Ingeniería de detalle: El paso antes de...
Antes de que cualquier excavadora comience a funcionar, los ingenieros que coordinarán una construcción deben tener en sus manos los planos que contengan hasta el último detalle de ingeniería de la obra, en edición Aprobado para construcción (APC). La calidad y precisión de estos documentos son aspectos fundamentales para garantizar que todo el proceso de la construcción se efectúe sin contratiempos. Por esa razón, se llevan a cabo una serie de tareas multidisciplinarias que en conjunto se conocen como Ingeniería de detalle, en las que el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) tiene una gran capacidad y amplia experiencia.
La ingeniería de detalle es la última fase de la planeación de un proyecto de ingeniería, antes de pasar a la etapa constructiva. Entre las principales tareas que se llevan a cabo durante esta faceta, se encuentra la verificación de que las soluciones de diseño propuestas durante las fases iniciales del proyecto —que son ingeniería conceptual e ingeniería básica— cumplan técnica y normativamente o, en su caso, realizar las modificaciones pertinentes para garantizar la funcionalidad y seguridad del proyecto, sin dejar de lado los requerimientos del cliente.
Aun cuando la ingeniería de detalle está presente en cualquier proyecto que tenga un fin constructivo, cobra mayor relevancia y notoriedad cuando se trata de plantas industriales como las que se encuentran dentro de una refinería.
Durante esta fase se realizan los diseños, análisis y cálculos técnicos de alta complejidad, utilizando las mejores prácticas de ingeniería y apoyados con el uso de herramientas tecnológicas avanzadas (software y hardware) y personal altamente especializado. Se realiza el diseño de: equipos estáticos y dinámicos, tuberías, válvulas, estructuras, instrumentos, cimentaciones, edificios, sistemas eléctricos, sistemas de control y en general de todo aquel componente que formará parte de una planta de proceso.
De esa forma, se obtendrán las dimensiones, materiales de construcción, espesores, geometría, pesos, etcétera, información utilizada dentro de un modelo electrónico tridimensional de la planta en diseño.
En este modelo se revisará la localización y elevaciones correctas de equipos y edificios, trazo de tuberías, interconexiones de líneas y equipos e interferencias en todos niveles.
Para el desarrollo de la Ingeniería de detalle, deben tomarse en cuenta todas las condiciones de diseño tanto del proceso como de las cargas asociadas (vivas, muertas, accidentales y otras), requerimientos adicionales indicados en especificaciones técnicas y requisitos por cumplir indicados en la normatividad nacional, internacional y extranjera, como Normas Oficiales Mexicanas (NOM), International Organization for Standardization (ISO), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), American Petroleum Institute (API), American Society of Mechanical Engineers (ASME) y American Institute of Steel Construction (AISC).
Pueden tenerse condiciones de diseño muy críticas, como altas presiones y altas temperaturas, fluidos muy corrosivos, zonas de alta sismicidad y/o de vientos intensos o cualquier otra condición propia del lugar donde se construya la instalación petrolera.
Para el caso de sismo y viento se toma como base el Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC) de la Comisión Federal de Electricidad. Adicionalmente, hay equipos que por su tamaño, peso y función en la planta, tales como reactores, hornos, compresores y columnas, se clasifican en equipos críticos. Algunos de estos equipos llegan a pesar más de 500 toneladas en peso vacío y a utilizar materiales de construcción de altas aleaciones para contrarrestar los mecanismos de corrosión.
De igual manera, requieren grandes estructuras, soporte y cimentaciones con pilas o pilotes, acorde a las características del terreno donde se ubiquen. Los especialistas de ingeniería de detalle del IMP tienen el conocimiento técnico y la vasta experiencia para realizar estos diseños, con el objetivo de que los equipos e instalaciones cumplan con la vida útil estimada (mínimo 20 años).
El tiempo de entrega de estos equipos críticos es otro aspecto que se toma en consideración durante la construcción de las plantas, y este puede ser de entre uno a dos años, por la complejidad de su fabricación.
En la ingeniería de detalle se maximizan los estudios de Constructabilidad y de Seguridad industrial en planta, se indica las rutas de evacuación, el equipo completo de proceso y servicios auxiliares, que incluyen vialidades, pisos, cimentaciones, tuberías y rack de tuberías, plataformas y escaleras, drenajes, rutas principales de charolas eléctricas y de instrumentos, edificios, subestaciones eléctricas y cuartos de control, entre otros.
Esta no es una tarea sencilla, por ejemplo, en el proyecto de reconfiguración de la Refinería “Gral. Lázaro Cárdenas del Rio”, en Minatitlán, Veracruz, la cantidad de cableado utilizada fue superior al utilizado para el sistema de alumbrado de toda la Ciudad de México; en cuanto al sistema de tuberías, la cantidad requerida de este material cubre una distancia de mil 200 kilómetros, con los que bien se podría viajar de ida y vuelta de la refinería a la Ciudad de México.
El IMP participó activamente en la reconfiguración de esta refinería. Uno de sus casos de éxito fue la Planta U-24000 Hidrodesulfuradora de Diésel Ultra Bajo Azufre (DUBA), la primera planta en México que produce diésel de 10 ppm de azufre, en respuesta a las modificaciones de la normatividad ambiental.
El diseño fue en alianza con Exxon Mobil Research Engineering (EMRE), en el que los ingenieros del IMP y EMRE trabajaron en conjunto para definir la ingeniería complementaria.
Cabe mencionar que en 2013 le otorgaron el premio a la mejor planta del Sistema Nacional de Refinación (SNR), en los rubros de productividad, seguridad y desempeño. La experiencia del IMP en el diseño de plantas La Refinería “Gral. Lázaro Cárdenas del Río” no es la única instalación en que el IMP ha colaborado en trabajos de ingeniería, ya sea conceptual, básica o de detalle.
De hecho, el IMP ha participado en el diseño y la reconfiguración de las seis refinerías que integran el Sistema Nacional de Refinación (SNR). Tan solo en el rubro de la refinación —de entre las numerosas áreas que abarca la cadena de valor de la industria petrolera—, el IMP ha contribuido con el diseño de las refinerías de Cadereyta, Nuevo León; Ciudad Madero, Tamaulipas; Salamanca, Guanajuato y Tula, Hidalgo.
En esta última se encargó de la proyección de tres plantas criogénicas para la recuperación de etano y gas licuado por enfriamiento, que entraron en operación durante la década de 1970, además de que entre 1978 y 1982 desarrolló la ingeniería de la segunda etapa de la refinería de Tula, Hidalgo, y también de la refinería de Salina Cruz, Oaxaca.
En 1981, el Instituto desarrolló la ingeniería para la primera planta de reformación catalítica hecha con tecnología 100% nacional; en 1988, nuevamente en la refinería de Salina Cruz, el IMP participó en la ingeniería de detalle de las plantas de destilación atmosférica y de vacío.
En los últimos años el IMP participó en los proyectos DUBA para la refinería de Cadereyta, Nuevo León: realizó la ingeniería de una planta nueva (U-802) y la conversión de dos plantas existentes Hidrodesulfuradoras de Destilados Intermedios (U-701 y U-801). Estas dos últimas producen diésel UBA desde 2013. Posteriormente se desarrolló el proyecto de Reconfiguración de la Refinería de Salamanca, Guanajuato, que incluyó un número considerable de plantas nuevas y la modernización de varias plantas existentes.
En la historia más reciente, el IMP ha realizado varios proyectos de ingeniería relacionados con el diseño de Terminales de Almacenamiento y Reparto de Combustibles (gasolinas y diésel) de diferentes capacidades, para compañías privadas´, como SIADSA S. A. de C.V. y Bulkmatic S. A. de C.V., INI4 y actualmente para TAZ ENERGY S.A.P.I. de C.V.
Finalmente, las plantas, sus sistemas, subsistemas y todos los detalles que involucran ingeniería, quedan plasmados en modelos electrónicos tridimensionales, en documentos electrónicos y en una serie de documentos impresos, con los que un proyecto puede pasar del papel a la realidad; cumpliendo con todos los requisitos técnicos, legales, ambientales, normativos y de seguridad requeridos en instalaciones de esta naturaleza.