U651 Hidrocraquer Informe Final Completo

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INFORME ESTUDIO GEOTÉCNICO. UNIDAD 651 HIDROCRAQUER. PROYECTO C-10 DE AMPLIACIÓN DE LA REFINERÍA DE REPSOL YPF EN CARTAGENA PARA REPSOL YPF

094-059-07 (Nº O.: 1771) octubre de 2007

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ÍNDICE

Pág.

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................ 1 2. CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO................................................. 3 3. TRABAJOS REALIZADOS................................................................ 6 4. CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO ..................................................10 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO ..........................15 6. SISMICIDAD................................................................................20 7. CONCLUSIONES ..........................................................................22 7.1. CONDICIONES DE EXCAVABILIDAD...........................................22 7.2. TALUDES DE EXCAVACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE LOS MATERIALES................................................................................23 7.3. CONDICIONES DE CIMENTACIÓN..............................................25 7.3.1. GENERAL.........................................................................25 7.3.2. REACTORES (651C-002/3/4) Y HORNOS (651F-001/002) ........29 7.3.3. STRIPPER 651C-014 Y ESTABILIZADOR DE NAFTA 651C-016..31 7.3.4. FRACCIONADORA 651C-021, KEROSENE SIDE STRIPPER 651C022 Y DIESEL SIDE STRIPPER 651C-023........................................33 7.3.5. HP AMINE ABSORBER 651C-025 .........................................34 7.3.6. HP SEPARATOR DRUM 651C-008, MP SEPARATOR DRUM 651C011 Y WASH WATER SURGE DRUM 651C-013...............................36 7.3.7. PIPE RACK.......................................................................38 7.3.8. COMPRESORES 651K-001 A/B............................................41 7.4. OTRAS CONSIDERACIONES .....................................................42 ÍNDICE DE LÁMINAS ........................................................................43

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INFORME ESTUDIO GEOTÉCNICO. UNIDAD 651 HIDROCRAQUER. PROYECTO C-10 DE AMPLIACIÓN DE LA REFINERÍA DE REPSOL YPF EN CARTAGENA PARA REPSOL YPF

1. INTRODUCCIÓN

En este Informe se presentan las conclusiones del Estudio Geotécnico realizado en el emplazamiento de la futura la Unidad de Proceso 651 de Hidrocraquer, dentro del Proyecto C-10 de ampliación de la Refinería de REPSOL YPF en Cartagena, Murcia. La nueva Unidad se situará en las estribaciones de la Sierra de La Fausilla, muy próxima al antiguo poblado, y adyacente a las actuales instalaciones de la Refinería. En la Lámina 1 puede verse una Planta General a escala 1/3.000 con la situación de la zona de estudio

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En las Láminas 2A y 2B se presentan unas Plantas de detalle a escala 1/500; en la primera (Lámina 2A) se reflejan las condiciones topográficas actuales y en la segunda (Lámina 2B) la implantación de equipos previstos. La planta con la implantación de las instalaciones corresponde al Plano nº T-C10-A-78005. Revisión C, facilitado por Técnicas Reunidas (TR). El presente Estudio se enmarca dentro de los trabajos de "consultoría y recomendación del estudio geotécnico" previstos en el pedido de REPSOL YPF nº 4500015408 de fecha 9 de mayo de 2007 (Adjudicación P-P3C10-0001A0-0613-A-O). Previamente a la redacción del presente Informe, con fecha 27 de junio se elaboró una Nota Técnica con las principales conclusiones del Estudio. Esta Nota fue entregada a los ingenieros proyectistas de TR a través de la ingeniería FLUOR, S.A.

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2. CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO

La terraza en la que se ubicará la nueva Unidad se encuentra situada entre las futuras Unidades de Isomerización y HDS (U-603 y U-624) al Sur y la de Topping (U-601) al Norte y ocupará una superficie de 185 x 65 metros cuadrados. Actualmente, la topografía de la zona está escalonada en antiguas terrazas agrícolas, entre las cotas topográficas +33,0 metros la inferior, situada al Norte, y +39,0 metros la superior. La cota de urbanización prevista es la +35,5 metros. Para la preparación de la terraza será necesario efectuar un relleno estructural en el tercio Norte de la parcela, con una altura máxima de unos 2,5 metros; en la zona Sur, la altura máxima de excavación en el emplazamiento de la Unidad será de unos cuatro a cinco metros. En la siguiente Tabla se puede ver resumida la relación de los principales equipos previstos y su peso máximo estimado1.

1

Datos extraídos de un documento, sin referencia, facilitado por TR el 2/4/07.

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EQUIPO

DESCRIPCIÓN

PESO MÁXIMO (Kg)

651C-002

Primer Reactor

1.080.000

651C-003

Segundo Reactor

1.670.000

651C-004

Tercer Reactor

1.945.000

651C-014

Stripper

640.000

651C-016

Estabilizador de Nafta

216.000

651C-019

Naptha Splitter

150.000

651C-021

Fraccionadora

1.267.000

651C-022

Kerosene side Stripper

70.000

651C-023

Diesel side Stripper

40.000

651C-025

HP Amine Absorber

415.000

651C-001

Feed Surge Drum

193.000

651C-008

HP Separator Drum

523.000

651C-011

MP Separator Drum (horz)

355.000

651C-013

Wash Water Surge Drum

42.000

651C-028

Lean Amine Surge Drum

75.000

651G-001A/B

Main Feed Pumps

651G-002A/B

Wash Water Pumps

651K-001A/B

Make up Compressor

651K-002A/B

Recycle Compressor

350.000

Asimismo, se prevé un pipe-rack que discurrirá con dirección aproximada Este – Oeste a lo largo de la zona central de la Unidad, con pequeños ramales

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perpendiculares a Norte y Sur del principal. El rack estará constituido por pórticos con pilares metálicos de seis metros de altura y unas cargas por pilar de hasta 250 toneladas. Según nos han informado, por condicionantes de Proyecto, las cimentaciones de los equipos apoyarán a una profundidad entre dos y dos metros y medio por debajo de la cota de urbanización; es decir, a la cota aproximada +33,0 m. En estas condiciones, todos los equipos se cimentarán en el terreno natural.

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3. TRABAJOS REALIZADOS

Para la realización del Estudio, se han ejecutado diez sondeos mecánicos hasta una profundidad máxima de unos 15,0 metros. Los sondeos se han perforado a rotación, con extracción de testigo continuo; en los niveles de suelo no cementado, cada dos metros aproximadamente se han ido realizando Ensayos de Penetración Normal (S.P.T.) en los niveles granulares y se han extraído muestras inalteradas de los arcillosos. Asimismo, se han excavado con retroexcavadora doce calicatas hasta unos tres metros y medio de profundidad máxima. Todos los puntos investigados han sido replanteados topográficamente en campo. En la siguiente Tabla se pueden ver las coordenadas topográficas de los sondeos (S-) y las calicatas (C-), así como la profundidad investigada en cada punto. COORDENADAS GEOGRAFICAS UTM PROSPECCIÓN

X

Y

LONGITUD

Z

INVESTIGADA (m)

S-651-1

684.322,200 4.160.652,953

+33,48

10,6

S-651-2

684.369,217 4.160.660,777

+34,22

11,0

S-651-3

684.418,194 4.160.664,377

+35,67

13,4

S-651-4

684.289,526 4.160.631,320

+35,20

12,0

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COORDENADAS GEOGRAFICAS UTM PROSPECCIÓN

X

Y

LONGITUD

Z

INVESTIGADA (m)

S-651-5

684.449,513 4.160.658,187

+37,23

14,0

S-651-6

684.312,682 4.160.606,595

+37,46

11,0

S-651-7

684.347,707 4.160.612,005

+36,95

13,0

S-651-8

684.373,597 4.160.615,908

+37,09

15,0

S-651-9

684.413,713 4.160.626,270

+37,64

14,0

S-651-10

684.451,454 4.160.630,966

+37,89

14,0

C-651-1

684.279,071 4.160.643,806

+34,19

0,5

C-651-2

684.342,240 4.160.658,210

+34,10

3,3

C-651-3

684.387,722 4.160.661,745

+34,87

2,6

C-651-4

684.447,921 4.160.676,091

+36,47

1,1

C-651-5

684.336,938 4.160.635,990

+35,38

1,4

C-651-6

684.366,512 4.160.640,999

+35,64

1,5

C-651-7

684.402,054 4.160.646,573

+36,08

1,1

C-651-8

684.437,544 4.160.652,052

+37,15

1,1

C-651-9

684.341,930 4.160.597,974

+37,76

1,5

C-651-10

684.383,828 4.160.605,660

+38,08

1,4

C-651-11

684.416,420 4.160.611,575

+39,27

2,0

C-651-12

684.445,279 4.160.615,477

+38,90

1,4

La situación en planta de todos los puntos puede verse en las Láminas 2A y 2B. Los registros de los sondeos perforados se presentan en las Láminas 4A a 4R y los de las calicatas en las Láminas 5A a 5K. En las Láminas 6A a 6D se

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pueden ver unas claves con los símbolos y terminología empleados en los registros. En las Láminas 7A a 7J se incluyen unas fotografías de las cajas de testigo. Para investigar las condiciones de resistividad del terreno, se ha realizado un sondeo eléctrico vertical (R-501/1) en una zona intermedia de la parcela; su situación precisa se indica en las Láminas 2A y 2B. En el Apéndice I se puede ver el informe correspondiente a este ensayo en el que se detalla el procedimiento empleado y los resultados obtenidos; estos resultados también se comentan en un apartado posterior. En los niveles arcillosos se han realizado en campo ensayos de resistencia al corte “no drenada” con el aparato TORVANE; asimismo, sobre muestras representativas extraídas en los sondeos y calicatas se han realizado ensayos de identificación (granulometría, límites de Atterberg, humedad natural), ensayos de hinchamiento libre y presión de hinchamiento, así como análisis de agresividad.

Sobre

fragmentos

de

roca

también

se

han

efectuado

determinaciones de la resistencia a la compresión simple. Asimismo, se han efectuado series de ensayos proctor modificado, C.B.R. y expansividad Lambe para determinar las características de los materiales que se excavarán en relación con su posible aprovechamiento.

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Los resultados de los ensayos pueden verse en los registros de los sondeos, en correspondencia con las muestras ensayadas; en el Apéndice II se presentan los expedientes de estos ensayos.

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4. CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO

La nueva Unidad se emplazará en un terreno de transición entre las estribaciones rocosas de la Sierra de la Fausilla, sobre la que se asentará la Unidad de Isomerización, al Sur, y la una planicie situada hacia el Norte, donde los espesores de suelos cuaternarios son más importantes. En todos los puntos investigados se ha podido comprobar unas condiciones del terreno claramente favorables desde el punto de vista geotécnico. A partir de las condiciones del subsuelo detectadas, se han preparado tres Cortes del Terreno que se presentan, junto con las leyendas litológicas explicativas, en las Láminas 3A a 3C; su situación en planta puede verse en las Láminas 2A y 2B. Como se puede observar, con excepción del sondeo S-651/4, en el resto superficialmente, se ha detectado un nivel de suelos cuaternarios en general del espesor métrico. Predominantemente se trata de una alternancia irregular de arena y grava con un contenido en general apreciable de finos. Se han efectuado 17 ensayos S.P.T.; en el cuadro de la página siguiente pueden verse los valores de NSPT 2 obtenidos.

2

NSPT: nº de golpes necesarios para la hinca de los 30 cm centrales del tomamuestras S.P.T.

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VALORES DE N (S.P.T.) 38

37

36 Cota urbanización (+35,50

COTAS EN METROS

35

34

33

32

31

30

29

28 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Rech. 10 0

N (S.P.T.) S-651/2

S-651/3

S-651/5

S-651/6

S-651/7

S-651/8

S-651/9

S-651/10

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Como se puede observar, en siete ensayos no se ha podido hincar completamente el tomamuestras del S.P.T. debido al grado de cementación que presentaban los suelos; en el resto, los valores de NSPT obtenidos en general se sitúan en un entorno entre 20 y 40 golpes, que corresponden a suelos granulares medianamente densos o densos3. Intercalados, entre los depósitos granulares, se han detectado algunos niveles de arcilla de color marrón. Cabe destacar el identificado en el sondeo S-651/2, de prácticamente tres metros de potencia; en el resto de sondeos, los espesores de arcilla reconocida son muy reducidos, del orden o inferiores a medio metro. Se trata de arcilla limosa, poco plástica, con un contenido de arena muy elevado, superior al 40%. Durante la ejecución de los sondeos, se han ido realizando en campo ensayos de resistencia al corte “no drenada” (Cu) con el aparato TORVANE; los valores obtenidos se sitúan por encima de los 3,0 Kg/cm2, que corresponden a arcillas duras3. En la mitad Sur de la parcela, la mayor parte de los niveles cuaternarios se encuentran cementados, dando lugar a costras conglomeráticas de espesor métrico, con características de roca dura. En los ensayos de resistencia a compresión simple efectuados sobre muestras de esta misma formación procedentes de la Unidad de Isomerización, se han obtenido valores claramente superiores a 200 Kg/cm2. 3

Ver Lámina 6A “Clave empleada en la Descripción de Suelos".

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Hacia el Norte de la Unidad, las intercalaciones cementadas tienden a ser menos importantes, con espesores decimétricos Por debajo de los suelos y costras superiores se encuentra el substrato rocoso. En el siguiente cuadro se indica la cota a la que se ha identificado: COTA BOCA

PROF.

COTA

SONDEO

SUBSTRATO

SUBSTRATO

S-651/1

+33,48

4,7

+28,78

S-651/2

+34,22

7,5

+26,72

S-651/3

+35,67

7,5

+28,17

S-651/4

+35,20

1,0

+34,20

S-651/5

+37,23

8,0

+29,23

S-651/6

+37,46

4,2

+33,26

S-651/7

+36,95

5,0

+31,95

S-651/8

+37,09

5,2

+31,89

S-651/9

+37,64

7,0

+30,64

S-651/10

+37,89

7,0

+30,89

SONDEO

Se puede apreciar que en todos los sondeos el substrato se encuentra por debajo de la cota de explanación (+35,5 m); en los emplazamientos de los sondeos S-651/4 y S-651/6 se ha detectado a cota de cimentación (≈+33,0 m) o por encima. En general se trata de caliza bastante fracturada, con niveles brechoides, y algunas intercalaciones dolomitizadas. Como es habitual en la zona, resulta

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muy difícil establecer correlaciones entre las diferentes litologías, ya que presentan un elevado grado de tectonización. Como se comenta en el siguiente Apartado, se han efectuado seis ensayos de resistencia a compresión simple, en los que se han obtenido valores entre 250 y prácticamente 700 Kg/cm2. Finalmente, indicar que no se ha detectado nivel freático en ninguno de los puntos investigados.

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5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO

A continuación se presentan los resultados de los ensayos de laboratorio efectuados sobre muestras seleccionadas procedentes de los sondeos; en resumen, se han realizado los siguientes ensayos: •

8 granulometrías.

•

8 determinaciones de los Límites de Atterberg.

•

2 ensayos de determinación de la humedad natural.

•

2 determinaciones de la densidad natural.

•

6 ensayos de compresión simple.

•

1 determinaciones del hinchamiento libre en edómetro.

•

1 determinaciones de la presión de hinchamiento en edómetro.

•

3 determinaciones del contenido de sulfatos.

•

1 determinación del contenido de materia orgánica.

•

1 determinación del contenido de yeso.

•

1 determinación de la acidez Bauman-Gully.

•

4 ensayos proctor modificado.

•

4 ensayos C.B.R.

•

1 ensayo de Hinchamiento Lambe.

En la página siguiente puede verse un Cuadro-resumen con los resultados obtenidos. Al final del Informe, en el Apéndice II pueden verse los expedientes de laboratorio de estos ensayos.

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S-651/1 S-651/2

S-651/2

S-651/6

ARENOSA

* granulometría por sedimentación.

SC

10,6 1,62

17 16

187

56,7* 25

15 10

822

20

100

100

37

10

6,6

15

14

1

20

100

100

81

64

55,4

23

16

7

0,15

LIBRE (%)

3,99

SW/GW

33

HINCHAMIENTO

ARCILLA

CL

56,2

(kg/cm2)

3,50-

65

P. HINCHAMIENTO

GRAVA

75

W L W P IP

%SO42-)(mg/kg)

4,60

100

UNE

ARENA Y

100

UNE TAMIZ 0,08

4,00-

20

TAMIZ 0,4

ARENOSA

10,0 1,80

TAMIZ 2 UNE

1,90

ATTERBERG

UNE

ARCILLA

(%) UNE TAMIZ 40

1,30-

CL

L.

MÁXIMO TAMIZ 60

LIMOSA

GRANULOMETRIA POR TAMIZADO

(gr/cm3) DIÁMETRO

1,80

DENSIDAD SECA

ARCILLA

% HUMEDAD

1,20-

CASAGRANDE

LITOLOGÍA

CLASIFICACIÓN DE

PROFUNDIDAD (m)

SONDEOS

ENSAYOS SOBRE MUESTRAS DE SONDEOS

0,60

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ENSAYOS SOBRE MUESTRAS DE CALICATAS

C-651/4 M-1 0,70

GRAVA CON BASTANTE ARCILLA

GC 6,4 50 100 88 56 42 32,4 27

18

9

C-651/8 M-1 1,00

ARCILLA LIMOSA

CL 5,6 50 100 97 77 67 53,7 27

18

9

C-651/9 M-1 1,20

ARCILLA LIMOSA

CL 7,8 16 100 100 91 84 72,4 27

17

CM-1 1,50 651/11

ARCILLA LIMOSA

CL 10,6 25 100 100 83 75 58,6 26

14

HINCHAMIENTO (%)

100 % P.M.

HINCHAMIENTO (%)

98% P.M.

HINCHAMIENTO (%)

ÍNDICE C.B.R.

95 % P.M.

HUMEDAD OPTIMA (%)

PROCTOR MODIFICADO DENSIDAD MÁXIMA (gr/cm3)

CLASIFICACIÓN

ACIDEZ BAUMANN-GULLY (ml/kg)

IP

SULFATOS (SO42-) (mg/kg)

WP

CONTENIDO DE YESOS (%)

WL

% MATERIA ORGÁNICA

TAMIZ 0,08 UNE

TAMIZ 2 UNE TAMIZ 0,4 UNE

TAMIZ 40 UNE

TAMIZ 60 UNE

DIÁMETRO MÁXIMO (mm)

CONT. DE HUMEDAD (%)

CLASIFICACIÓN DE CASAGRANDE

LITOLOGÍA

PROFUNDIDAD (m)

TIPO DE MUESTRA

SONDEOS / CALICATAS

GRANULOMETRIA POR COMPONENTES PLASTICIDAD (%) TAMIZADO (%) ACCESORIOS

ÍNDICE DE HINCHAMIENTO (kg/cm2)

EXPANSIVIDAD LAMBE

ENSAYOS DE IDENTIFICACIÓN

2,09

5,45 8,1 0,34 20,9 0,54 31,2 0,22

0,17 NO CRÍTICO 2,02

7,99 3,5 0,91 5,8 0,93 7,7 0,53

10

2,01

9,54 6,4 0,63 19,3 0,62 29,5 0,28

12

2,04 10,52 7,4 0,87 14,4 0,87 20,9 0,64

0,940,07500

3

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Como

se

puede

observar,

los

escasos

niveles

arcillosos

detectados

corresponden a arcillas de baja plasticidad, tipo CL según la clasificación de Casagrande. Su contenido de arena es muy elevado; se pueden describir como arcillas arenosas. Se ha efectuado un ensayo de hinchamiento libre y presión de hinchamiento en edómetro, los valores obtenidos reflejan un grado de expansividad mínimo; realmente, con la profundidad de empotramiento prevista, el propio peso de la cimentación compensa claramente la presión de hinchamiento obtenida. A efectos prácticos se trata de una arcilla no expansiva. El contenido de sulfatos obtenido (822 mg/kg) está por debajo del mínimo previsto en la EHE, que es de 2.000 mg/kg; por lo tanto, el terreno puede considerarse como “no agresivo”. Se han realizado seis ensayos de resistencia a compresión simple sobre muestras de roca correspondientes al substrato rocoso. En el siguiente cuadro se pueden ver las muestras ensayadas y los resultados obtenidos.

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SONDEO

PROF. (m)

LITOLOGÍA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE (kg/cm2)

S-651/1

6,60-7,30

Dolomía

390,7

S-651/6

5,20-5,40

Caliza

583,4

S-651/6

5,70-6,00

Caliza

250,9

S-651/6

7,20-7,70

Caliza

381,5

S-651/6

10,30-10,70

Dolomía

627,3

S-651/7

8,60-9,00

Dolomía

669,1

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6. SISMICIDAD

De acuerdo con la Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02, el riesgo sísmico se define por medio del siguiente Mapa de Peligrosidad Sísmica.

Zona de Estudio

En el mapa se puede ver reflejada la distribución de la aceleración sísmica básica (ab), con relación al valor de la gravedad (g), y el coeficiente de

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contribución K, que tiene en cuenta la influencia de los distintos tipos de terremotos esperados en la peligrosidad sísmica de cada punto. Según esta Norma, en el término municipal de Cartagena el valor de ab es de 0,07g y el coeficiente de contribución (K) es constante e igual a 1,0. Para la estimación de la aceleración de cálculo es necesario un parámetro que la Norma define como Coeficiente del Terreno (C). Este valor tiene en cuenta las condiciones del terreno en los 30 primeros metros bajo la superficie. El emplazamiento de la Unidad de Hidrocraquer está constituido por suelos predominantemente granulares, muy consolidados, sobre un substrato rocoso. A efectos prácticos, se recomienda considerar un único valor de C = 1,20.

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7. CONCLUSIONES 7.1. CONDICIONES DE EXCAVABILIDAD

Para la preparación de la terraza, el movimiento de tierras previsto afectará en su totalidad a los niveles cuaternarios localmente cementados. El substrato rocoso de caliza y dolomía se ha identificado en todos los puntos investigados por debajo de la cota de explanación +35,5 metros. Sobre la base de la topografía reflejada en la planta taquimétrica disponible4, se ha realizado una estimación de los volúmenes de excavación en el área ocupada por la Unidad. En resumen, del orden de un 60 - 70% de la excavación prevista afectará a niveles de suelos sin cementar y se podrá realizar con medios mecánicos convencionales tipo retroexcavadora potente. Entre el 30 y el 40% restante se excavará en la costra conglomerática con características de roca dura. Algún nivel fracturado podrá llegar a ser excavado con los medios anteriores, pero en su mayor parte será necesario el empleo de martillo neumático o explosivos.

4

Planta sin referencia facilitada por FLUOR el 28/5/07.

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Los porcentajes anteriores se han estimado entre la cota del terreno actual y la cota +35,5 metros de urbanización. La mayor parte de los cajeados de las cimentaciones se podrán excavar con medios convencionales, con ayuda esporádica de martillo neumático. Sin embargo, en el entorno del sondeo S-651/9 (equipos 651F-001, 651F-002 y 651F-003) así como en el emplazamiento de los reactores (651C-002, 651C003 y 651C-004) el empleo de martillo neumático se debe considerar prácticamente sistemático.

7.2.

TALUDES

DE

EXCAVACIÓN

Y

APROVECHAMIENTO

DE

LOS

MATERIALES

Las alturas máximas de excavación en el límite Norte de la Unidad se estiman de hasta a unos cinco metros. Se pueden prever taludes 1(H)/1(V) para alturas inferiores a unos tres metros y algo más tendidos, del 3(H)/2(V) para alturas superiores. Una parte significativa de los desmontes previstos en la mitad Este de la terraza se excavarán en los niveles cementados, pudiéndose adoptar un talud 2(V)/1(H). Es conveniente prever en obra un seguimiento de las condiciones del terreno que permitan, en caso necesario, reperfilar localmente los taludes inicialmente previstos.

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Con excepción del suelo vegetal, de unos 25 centímetros de espesor medio, el resto de materiales que se excaven se podrán utilizar en la ejecución de rellenos compactados de calidad. Los niveles superiores de suelos se podrán emplear en la construcción de terraplenes; en el Apartado 5 se pueden ver los resultados de los ensayos realizados para la caracterización de los suelos, de cara a su aprovechamiento en la ejecución de rellenos compactados. El producto de la excavación de las costras cementadas se podrá emplear en la ejecución de rellenos tipo todo – uno o pedraplén; también se podrían emplear en la fabricación de áridos. La mayor parte de rellenos previstos en las diferentes terrazas, presentan un espesor relativamente reducido; asimismo, en estos rellenos posteriormente será necesario excavar los cajeados de los equipos. En estas condiciones, es aconsejable que los fragmentos rocosos que se empleen en su construcción no superen tamaños máximos del orden de unos 30 centímetros. Se ha preparado un Informe específico relativo al aprovechamiento de los materiales y las condiciones de excavabilidad de la nueva refinería, considerando todo el conjunto de nuevas terrazas previstas en el Proyecto C-10. En este Informe se describen con mayor detalle las características del terreno detectado y se proponen una recomendaciones para su mejor aprovechamiento.

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7.3. CONDICIONES DE CIMENTACIÓN 7.3.1. GENERAL

Las condiciones del terreno para la cimentación de todos los equipos previstos en la Unidad son claramente satisfactorias. Todos se podrán cimentar superficialmente mediante zapatas o losas empotradas a la profundidad mínima requerida estructuralmente A efectos de la estimación de la presión de cimentación admisible, se ha considerado la hipótesis que las zapatas y losas quedarán empotradas en los niveles de suelos granulares, con valores representativos de NSPT entre 20 y 45. En el siguiente gráfico se puede ver la correlación entre el valor de NSPT y el ángulo de rozamiento interno que recoge el nuevo Código Técnico de la

Ángulo de roz. Interno

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Edificación: Para el rango de valores de NSPT obtenido, y los datos de ensayos de laboratorio disponibles, es razonable asumir unos parámetros resistentes (del lado conservador) de: Densidad (γ): 2,0 Tn/m3 Cohesión (Cu): 0 Tn/m2 Fricción (φ): 35º La carga de hundimiento en estos materiales se ha estimado a partir de la siguiente expresión general propuesta por Terzaghi: q h = c N c + γ D N q + 0 , 5γ B N γ donde, -

qh: carga de hundimiento

-

c: cohesión de terreno

-

Nc, Nq, Nγ: factores de capacidad de carga que dependen del ángulo de rozamiento interno del terreno; en este caso, no se ha considerado el valor de Nc, ya que la cohesión se asume como nula

-

B: anchura de la cimentación

-

γ: densidad del terreno

-

D: profundidad de cimentación

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En el cálculo se han asumido los siguientes parámetros del terreno: Para los parámetros del terreno indicados, corresponden los siguientes factores de carga: Nq: 33,30 Nγ: 33,92 En el cálculo no se ha tenido en cuenta el efecto del empotramiento de la zapata (D=0). En estas condiciones, la carga de hundimiento que se obtiene para B=2,0 m es de: qh ≈ 70 Tn/m2 Aplicando un coeficiente de seguridad de tres, resulta una carga admisible de: qadm ≈ 2,5 Kg/cm2 Como se ha comentado, en el sondeo S-651/2 se ha detectado un nivel de arcilla que se extiende entre las cotas aproximadas +33,0 y +30,0; es decir, parte de las cimentaciones quedarán apoyadas sobre niveles arcillosos como los descritos. La presión admisible de cimentación se ha estimado también para las condiciones de zapata apoyadas en arcilla de espesor indefinido, con una

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cohesión de 2,0 Tn/m2 (en campo se han medido en todos los casos valores superiores a 3,0 Kg/cm2). Aplicando la formulación anterior (con unos coeficientes de carga de Nc=5,14 y Nq= Nγ=0) se obtiene: qadm ≈ 3,5 Kg/cm2 A efectos prácticos, se recomienda adoptar una presión de cimentación de 2,5 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo, como viento, sismo, etc. En los equipos cuya cimentación claramente quede apoyada sobre los niveles de costra cementada, este valor se puede incrementar hasta 3,0 Kg/cm2. Los asientos que se producirán para las cargas indicadas, serán muy reducidos, inferiores a dos centímetros; serán de tipo elástico y se tendrán lugar de forma prácticamente instantánea. En los siguientes apartados se comentan las condiciones particulares de cimentación para los principales equipos previstos.

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7.3.2. REACTORES (651C-002/3/4) Y HORNOS (651F-001/002)

Los reactores se dispondrán sobre una estructura de unos 27,0 x 9,0 metros de superficie. En la planta disponible parece deducirse que constará de ocho pilares. De los datos disponibles, se deduce un peso máximo conjunto de unas 5.000 toneladas que, repartidas uniformemente en la superficie indicada, suponen una tensión media bajo la losa de unas 20 Tn/m2. En el emplazamiento de los reactores se dispone del sondeo S-651/10 y en las proximidades del S-651/5. En ambos el substrato rocoso se encuentra entre las cotas +29,0 a +31,0 metros; es decir, entre dos y cuatro metros bajo la cota de cimentación prevista (≈+33,0 m). Sobre el substrato calcáreo se han detectado arena y grava densa o muy densa (NSPT : 35 – 50) con alguna pequeña intercalación arcillosa de consistencia dura (Cu>3,0 Kg/cm2). Localmente, estos niveles se encuentran cementados formando contras conglomeráticas. La losa se puede apoyar a la cota prevista estructuralmente. Como módulo de balasto vertical se puede adoptar un valor de 9,0 Kg/cm3 para la placa de 30 x 30 centímetros (k30). El coeficiente de rozamiento horizontal hormigón – terreno es de 0,45.

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Si se asegura un apoyo uniforme de la losa sobre los niveles conglomeráticos se podría incrementar el valor de k30 hasta 70 Kg/cm3. Se han estimado los asientos por el modelo elástico, a partir de la siguiente expresión de Schmertmann: n  I  Sc= q∑  Zi z  E j j=1 

donde: q: presión de cimentación Zi: espesor del estrato “i” E: módulo de elasticidad del estrato Iz: influencia de la carga a una profundidad “z” En el cálculo se han considerando los siguientes módulos de elasticidad conservadores: Niveles de arena: 400 Kg/cm2 Niveles de arcilla: 200 Kg/cm2 Niveles de grava: 700 Kg/cm2 El asiento máximo obtenido para las mencionadas dimensiones de la losa ha sido inferior a dos centímetros. Este valor se ha comprobado con otros métodos elásticos de cálculo con resultados muy similares.

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7.3.3. STRIPPER 651C-014 Y ESTABILIZADOR DE NAFTA 651C-016

El Stripper tiene un peso máximo de 640 Toneladas, con un diámetro de cinco metros; el equipo de Naphta pesará unas 216 toneladas, con un diámetro de 3,5 metros. Ambos emplazamientos se encuentran muy próximos al sondeo S-651/2, perforado hasta unos hasta unos 11 metros de profundidad. No disponemos de datos sobre las características estructurales de los hornos (651F-001/002). Las condiciones del terreno de apoyo son las descritas en este apartado. En el diseño de las losas se puede considerar una tensión media de 2,5 Kg/cm2, con un valor de 9,0 Kg/cm2. El substrato rocoso (dolomía) se ha detectado a unos seis metros de profundidad (cota +26,72 m); es decir, a unos seis metros bajo la cota de elevación de la losa. Entre la cota de apoyo de la losa y el substrato rocoso, el terreno se encuentra constituido un nivel de arcilla dura, de unos 2,5 metros de potencia bajo losa, y, por debajo, arena y grava, cementada a partir de la cota +28,0 m. La losa se puede apoyar a la cota prevista estructuralmente. Como presión admisible del terreno se puede considerar 2,5 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo.

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Como valor de k30 se puede considerar 9,0 Kg/cm3; el coeficiente de rozamiento horizontal hormigón – terreno es de 0,40. Se ha calculado los asientos que se producirán para diferentes diámetros de la losa de cimentación. En el siguiente cuadro se pueden ver los resultados obtenidos para diversos diámetros de losa.

ASIENTO EN CENTÍMETROS

3,0

2,5

NOTA: El cálculo se ha realizado manteniendo constante el peso máximo

2,0

1,5

1,0

0,5 Stripper 651C-014 Estabilizadora de Nafta (651C-016)

0,0 3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

DIÁMETRO LOSA (m)

Como se puede observar, los asientos obtenidos son muy reducidos, del orden o inferiores a dos centímetros para la tensión admisible indicada.

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7.3.4. FRACCIONADORA 651C-021, KEROSENE SIDE STRIPPER 651C-022 Y DIESEL SIDE STRIPPER 651C-023

Se trata de tres equipos que se instalarán muy próximos; presentan las siguientes dimensiones en planta y pesos: 651C-021 Fractionator (φ 4,0 m)

: 1.267 Tn

651C-022 Kerosene side Stripper (φ 2,0 m)

:

70 Tn

651C-023 Diesel side Stripper (φ 2,0 m)

:

40 Tn

Se ha perforado el sondeo S-651/3 en el emplazamiento. Como se puede observar en el registro, el substrato rocoso de caliza se detectó a unos siete metros y medio de profundidad (+28,17 m); es decir, unos cinco metros bajo cota de cimentación. Entre ésta y el substrato, los suelos se encuentran constituidos fundamentalmente por grava medianamente densa o densa (NSPT : 28-35). La losa se puede apoyar a la cota prevista estructuralmente. Como presión admisible del terreno se puede considerar 2,5 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo. Como valor de k30 se puede considerar 9,0 Kg/cm3 y el coeficiente de rozamiento horizontal hormigón –terreno, 0,45.

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En el siguiente cuadro se pueden ver los asientos obtenidos para diversos diámetros de las losas de cimentación de los equipos:

ASIENTO EN CENTÍMETROS

1,5 NOTA: El cálculo se ha realizado manteniendo constante el peso máximo

1,0

0,5

Fraccionadora 651C-021 Kerosene Side Stripper 651C-022 Diesel Side Stripper 651C-023

0,0 1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

DIÁMETRO LOSA (m)

Como se puede observar, los asientos estimados son prácticamente despreciables.

7.3.5. HP AMINE ABSORBER 651C-025

Equipo de 415 toneladas y unos tres metros y medio de diámetro situado entre los sondeos S-651/1 y S-651/2; en ambos sondeos, el substrato rocoso se encuentra entre las cotas +27,0 y +29,0 m aproximadamente. Entre la

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cota de apoyo de la losa y la roca, se han detectado suelos granulares en general densos, con intercalaciones de arcillas duras. La losa se puede apoyar a la cota prevista estructuralmente. Como presión admisible del terreno se puede considerar 2,5 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo. Como valor de k30 se puede considerar 9,0 Kg/cm3; el coeficiente de rozamiento horizontal hormigón – terreno es de 0,45. Los asientos estimados se pueden ver en el siguiente gráfico:

ASIENTO EN CENTÍMETROS

2,5 NOTA: El cálculo se ha realizado manteniendo constante el peso máximo

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 3,0

4,0

5,0

6,0

DIÁMETRO LOSA (m)

7,0

8,0

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7.3.6. FEED SURGE DRUM 651C-001 Y MAIN FEED PUMPS 651G-001A/B El Feed Surge Drum es un equipo de 193 toneladas y unos tres metros y medio de diámetro; no disponemos de datos de las main feed pumps 651G001A/B;.ambas instalaciones se emplazarán en las inmediaciones del sondeo S-651/8. El substrato rocoso se ha detectado a unos cinco metros de profundidad, aunque desde la cota +34,0 metros ya se han observado niveles conglomeráticos cementados. Las losas se podrán apoyar en los niveles conglomeráticos detectados prácticamente a cota de cimentación. Se puede considerar una tensión admisible de 3,0 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo. Como valor de k30 se puede considerar 70,0 Kg/cm3; el coeficiente de rozamiento horizontal hormigón – terreno es de 0,65. En estas condiciones, los asientos serán prácticamente despreciables.

7.3.6. HP SEPARATOR DRUM 651C-008, MP SEPARATOR DRUM 651C-011 Y WASH WATER SURGE DRUM 651C-013

Equipos situados en las inmediaciones del sondeo S-651/7. A continuación se indican sus pesos máximos:

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651C-008 HP Separator Drum

: 523 Tn

651C-011 MP Separator Drum (horz) : 355 Tn 651C-013 Wash Water Surge Drum

: 42 Tn

Según la planta disponible, el HP Separator Drum y el Wash Water Surge Drum tienen una planta circular de unos cuatro metros de diámetro. El MP Separator Drum es un depósito horizontal de unos 18 metros de longitud y cuatro de diámetro. Las condiciones del terreno detectadas en el sondeo S-651/7 son muy similares a la descritas en el anterior apartado. A cota aproximada +34,0 metros se encuentra una costra conglomerática de tres metros de potencia, con algún nivel poco cementado y, por debajo, el substrato rocoso. La losa se puede apoyar en los niveles conglomeráticos detectados prácticamente a cota de cimentación. Se puede considerar una tensión admisible de 3,0 Kg/cm2 incrementada en un 30% para las hipótesis más desfavorables del cálculo. Como valor de k30 se puede considerar 70,0 Kg/cm3; el coeficiente de rozamiento horizontal hormigón –terreno es de 0,65. En estas condiciones, los asientos serán prácticamente despreciables.

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7.3.7. PIPE RACK

En la planta disponible (ver Lámina 2B) se observan tres alineaciones de pórticos; una principal, de dirección Este – Oeste, y dos pequeños "ramales" perpendiculares:

-

Alineación “A” a “AD”, dirección Este – Oeste, de unos 170 metros de longitud, con pilares cada seis metros y luces de pórtico de nueve metros.

-

Alineación “1” a “4”: cuatro pórticos de trazado Norte – Sur, con luces de cuatro metros; se encuentra al Norte y perpendicular a la anterior alineación principal.

-

Alineación “6” a “10”: cinco pórticos con luces de tres metros, también alineados N – S, al Sur de la principal.

Los pilares se han previsto de seis metros de altura, con cargas máximas de unas 250 toneladas por pilar En la Tabla siguiente se resumen las condiciones de cimentación de los diferentes pórticos.

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PIPE RACK PRINCIPAL PÓRTICO

TERRENO DE APOYO

∆ q (Kg/cm2) PÓRTICO

A Substrato

C

rocoso

5,0

Q R

D

S

E

T

F

U

G

V

H

W

J K

APOYO

∆ q (Kg/cm2)

P

B

I

TERRENO DE

Costra conglomerática

Costra conglomerática

3,0

X 3,0

Y Z

L

AA

M

AB

N

AC

O

AD

suelos

2,5

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PIPE RACK. RAMALES PÓRTICO

TERRENO DE APOYO

∆ q (Kg/cm2)

1 2 3

Suelos

2,5

4 6 7 8 9

Costra conglomerática

3,0

10

Como se puede observar, en los pórticos “A” a “D” las zapatas se podrán apoyar directamente en el substrato rocoso; en este caso, se propone incrementar la presión de cimentación hasta 5,0 Kg/cm2. En las condiciones anteriores, los asientos totales serán inferiores a dos centímetros y los diferenciales entre pilares próximos, inferiores a un centímetro.

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7.3.8. COMPRESORES 651K-001 A/B

En el emplazamiento de los compresores se ha perforado el sondeo S-651/6. Según este sondeo, el substrato rocoso de caliza se encuentra a partir de la cota +32,50 metros; es decir, unos tres metros por debajo de la cota de explanación Por encima, se encuentran suelos cuaternarios consolidados y algún nivel poco potente de conglomerado. Con los datos de diseño que se nos han indicado, el substrato rocoso se encontraría aproximadamente entre medio metro y un metro bajo cota de apoyo de la losa. En estas condiciones, para homogeneizar el apoyo de la bancada, y mejorar su comportamiento frente a los movimiento de tipo vibratorio, se recomienda profundizar la excavación del cajeado hasta alcanzar claramente el substrato rocoso. La sobreexcavación que se produzca respecto del canto estructural de la losa se puede rellenar con hormigón pobre u hormigón ciclópeo. Como módulo de balasto vertical, para el diseño de la losa se podría adoptar 150 Kg/cm3 para las dimensiones de la placa de 30 x 30 centímetros. En el Estudio de EUROCONSULT se propone un módulo dinámico de corte de 18.000 MPa que se puede emplear en el cálculo.

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7.4. OTRAS CONSIDERACIONES

Se ha efectuado un sondeo eléctrico vertical (SEV) en la zona central de la Unidad con una apertura de alas de 30 metros a ambos lados. En el Apéndice I se puede ver el informe detallado de perfil realizado y de los resultados. En la siguiente tabla se resumen los valores de resistividad obtenidos: Profundidad (m) 0 – 1,0

Resistividad (Ohm.m) 510

1,0 – 1,5

41

1,5 – 3,5

166

3,5 – 5,0

20

>5,0

178

Los valores obtenidos son representativos de los diferentes niveles de suelos superficiales identificados. ---.---.---.---.---.---.---

JOLSA

43

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Se adjuntan las siguientes Láminas que completan el presente Informe. Lámina Láminas Láminas Láminas Láminas Lámina

1 2A 3A 4A 5A 6A

Lámina Lámina

6B 6C

-

Lámina Láminas

6D 7A a 7J

-

Plano General. Plantas de Situación. Cortes del Terreno. Registros de Sondeos. Registros de Calicatas. Clave empleada en la Descripción de Suelos. Clave de Registro de Sondeos. Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Escala de Meteorización de la Roca. Fotografías.

APENDICE APENDICE

I II

-

Estudio Geofísico. Expedientes de ensayos de Laboratorio.

y a a a

-

2B 3C 4R 5K

---.---.---.---.---.---.---.--Atentamente, JOLSA

Fco. Javier Oliden Jiménez Ingeniero de Caminos, C. y P. Barcelona, 11 de octubre de 2007 \094-059 HIDROCRAQUER Informe final.doc

José Luis López Geólogo Snr.

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APÉNDICE I ESTUDIO GEOFÍSICO

CESC GAVILÁN - GEOFÍSICA

RECONOCIMIENTO ELÉCTRICO POR SONDEOS DE RESISTIVIDAD EN LAS INSTALACIONES DE REPSOL PETRÓLEO S.A. C.I. CARTAGENA Ensayo R-651-1 efectuado en la Unidad 651 Hidrocraquer

junio de 2007 FRANCESC GAVILÁN SANZ Geofísico-Hidrogeólogo Telef. / fax (93) 848.47.38 Santa Maria de Palautordera Barcelona Email: [email protected]

ÍNDICE RECONOCIMIENTO POR SONDEOS ELÉCTRICOS DE RESISTIVIDAD Para el Para el Proyecto C-10. U-651 Hidrocraquer en el C.I. de REPSOL PETRÓLEO S.A. CARTAGENA

Página A-1.

INTRODUCCIÓN

3

A-2.

OBJETIVOS DEL RECONOCIMIENTO

3

A-3.

ÁREA DE ESTUDIO

4

A-4.

METODOLOGÍA EMPLEADA Y MEDIDAS REALIZADAS

4

A-4.1. PLANTEAMIENTO DEL RECONOCIMIENTO

4

A-4.2. METODOLOGÍA

5

RESULTADOS OBTENIDOS

6

SONDEO DE RESISTIVIDAD. R-651-1 Proyecto C-10

6

CONCLUSIONES DEL RECONOCIMIENTO ELÉCTRICO

7

A-5.

A-6.

ANEJOS

Interpretación de los registros :

8

Plano A-1

2

A-1. INTRODUCCIÓN Según propuesta de JOLSA Javier Oliden, S.A., durante los días 29 y 30 de mayo de 2007 se realizaron los trabajos de reconocimiento eléctrico (R651-1) en el emplazamiento de la futura unidad 651 Hidrocraquer, previsto dentro del Proyecto C-10, en de la planta de REPSOL PETRÓLEO en Cartagena. Los objetivos del trabajo, así como el área a prospectar, han sido establecidas por el geólogo de JOLSA, Sr. José Luis López. En el presente anejo se presentan los datos obtenidos y se resumen los resultados de su valoración y las conclusiones que de la misma se derivan.

A-2. OBJETIVOS DEL TRABAJO. Se trata de obtener información de la resistividad del terreno en el sector correspondiente a la ubicación de nuevos equipos. El sector estudiado corresponde a unidad 651 Hidrocraquer, previsto dentro del Proyecto C-10. El sondeo eléctrico se ha denominado R-651-1. Su situación se puede ver en las plantas del Informe. Los datos se utilizaran para el estudio de las tomas de tierra de las edificaciones proyectadas.

3

A-3. ÁREA DE ESTUDIO. El sector prospectado se localiza en los emplazamientos seleccionados por la dirección del proyecto. Los materiales sobre los que se ha desarrollado el reconocimiento están compuestos por suelos, costras calcáreas, niveles de transición y zócalo calcáreo. Así pues los horizontes eléctricos que se determinen corresponderán a estas agrupaciones de materiales naturales y antrópicos.

A-4. METODOLOGÍA EMPLEADA Y MEDIDAS REALIZADAS. A-4.1. Planteamiento del reconocimiento. Atendiendo a los requerimientos del estudio del suelo de los referidos tanques, la obtención de la resistividad de los horizontes superficiales, se obtendrá mediante la realización de sondeos eléctricos verticales. No ha habido limitaciones espaciales para emplear dispositivos de 60 m de AB (m), y como en estudios precedentes se optó por la utilización del método Wenner de prospección eléctrica. La situación de los sondeos de resistividad se representan en las láminas del Informe

A-4-2. Metodología. El método consiste en la disposición de cuatro electrodos de acero en corriente continua. Se envía una corriente eléctrica al terreno mediante dos electrodos (A y B) midiendo la intensidad de corriente que pasa entre ellos y la caída de potencial entre los otros dos intermedios (M y N). Los electrodos están alineados y simétricos respecto del centro y en el presente método mantiene idénticas las tres distancias: AM = MN = NB

4

de tal manera que si se mueven A y B, también hay que mover M y N. Para cada posición de los electrodos se obtiene el correspondiente valor de la resistividad aparente según: ρa = 2 π a ( ∆V / I )

WENNER 3a

A

a

A-5.

N

M

a

B

a

RESULTADOS OBTENIDOS.

SONDEO DE RESISTIVIDAD SR-1 en el Sector Proyecto C-10 (R-651-1) •

Nomenclatura: SR-1

•

Situación: realizado en un bancal. Representada en el plano A-1.

•

Dispositivo: Wenner con aberturas de a = 1, 2, 3, 5, 6,10, 15 y 20 m.

•

Observaciones: suelo irregular después de las operaciones de desbroce.

•

Resultados: los valores de la resistividad aparente obtenidos se han interpretado mediante programa automático. Se han interpretado 4 horizontes eléctricos hasta una profundidad de unos 20 m.

5

Profundidad (m)

0 0.93 1.6 3.5 4.8

- 0.93 - 1.6 - 3.5 - 4.8 -

Resistividad (Ohm.m)

510 41 166 20 178

La interpretación gráfica se presenta en el plano A-2.

6

A.6.

CONCLUSIONES DEL RECONOCIMIENTO ELÉCTRICO

PRIMERA. Los resultados del reconocimiento eléctrico para la obtención de la resistividad de los horizontes superficiales realizado en el emplazamiento R651-1 del Proyecto C-10 de REPSOL PETRÓLEO S.A. C.I. de Cartagena arroja los siguientes valores: •

Sondeo de resistividad SR-1: Profundidad (m)

0 0.93 1.6 3.5 4.8

- 0.93 - 1.6 - 3.5 - 4.8 -

Resistividad (Ohm.m)

510 41 166 20 178

SEGUNDA Los resultados se correlacionan y manifiestan la variabilidad de las litologías atravesadas en los sondeos mecánicos de reconocimiento geotécnico. TERCERA La prospección geofísica permite la determinación de parámetros medios del área afectada por la perturbación provocada. La respuesta se refiere al comportamiento medio del subsuelo y puede incluir efectos estructurales, artificiales y de cambios laterales; en el presente reconocimiento se ha tenido muy en cuenta, añadiendo la muy óptima compensación de las lecturas realizadas.

Santa Maria de Palautordera junio de 2007 Fdo: Francesc Gavilán Geofísico-Hidrogeólogo

7

ANEJOS

Interpretación de los registros

Plano A-1

8

9

10

11

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APÉNDICE II EXPEDIENTES ENSAYOS DE LABORATORIO