Oleoducto submarino

El factor físico principal a considerar en la construcción de tuberías submarinas es el estado del lecho marino: si es liso ( es decir , relativamente plano) o irregular (ondulado, con puntos altos y bajos). Si es irregular, la tubería incluirá tramos libres cuando conecte dos puntos altos, dejando la sección intermedia sin soporte. ^{[ 2 ] [ 7 ]} Si una sección sin soporte es demasiado larga, la tensión de flexión ejercida sobre ella (debido a su peso) puede ser excesiva. La vibración de los vórtices inducidos por la corriente también puede convertirse en un problema. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Las medidas correctivas para los tramos de tubería sin soporte incluyen la nivelación del lecho marino y el soporte posterior a la instalación, como un berma o relleno de arena debajo de la tubería. La resistencia del lecho marino es otro parámetro significativo. Si el suelo no es lo suficientemente resistente, la tubería puede hundirse en él hasta tal punto que la inspección, los procedimientos de mantenimiento y las posibles conexiones se vuelven difíciles de llevar a cabo. En el otro extremo, excavar una zanja en un lecho marino rocoso resulta costoso y, en los puntos más altos, puede producirse abrasión y daños en el revestimiento exterior de la tubería. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Idealmente, el suelo debería permitir que la tubería se asiente en él hasta cierto punto, proporcionándole así cierta estabilidad lateral. ^{[ 7 ]}

Otros factores físicos que deben tenerse en cuenta antes de construir una tubería incluyen los siguientes: ^{[ 2 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

• Movilidad del lecho marino : Las dunas de arena y las megarizaduras son formaciones que se desplazan con el tiempo, de modo que un oleoducto que se apoyaba en la cresta de una de estas formaciones durante su construcción puede quedar posteriormente en una depresión durante su vida útil. La evolución de estas formaciones es difícil de predecir, por lo que es preferible evitar las zonas donde se sabe que existen.
• Deslizamientos submarinos : Son consecuencia de altas tasas de sedimentación y ocurren en pendientes pronunciadas. Pueden ser provocados por terremotos . Cuando el suelo alrededor de la tubería se desliza, especialmente si el desplazamiento resultante forma un ángulo pronunciado con respecto a la línea, la tubería puede sufrir una flexión severa y, en consecuencia, una falla por tracción .
• Corrientes : Las corrientes fuertes son un inconveniente, ya que dificultan las operaciones de tendido de tuberías. Por ejemplo, en mares poco profundos, las corrientes de marea pueden ser bastante fuertes en un estrecho entre dos islas. En estas circunstancias, puede ser preferible tender la tubería por otro lugar, aunque esta ruta alternativa resulte más larga.
• Olas : En aguas poco profundas, las olas también pueden ser problemáticas para las operaciones de tendido de tuberías (en regímenes de oleaje severo) y, por consiguiente, para su estabilidad, debido a la acción erosiva del agua . Esta es una de las razones por las que los puntos de llegada a tierra (donde la tubería alcanza la costa) son áreas particularmente delicadas para planificar.
• Problemas relacionados con el hielo : En aguas heladas, las formaciones de hielo flotantes a menudo se desplazan hacia aguas menos profundas, y su quilla entra en contacto con el lecho marino. A medida que continúan a la deriva, erosionan el lecho marino y pueden golpear la tubería. ^{[ 12 ]} El stamukhi también puede dañar esta estructura, ya sea ejerciendo altas tensiones locales sobre ella o provocando la falla del suelo circundante, lo que induce una flexión excesiva. El strudel es otro peligro para la tubería en aguas frías: el agua que fluye a través de ellos puede eliminar el suelo debajo de la estructura, haciéndola vulnerable a la sobrecarga (debido al peso propio) o a las oscilaciones inducidas por vórtices. La planificación de la ruta de la tubería para áreas donde se sabe que existen estos riesgos debe considerar la colocación de la tubería en una zanja rellena.

La planificación adecuada de la ruta de un oleoducto debe tener en cuenta una amplia gama de actividades humanas que utilizan el lecho marino a lo largo de la ruta propuesta, o que probablemente lo hagan en el futuro. Estas incluyen las siguientes: ^{[ 2 ] [ 8 ] [ 13 ]}

• Otros oleoductos : Si el oleoducto propuesto se cruza con uno ya existente, lo cual es frecuente, puede ser necesario construir una estructura de puente en ese punto para cruzarlo. Esta estructura debe construirse en ángulo recto. El diseño de la intersección debe planificarse cuidadosamente para evitar interferencias entre ambas estructuras, ya sea por contacto físico directo o por efectos hidrodinámicos.
• Buques pesqueros : La pesca comercial utiliza pesadas redes de pesca que se arrastran por el lecho marino y se extienden varios kilómetros detrás del arrastrero. Esta red podría engancharse en el oleoducto, con el consiguiente riesgo de daños tanto para el oleoducto como para el buque.
• Anclas de barcos : Las anclas de barcos representan una amenaza potencial para los oleoductos, especialmente cerca de los puertos.
• Actividades militares : Algunas zonas aún conservan minas procedentes de conflictos anteriores que siguen operativas. Otras, utilizadas para prácticas de bombardeo o tiro, pueden ocultar munición real . Además, en algunos lugares se han instalado diversos tipos de instrumentación en el lecho marino para la detección de submarinos. Es necesario evitar estas zonas.

En el sistema de tracción/remolque, el oleoducto submarino se ensambla en tierra y luego se remolca hasta su ubicación. El ensamblaje se realiza en paralelo o perpendicular a la línea de costa; en el primer caso, la línea completa puede construirse antes del remolque e instalación. ^{[ 20 ]} Una ventaja significativa del sistema de tracción/remolque es que las pruebas previas y la inspección de la línea se realizan en tierra, no en el mar. ^{[ 20 ]} Permite manejar líneas de cualquier tamaño y complejidad. ^{[ 18 ] [ 21 ]} En cuanto a los procedimientos de remolque, se pueden utilizar varias configuraciones, que se pueden clasificar de la siguiente manera: remolque de superficie, remolque cerca de la superficie, remolque a profundidad media y remolque fuera del fondo. ^{[ 22 ]}

• Remolque superficial : En esta configuración, la tubería permanece en la superficie del agua durante el remolque y luego se sumerge en su posición en el sitio de tendido. La línea debe ser flotante; esto se puede lograr con unidades de flotación individuales acopladas a ella. ^{[ 20 ]} Los remolques superficiales no son apropiados para mares agitados y son vulnerables a las corrientes laterales.
• Remolque a baja superficie : El oleoducto permanece sumergido, pero cerca de la superficie del agua, lo que reduce la acción de las olas. Sin embargo, las boyas de amarre utilizadas para mantener la línea a ese nivel se ven afectadas por el oleaje, lo que puede suponer un desafío para la operación de remolque.
• Remolque a media profundidad : La tubería no flota, ya sea por su peso o por estar lastrada por cadenas colgantes. En esta configuración, la línea queda suspendida en forma de catenaria entre dos buques remolcadores. La forma de dicha catenaria (la flecha ) es el resultado de un equilibrio entre el peso de la línea, la tensión que ejercen los buques y la sustentación hidrodinámica de las cadenas. ^{[ 23 ]} La cantidad de flecha admisible está limitada por la profundidad a la que se encuentra el lecho marino.
• Remolque fuera del fondo : Esta configuración es similar al remolque a media profundidad, pero en este caso la línea se mantiene a una distancia de 1 a 2  m (varios pies) del fondo, utilizando cadenas que se arrastran por el lecho marino.
• Remolque de fondo : En este caso, la tubería se arrastra hasta el fondo marino; la línea no se ve afectada por las olas ni las corrientes, y si el mar se vuelve demasiado agitado para el buque remolcador, la línea puede simplemente abandonarse y recuperarse posteriormente. Los desafíos de este tipo de sistema incluyen: la necesidad de un revestimiento resistente a la abrasión, la interacción con otras tuberías submarinas y posibles obstrucciones (arrecifes, rocas, etc.). El remolque de fondo se utiliza comúnmente para cruzar ríos y entre costas. ^{[ 24 ]}

En el sistema S-lay, el ensamblaje de la tubería se realiza en el sitio de instalación, a bordo de un buque que cuenta con todo el equipo necesario para unir los segmentos de tubería: transportadores de manejo de tuberías, estaciones de soldadura, equipo de rayos X, módulo de recubrimiento de juntas, etc. ^{[ 25 ]} La notación S se refiere a la forma de la tubería al ser colocada en el lecho marino. La tubería sale del buque por la popa o la proa desde una estructura de soporte llamada stinger que guía el movimiento descendente de la tubería y controla la curva convexa hacia arriba (la sobrecurvatura ). A medida que continúa hacia el lecho marino, la tubería tiene una curva convexa hacia abajo (el sagbend ) antes de entrar en contacto con el lecho marino ( punto de contacto ). El sagbend se controla mediante una tensión aplicada desde el buque (a través de tensores ) en respuesta al peso sumergido de la tubería. La configuración de la tubería se monitorea para que no se dañe por una flexión excesiva. ^{[ 25 ]} Este método de ensamblaje de tuberías in situ, denominado construcción con barcaza de tendido , se caracteriza por su versatilidad y autonomía; a pesar de los altos costos asociados al despliegue de esta embarcación, es eficiente y requiere relativamente poco apoyo externo. ^{[ 26 ]} Sin embargo, puede tener que lidiar con condiciones marítimas adversas, que afectan negativamente a operaciones como la transferencia de tuberías desde embarcaciones de suministro, el manejo de anclas y la soldadura de tuberías. ^{[ 25 ]} Entre los avances recientes en el diseño de barcazas de tendido se incluyen el posicionamiento dinámico y el sistema de tendido en J. ^{[ 25 ] [ 27 ]}

En zonas de gran profundidad, el sistema de tendido en S puede no ser adecuado, ya que la tubería sale del brazo de tendido casi en línea recta hacia abajo. Para evitar curvas pronunciadas en su extremo y mitigar la flexión excesiva, la tensión en la tubería tendría que ser alta. ^{[ 28 ]} Esto interferiría con el posicionamiento del buque y el tensor podría dañar la tubería. Se podría utilizar un brazo de tendido particularmente largo, pero esto también es inviable, ya que dicha estructura se vería afectada negativamente por el viento y las corrientes. ^{[ 28 ]} El sistema de tendido en J, una de las últimas generaciones de barcazas de tendido, es más adecuado para entornos de aguas profundas. En este sistema, la tubería sale del buque en una rampa (o torre) casi vertical. No hay sobrecurvatura, solo una flexión de tipo catenario (de ahí la notación J ), lo que permite reducir la tensión. La tubería también está menos expuesta a la acción de las olas al entrar en el agua. ^{[ 29 ]} Sin embargo, a diferencia del sistema S-lay, donde la soldadura de tuberías se puede realizar simultáneamente en varios puntos a lo largo de la cubierta del buque, el sistema J-lay solo admite una estación de soldadura. Se utilizan métodos avanzados de soldadura automática para compensar esta desventaja. ^{[ 30 ]}

En el sistema de tendido por carrete, la tubería se ensambla en tierra y se enrolla en un gran tambor, generalmente de unos 20 por 6 metros (66 pies × 20 pies) de tamaño, ^{[ 31 ]} montado a bordo de un buque construido para tal fin. El buque luego se dirige al lugar para tender la tubería. Las instalaciones en tierra para ensamblar la tubería tienen ventajas inherentes: no se ven afectadas por el clima ni el estado del mar y son menos costosas que las operaciones marítimas. ^{[ 21 ]} El suministro de tuberías se puede coordinar: mientras se tiende una línea en el mar, se puede enrollar otra en tierra. ^{[ 32 ]} Un solo carrete puede tener capacidad suficiente para una línea de flujo de longitud completa. ^{[ 32 ]} Sin embargo, el sistema de tendido por carrete solo puede manejar tuberías de menor diámetro, hasta aproximadamente 400 mm (16 pulgadas) . ^{[ 33 ]} Además, el tipo de acero que compone las tuberías debe ser capaz de soportar la cantidad requerida de deformación plástica al doblarse a la curvatura adecuada (mediante un tubo en J espiral) cuando se enrolla alrededor del tambor, y enderezarse (mediante un enderezador) durante las operaciones de trazado en el lugar de instalación. ^{[ 34 ]}     

Un oleoducto submarino puede colocarse dentro de una zanja como medio para protegerlo contra los aparejos de pesca ( por ejemplo, anclas ) y la actividad de arrastre . ^{[ 36 ] [ 37 ]} Esto también puede ser necesario en los accesos costeros para proteger el oleoducto contra las corrientes y la acción de las olas (al cruzar la zona de rompientes ). La excavación de zanjas puede realizarse antes de la colocación del oleoducto ( excavación previa a la colocación ) o después, mediante la remoción del lecho marino por debajo del oleoducto ( excavación posterior a la colocación ). En este último caso, el dispositivo de excavación se coloca encima del oleoducto o lo atraviesa. ^{[ 36 ] [ 37 ]} Se utilizan varios sistemas para excavar zanjas en el lecho marino para oleoductos submarinos:

• Inyección a presión: Este es un procedimiento de excavación posterior a la instalación en el que se retira la tierra de debajo de la tubería utilizando bombas potentes para soplar agua a cada lado de la misma. ^{[ 38 ] [ 39 ]}
• Corte mecánico: Este sistema utiliza cadenas o discos de corte para excavar y eliminar suelos más duros, incluyendo rocas , ^{[ 40 ]} de debajo de la tubería.
• Arado: El principio de arado , que inicialmente se utilizaba para la excavación de zanjas previas a la colocación de suelo, ha evolucionado hasta convertirse en sistemas sofisticados de menor tamaño para una operación más rápida y segura.
• Dragado/excavación: En aguas menos profundas, el suelo puede retirarse con una draga o una excavadora antes de la instalación de la tubería. Esto puede hacerse de varias maneras, principalmente con un sistema de succión con cortador, con el uso de cubos o con una retroexcavadora . ^{[ 36 ]}

«Una tubería enterrada está mucho mejor protegida que una tubería en una zanja abierta». ^{[ 41 ]} Esto se suele hacer cubriendo la estructura con rocas extraídas de una costa cercana. Alternativamente, se puede utilizar como relleno la tierra excavada del lecho marino durante la excavación de la zanja. Una desventaja importante del enterramiento es la dificultad para localizar una fuga en caso de producirse y para las subsiguientes operaciones de reparación. ^{[ 42 ]}

Los colchones pueden colocarse sobre la tubería, o tanto debajo como encima de ella dependiendo del sustrato. ^{[ 35 ]}

• Los colchones de frondas tienen un efecto similar al de las algas marinas y tienden a provocar la acumulación de arena. Deben anclarse al fondo para evitar que sean arrastrados por la corriente. ^{[ 35 ]}
• Los colchones de hormigón se utilizan para ayudar a mantener en su lugar parte de la tubería mediante su peso y reducir la erosión. Suelen ser lo suficientemente pesados ​​como para mantenerse en su sitio por su propio peso, ya que están hechos de bloques de hormigón unidos por cuerda. ^{[ 35 ]}
• También se utilizan colchones combinados de colchón de hormigón con colchón de hojas superpuesto. ^{[ 35 ]}

Se pueden utilizar abrazaderas que sujetan la tubería a los pilotes para evitar el movimiento lateral. ^{[ 35 ]}

Se pueden utilizar bloques de hormigón prefabricado en forma de silla de montar para proporcionar soporte lateral y sujetar la tubería con mayor firmeza. ^{[ 35 ]}

Estos pueden colocarse a los lados o debajo de una tubería para proporcionar soporte vertical y/o lateral. ^{[ 35 ]}

Se puede verter grava sobre partes de una tubería para reducir la erosión y ayudar a estabilizarla contra el movimiento lateral. ^{[ 35 ]}

Los oleoductos submarinos son cruciales para la infraestructura y el suministro energético mundial. ^{[ 44 ]} Esta infraestructura contribuye a la seguridad energética mundial, ya que su función es transportar petróleo, gas natural y otros recursos a grandes distancias. ^{[ 45 ]} En diciembre de 2020, los oleoductos operativos en todo el mundo tenían una capacidad diaria de casi 100 millones de barriles de petróleo equivalente. ^{[ 46 ]} Las regiones con la red de oleoductos operativos más larga en 2024 en kilómetros son América del Norte con 111 353  km, Asia con 86 717  km y Europa en tercer lugar con 74 077  km. ^{[ 47 ]} Los oleoductos han sido una prioridad geopolítica y de seguridad nacional desde el comienzo de su construcción. ^{[ 45 ]} Las interrupciones en las operaciones de los oleoductos pueden causar pérdidas económicas significativas, riesgos ambientales y escasez de energía para las partes afectadas, lo que refleja la necesidad de que su protección adecuada sea una alta prioridad. ^{[ 48 ]} Los principales desafíos relacionados con la protección de la infraestructura marítima crítica son la actividad humana, la accesibilidad geográfica, los peligros naturales, el sabotaje, el mantenimiento y la vigilancia, y la falta de cooperación internacional. ^{[ 45 ]}

Los debates anteriores sobre infraestructura marítima crítica han pasado de centrarse en el terrorismo y las ciberamenazas a la creciente frecuencia y eficacia de las tácticas híbridas. ^{[ 49 ]} El sabotaje del Nord Stream demuestra ataques híbridos, cuyo objetivo es causar daños significativos a un adversario operando de manera que dificulte la detección, la atribución y la respuesta, difuminando así los límites conceptuales entre conflicto y paz. ^{[ 49 ]}

A pesar de que los oleoductos submarinos se clasifican como infraestructura crítica, solo recientemente se han convertido en un tema prominente en los debates sobre seguridad marítima. Anteriormente, los oleoductos habían sido ignorados y descuidados en los debates sobre seguridad geopolítica. ^{[ 50 ]} Una razón para el aumento de la atención es la creciente amenaza a la infraestructura crítica en el lecho marino y el consiguiente riesgo para la seguridad nacional. ^{[ 51 ]} El cambio de enfoque se produjo especialmente después del sabotaje de los oleoductos Nord Stream en el Mar Báltico en septiembre de 2022. La explosión puso de relieve la necesidad de priorizar la protección de la infraestructura marítima crítica, incluidas las vulnerabilidades de la infraestructura marina y la insuficiencia de los mecanismos actuales de protección y respuesta. ^{[ 50 ]} Los autores del sabotaje del oleoducto Nord Stream aún no han sido capturados, a pesar de que los informes de los observadores afirman que el incidente tuvo un alto nivel de sofisticación, lo que implica patrocinio estatal u otra forma de respaldo gubernamental. ^{[ 52 ]}

La OTAN trabaja para mejorar la seguridad de la infraestructura submarina con el fin de prevenir y responder a amenazas como el crimen organizado y los ataques híbridos, como la explosión del gasoducto Nord Stream. ^{[ 49 ]} En 2023, en la cumbre de Vilna, la OTAN inauguró un nuevo centro para la protección de gasoductos submarinos tras el caso de sabotaje, aún sin resolver, de los gasoductos Nord Stream y la creciente preocupación de que Rusia esté cartografiando la infraestructura en aguas que rodean Europa. ^{[ 53 ]} El centro está dedicado a la seguridad de la vasta red de gasoductos submarinos de energía, que ha demostrado ser vulnerable a ataques destinados a interrumpir el suministro de energía y la actividad económica. ^{[ 54 ]}

La Unión Europea también ha actualizado su estrategia de seguridad marítima que incluye la protección de los oleoductos submarinos. ^{[ 51 ]} La estrategia promueve la gobernanza basada en normas en el mar y fomenta la cooperación internacional. El objetivo de la estrategia es aumentar la resiliencia y la protección de infraestructuras marítimas críticas como gasoductos y cables submarinos. ^{[ 55 ]} La estrategia comprende seis objetivos estratégicos. ^{[ 55 ]} El primero es intensificar las actividades en el mar, como los ejercicios de seguridad, y el segundo es cooperar con socios como organizaciones regionales e internacionales. El tercer objetivo es liderar el conocimiento del dominio marítimo, como la recopilación e intercambio de información entre autoridades, para gestionar riesgos y amenazas que implican mejorar la resiliencia colectiva de la UE y sus Estados miembros, para mejorar las capacidades civiles y militares y, por último, para educar y capacitar para garantizar un alto nivel de educación y habilidades especializadas que se centran principalmente en las habilidades necesarias para hacer frente a las amenazas híbridas.

Tras el sabotaje del Nord Stream en 2022, la OTAN y la Unión Europea intensificaron su atención hacia la protección de la infraestructura marítima. Esto dio lugar a una mayor actividad política y a nuevas estrategias y planes de protección, incluida la adquisición de buques navales adicionales para la protección de la infraestructura del lecho marino. ^{[ 50 ]} El sabotaje del gasoducto Nord Stream en 2022 provocó una respuesta sustancial, especialmente entre los estados costeros del Mar del Norte. ^{[ 45 ]} En 2023, el Reino Unido incorporó un nuevo buque de vigilancia, el RFA Proteus, a su flota. El propósito del buque es monitorear el lecho marino y garantizar la seguridad de la infraestructura. ^{[ 45 ]} Noruega aumentó sus medidas de seguridad en torno a la infraestructura de petróleo y gas del país, lo que implicó una mayor presencia de la Armada, la Guardia Costera y la Fuerza Aérea, abarcando todos los dominios, incluidos el submarino y el cibernético. ^{[ 56 ]} Subrayando la necesidad de cooperación en respuesta a la amenaza contra la infraestructura marítima crítica, Noruega también aceptó la asistencia del Reino Unido, Francia y Alemania, que ofrecieron sus recursos navales para restaurar y aumentar la seguridad en torno a la infraestructura de petróleo y gas en el Mar del Norte. ^{[ 56 ]}