Estructuras de Acero Offshore: Una Visión General Completa

¿Qué es una estructuras de acero offshore?

Las estructuras offshore sirven como infraestructuras esenciales para la exploración y extracción de reservas de petróleo y gas natural en alta mar. El aumento de los precios mundiales del petróleo en 2008 provocó un aumento de los proyectos de estructuras offshore. Una estructura offshore es un híbrido de diseño de estructura de acero, diseño de puerto y construcción.

Las estructuras marinas iniciales se construyeron con madera; la primera estructura de perforación petrolera marina conocida se construyó en 1887 cerca de Santa Bárbara, California. Esta estructura era un muelle básico de madera equipado con un anillo de perforación para pozos verticales en el fondo marino. Los desarrollos posteriores incluyeron proyectos más complejos sostenidos por muelles de madera, como los de Caddo Lake, Luisiana (1911) y Maracaibo, Venezuela (1927). Con el tiempo, los investigadores se dieron cuenta de que la vida útil de estos primeros proyectos en lagos y océanos estaba limitada debido al ataque de organismos marinos.

Existen diversas aplicaciones de estructuras offshore tales como buques offshore, plataformas de perforación (puentes, barreras, cubiertas, viviendas, patines de proceso), rampas Ro-ro, cabezales, pontones, delfines, pasarelas y estructuras submarinas.

El buque offshore tiene fines operativos, como exploración petrolera y trabajos de construcción en alta mar. Proporciona no solo exploración y perforación de petróleo, sino también el suministro de los suministros necesarios para las unidades de excavación y construcción ubicadas en alta mar.

Existen cuatro grupos principales de buques de alta mar:

1. Buques de exploración y perforación de petróleo.

2. Buques de apoyo en alta mar

3. Buques de producción en alta mar

4. Buques de construcción/propósitos especiales.

Históricamente, el buque offshore fue diseñado específicamente para apoyar a la industria del petróleo y el gas en alta mar en la década de 1950. Esto marcó la creación de la industria de los “barcos de trabajo”. A lo largo de los años, se han producido diversas innovaciones avanzadas en los buques de alta mar. En la construcción de buques offshore intervienen diversos factores. Primero está el material primario utilizado, que es el acero. En segundo lugar está la consideración en el diseño, ya que el diseño depende de dónde se utilizará, por ejemplo, si se trata de un buque de exploración petrolera que incluye buques de perforación, buques autoelevables, buques semisumergibles, barcazas marinas y plataformas flotantes.

Cada buque tiene un diseño específico que se adapta a las demandas operativas. A continuación vienen los cálculos matemáticos especializados por ingenieros para determinar el tamaño óptimo de la flota y la combinación de buques, incluso las rutas semanales y los horarios para dar servicio a las instalaciones offshore. Estas son sólo algunas de las descripciones de la construcción; luego, por supuesto, hay pasos más detallados y complejos que requieren experiencia en arquitectura naval e ingeniería marina.

En las estructuras offshore se encuentran instalaciones complejas que se utilizan en la extracción de petróleo y gas de la corteza terrestre.

Algunos de los componentes son:

• Bridges - Estas son las vías de paso del personal y los equipos para trasladar materiales y facilitar la comunicación entre las diferentes partes de la instalación offshore. Existen interfaces como interfaces eléctricas, de instrumentación y de tuberías de una plataforma a otra.

• Booms - estos se utilizan para operaciones de respuesta a derrames de petróleo para contener y desviar el petróleo de áreas sensibles. También puede formar parte de sistemas de elevación y manipulación

• Decks - Esta es la superficie plana en la parte superior de la estructura donde se ubican la mayoría de las instalaciones. Aquí se encuentra el área de perforación, las instalaciones de procesamiento y las viviendas.

• Vivienda - Aquí es donde vive la tripulación. Hay dormitorios, comedores, instalaciones recreativas y, a veces, también hay instalaciones médicas.

• Patines de proceso - Se trata de unidades preensambladas que tienen un sistema de proceso o parte de un sistema de proceso. Se utilizan a menudo en la industria del petróleo y el gas para una instalación y operación más sencilla y liviana. Puede incluir sistemas de separación de petróleo y gas, tratamiento de agua, inyección de productos químicos, etc.

  
  

Los RoRo (abreviatura de roll-on/roll-off) son los buques utilizados para transportar carga con ruedas, como automóviles, camiones y maquinaria pesada, que se sacan y se colocan utilizando sus propias ruedas o un vehículo plataforma. El barco RoRo, a menudo llamado rampas RoRo, está diseñado para acomodar el peso y la dimensión de los distintos vehículos.

El diseño de rampas RoRo sigue un código de prácticas específico, como la norma británica BS 6349-8:2007, que proporciona pautas para rampas RoRo. Generalmente consiste en una pasarela metálica con dimensiones adecuadas a cada caso. Está unido al suelo y accionado por un mecanismo que le permite alcanzar una posición de contacto adecuada con la embarcación. Algunos de los desafíos que enfrentan los ingenieros al realizar esto son el duro entorno marino, por lo que se necesita un mantenimiento regular de estos y materiales resistentes a la corrosión para garantizar la longevidad de las rampas.

Los cabezales se refieren a la estructura de hormigón en la parte superior de un conjunto de tablestacas que las mantienen unidas. Deben ser lo suficientemente robustos para soportar el duro entorno marino y las cargas dinámicas impuestas por las olas, el viento y las corrientes.

Las estructuras marinas tipo pontón, también conocidas como Very Large Floating Surfaces (VLFS), son islas artificiales utilizadas para múltiples propósitos, incluidos aeropuertos flotantes, puentes, rompeolas, muelles y embarcaderos, instalaciones de almacenamiento (petróleo y gas natural), plantas de energía eólica y solar, e incluso viviendas. Su elemento básico es una estructura en forma de caja, apoyada sobre la superficie del agua, destinada a ser desplegada en aguas tranquilas como una cala, una laguna o un puerto. Se sostiene mediante la flotabilidad de la superficie del mar.

Se pueden usar materiales compuestos de acero y concreto para construir esta estructura flotante. Se deben tener en cuenta los requisitos de seguridad y resistencia, las condiciones de funcionamiento, etc. La estructura del pontón en alta mar utiliza un sistema de amarre para mantenerlo en posición. Estos sistemas utilizan una combinación de cadenas de anclaje pesadas y cables de acero unidos a anclajes en el fondo marino.

En el contexto de las estructuras offshore, el delfín es un grupo de pilotes dispuestos juntos para cumplir diversos propósitos. Actúa como punto de protección a lo largo del muelle, vía fluvial o costa, ya que es el punto de estabilización del muelle, puente o estructuras similares, como punto de amarre y base de ayudas a la navegación. Por lo general, contiene varios pilotes clavados en el lecho marino o fluvial, conectados por encima del nivel del agua para proporcionar una plataforma o punto de fijación. Los delfines también se utilizan para protegerse de posibles impactos de barcos. Un ejemplo notable del uso de un delfín es la protección del puente Sunshine Skyway sobre la desembocadura de la bahía de Tampa.

La pasarela es un sistema de acceso especialmente diseñado que puede proporcionar a los trabajadores un acceso seguro y estable a las instalaciones en alta mar. Conecta el buque o plataforma con la costa u otro buque, permitiendo el acceso seguro de personal, equipos y suministros. Están diseñados para contrarrestar los movimientos de balanceo multidimensionales del barco y mantener estable el objeto de transferencia. Uno de los proyectos exitosos fue el modelo dinámico de una pasarela marina bajo carga dinámica presentado en el Journal of Marine Science and Engineering. Se realizó un examen exhaustivo de la ecuación para realizar el modelo matemático que fue verificado mediante simulación conjunta.

Las estructuras submarinas son construcciones submarinas instaladas en el lecho marino para la cimentación, el soporte y la protección de los equipos de procesamiento submarino de petróleo y gas. El diseño y análisis de estos implica análisis estructural, de tuberías y de elementos finitos. En un estudio de caso, los inventores utilizaron vehículos operados a distancia (ROV) para modernizar la infraestructura submarina en profundidades de agua de 450 pies en la costa de Trinidad y Tobago. Todas las instalaciones tienen cálculos complicados documentados para su análisis.

Todos ellos tienen una historia u origen que ahora ha dado lugar a diversas innovaciones. ESC Steel Structure es una de las empresas que hacen posible la creación de proyectos que puedan soportar el duro entorno marino. De hecho, estamos preparados y tenemos experiencia en el cumplimiento de estándares internacionales como DNV, NACE, ISO, ANSI, ASME, BS, ASTM y AWS. También cuentan con diversos proyectos que demuestran la robustez de los materiales y la instalación que han realizado.

ESC Steel Structures es un líder mundial especializado en la fabricación de estructuras pesadas en alta mar y que presta servicios a diversas industrias, incluidas la marina en general, las energías renovables en alta mar y el petróleo y el gas. El grupo central de ingenieros de la empresa ofrece colectivamente una gran riqueza de conocimientos y experiencia, entregando estructuras de acero de alto valor con un servicio excelente y profesional. Sus aplicaciones abarcan buques offshore, plataformas de perforación, rampas Ro-ro y estructuras submarinas, demostrando su versatilidad y adaptabilidad.

El uso de materiales de ESC Steel Structures en la fabricación de estructuras offshore ofrece varios beneficios. Sus materiales son conocidos por su alta resistencia y durabilidad, haciéndolos ideales para estructuras offshore que necesitan soportar ambientes hostiles. Los materiales de ESC Steel Structures son resistentes a la corrosión, algo crucial considerando que las estructuras offshore están constantemente expuestas al agua salada. El uso de sus materiales puede suponer un importante ahorro en costes de mantenimiento y reparación, contribuyendo a la viabilidad económica de las estructuras offshore.

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