificada de
los principales fenómenos geológicos relacionados
con peligros potenciales se ofrece al usuario en un
mapa que hace las veces de índice georreferenciado
de peligrosidad. Los peligros, sin ser ampliamente
descritos, enuncian el nivel de riesgo de las zonas
estudiadas y permite prevenir en cierta medida
desastres mayores a través de ejercer medidas de
mitigación apropiadas.
Los resultados de extensas investigaciones sobre
manifestaciones y eventos han sido traducidos en
forma accesible para los no científicos, y existen a
disposición del público en general mapas que
muestran los niveles de peligro histórico actuales y
Cancún, Qr., 14 a 16 de noviembre de 2012
potenciales en la ciudad de México (Servicio
Geológico Mexicano, 2009).
Este visor no pretende dictar las pautas de
remediación ni las acciones que los constructores
deben tomar. El diseñador de la obra continua es
responsable de la conclusión que alcance acerca del
tipo de estructura (tubería, válvulas, lectores, etc.) y
las afectaciones probables.
4 CONCLUSIONES
La intención de esta aplicación es desarrollar
soluciones dinámicas y flexibles para la gestión de
riesgos en gasoductos enterrados y mejorar la
calidad, seguridad y desempeño de las instituciones
de suministro de gas. Este tipo de administración de
datos permite de manera más transparente
categorizar el nivel de seguridad, reducir costos y
optimizar tiempos de ejecución de proyectos
complejos.
REFERENCIAS
García, S., Mendoza, M. & Ovando-Shelley, E.,
(2013). “Cognitive Management of Gas Supply during
Seismic Emergency”, 5th International Geotechnical
Symposium-Incheon.
Gobierno del Distrito Federal (2004) “Reglamento
de Construcciones para el Distrito Federal”
Gobierno del Distrito Federal (2004) “Normas
Técnicas Complementarias para Diseño Por sismo”
González
Aparicio,
Luis
(1968)
“Plano
reconstructivo de la región de Tenochtitlan al
comienzo de la conquista”
Secretaría de Protección Civil del Distrito Federal,
(2010) “Mapa Geológico del D.F”
Servicio Geológico Mexicano (2009)”Carta
Geológica Minera (D.F., Edomex. y Morelos”
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