Análisis de riesgo de licuación en los paquetes IV y V de la refinería de Minatitlán, Veracruz

En este artículo se demuestra que en las seis plantas de los paquetes IV y V de la reconfiguración de la refinería Lázaro Cárdenas no se requiere el mejoramiento de capas y lentes de suelos arenosos que podrían ser susceptibles a licuación detectados a profundidades que varían entre 8.3 y 18.5 m, debido a su espesor menor de 2 m y su discontinuidad, de acuerdo con los términos de referencia de Pemex.

La reconfiguración de la refinería Lázaro Cárdenas en Minatitlán, Veracruz, se dividió para su construcción en siete partes principales, denominadas “paquetes”. Cada uno agrupa una o más plantas e instalaciones. En ellas debería mejorarse el subsuelo sólo cuando en sus depósitos arenosos existiera riesgo de licuación, conforme a las normas establecidas por Petróleos Mexicanos (Pemex). Sin embargo, el tratamiento –que consistió en inyecciones de compactación (inclusiones)– se generalizó, si bien en las seis plantas de los paquetes IV y V se demostró que no era necesario según esas normas. En los siguientes apartados 2 a 7 se resumen datos generales del sitio y del proyecto; los rasgos geológicos, tectónicos y sísmicos del área; el marco de referencia geotécnico establecido por Pemex en cuanto al riesgo de licuación, las características del subsuelo en ambos paquetes y el criterio de análisis. En el apartado 8 se presentan las conclusiones. Por ser el objetivo de este artículo sólo el riesgo de licuación de depósitos arenosos del subsuelo, no se trata lo concerniente a las cimentaciones –las cuales son del tipo profundo en las plantas de los dos paquetes– ni el mejoramiento de los rellenos superficiales sueltos por el método de compactación dinámica.
DATOS GENERALES La reconfiguración ocupa un área total de ~72 hectáreas y se desarrolla al sureste de las instalaciones existentes de la refinería Lázaro Cárdenas en Minatitlán, Veracruz, en la llanura de inundación de la margen izquierda del río Coatzacoalcos (véase figura 1), donde ha habido notables divagaciones, que pueden apreciarse en fotografías aéreas como la figura 0.1.1 del artículo “El subsuelo y la ingeniería de cimentaciones en la Región Minatitlán-Coatzacoalcos y Pajaritos, Ver.”, presentado en la V Reunión Nacional de Mecánica de SuelosCimentaciones en áreas urbanas de México (Vieitez, Soto y Mosqueda, 1970). El subsuelo está caracterizado por la presencia de depósitos aluviales y fluviolacustres, irregulares en estratigrafía y propiedades, algunos discontinuos. Estos depósitos descansan sobre rocas sedimentarias del Terciario.

GEOLOGÍA REGIONAL Como lo registran Vieitez, Soto y Mosqueda (1970), la llanura de inundación de Minatitlán es sensiblemente plana y se identifica como una “penillanura”. El río Coatzacoalcos ha alcanzado en ella su etapa senil y llegado a su nivel de base, es decir, la corriente no erosiona más en sentido vertical sino que lo hace en el sentido horizontal, divagando por la extensa llanura de inundación formada a través de muchos siglos.
TECTONISMO Y SISMICIDAD La región pertenece a la Cuenca Salina del Istmo. Al norte de Coatzacoalcos cruzan las fallas de Zacamboxo y de Clarión, que corren aproximadamente paralelas en dirección E-W, y la probable falla del Istmo de Tehuantepec que cruza a éste en dirección N-S. A esta última se le asocian los epicentros donde se han generado los sismos de mayores consecuencias en la región, en 1920 y 1959.
MARCO DE REFERENCIA GEOTÉCNICO En su capítulo referido al mejoramiento masivo de suelos del marco de referencia geotécnico, Pemex (junio 2004) estableció las condiciones para mitigar el efecto de la licuación de arenas. Para el caso de las capas intermedias de suelos potencialmente licuables entre las profundidades de 8 y 20 m y con espesores continuos de al menos 2 m, fijó dos criterios en función de los cimientos que se emplearán para las instalaciones: • Si se recurre a cimientos profundos esbeltos (sección igual o inferior a 50 cm de lado o diámetro), o se emplean cimientos poco profundos, el estrato licuable se mejorará en un área cuya envolvente se localice 5 m por fuera de la traza de los cimientos correspondientes. • Si los cimientos que se empleen para apoyar las estructuras están constituidos por elementos profundos de sección superior a 80 cm de lado o diámetro, entonces no se requerirá del mejoramiento de suelos con potencial de licuación en estratos comprendidos entre 8 y 20 m de profundidad respecto al nivel de piso terminado de la instalación que se trate, en cuyo caso se revisarán dichos elementos contra falla por pandeo.
ESTRATIGRAFÍA Y PROPIEDADES DEL SUBSUELO De un total de 81 sondeos, el subsuelo en las áreas de las plantas de los paquetes IV y V se caracteriza, no obstante las irregularidades que presentan, en cinco unidades principales –excepto las unidades 6 y 7 en la Planta de Hidrógeno–. Con excepción de la unidad 1 de rellenos, las demás están constituidas por una serie de capas y lentes de espesor variable en las que predomina el suelo que les da su nombre.
 

Luis Ramírez de Arellano Álvarez (1932-2013)

Entre los destacados pioneros de la geotecnia mexicana, pocos han tenido tan evidentes mé- ritos como el ingeniero Luis Ramírez de Arellano Álvarez en campos tan diversos como la enseñanza, la investigación, el diseño y la construcción.
Luis Ramírez de Arellano nació en 1932 en la Ciudad de México. Ingresó en 1950 a la entonces Escuela Nacional de Ingenieros y obtuvo su título profesional en 1954. Entre 1955 y 1956 cursó la maestría en Mecánica de suelos en la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, y obtuvo el título correspondiente bajo la dirección del profesor Arthur Casagrande, uno de los precursores más reconocidos de la mecánica de suelos mundial. De 1960 a 1976 fue investigador del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, donde colaboró con el profesor Raúl J. Marsal. En 1965 volvió a la Universidad de Harvard durante un periodo escolar para ocupar el cargo de asistente de Arthur Casagrande. De 1967 a 1975 impartió la cátedra de Laboratorio de mecánica de suelos en la División de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Los estudiantes que cursaron esta asignatura quedaron impresionados por la excepcional energía y el gran espíritu innovador de Luis Ramírez de Arellano, quien renovó totalmente el laboratorio de enseñanza con equipo desarrollado en el país e incluyó en el temario de la materia muchos nuevos temas, como las pruebas de campo y la instrumentación de obras térreas. En 1969 le fue encargada a México la organización del Séptimo Congreso Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, máximo encuentro técnico de la especialidad en el mundo. Al fallecer el doctor Nabor Carrillo Flores, la presidencia del Comité Organizador pasó al ingeniero Enrique Tamez, y Luis Ramírez de Arellano aceptó el demandante puesto de secretario del Comité. Superando todo tipo de dificultades, Luis Ramírez de Arellano logró que ese congreso fuera un gran éxito que ha dejado un recuerdo inolvidable entre los miembros de la Sociedad Internacional. Durante el periodo 1971-1972, el ingeniero y catedrático tuvo también una participación destacada en las actividades de la comunidad geotécnica nacional como vicepresidente de la III Mesa Directiva (1971-1972) de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, siendo presidente el ingeniero Alfonso Rico Rodríguez. Su actividad como investigador y maestro no constituyó un obstáculo para que, paralelamente, Luis Ramírez de Arellano se involucrara directamente en el diseño y construcción de múltiples obras geotécnicas de gran importancia para el país. De 1960 a 1969 colaboró con la oficina de Mecánica de Suelos de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), y de 1969 a 1975 encabezó el Departamento de Estudios Experimentales (hoy GEIC) de la misma CFE. Durante este largo periodo, se encargó de la supervisión técnica de las presas a cargo de la comisión. Con Raúl J. Marsal realizó investigaciones profundas sobre las propiedades de los materiales granulares recurriendo a equipos de laboratorio de gran tamaño diseñados en el país. Ramírez de Arellano se interesó particularmente en la compresibilidad de los materiales granulares evaluada en un odómetro gigante de 1 m2 de sección transversal para materiales con partículas de hasta 20 cm de diámetro. Otro tema de investigación del grupo de Marsal fue la evaluación in situ del comportamiento mecánico de presas de tierra mediante instrumentos novedosos en cuyo diseño Luis Ramírez de Arellano intervino con gran creatividad. Con los resultados obtenidos por Marsal, Ramírez de Arellano y un grupo de investigadores de la UNAM y de ingenieros de la CFE condujeron a modificar profundamente los criterios de diseño de presas de tierra y enrocamientos aceptados en escala mundial. Por la publicación, en junio de 1967, de un destacado artículo técnico sobre el comportamiento de la presa El Infiernillo, Raúl J. Marsal y Luis Ramírez de Arellano recibieron el premio Middlebrooks 1968 de la American Society of Civil Engineers de Estados Unidos. Muchos de los resultados obtenidos respecto a estos temas fueron posteriormente publicados en el libro Presas de tierra y enrocamientos (1983), editado por Marsal y Daniel Reséndiz, siendo Luis Ramírez de Arellano uno de los coautores. Esta obra ha sido utilizada como libro de texto en universidades nacionales, latinoamericanas y europeas. Además de la presa El Infiernillo (López Mateos), Ramí- rez de Arellano participó en la planeación y construcción de numerosas obras hidroeléctricas, entre las que destacan Malpaso (Nezahualcóyotl), La Angostura (Belisario Domínguez) y Chicoasén (Moreno Torres). Él evocaba con un orgullo particular la audacia con la que se realizó bajo su dirección el dificultoso cierre de los túneles de desvío de la presa La Angostura.
En 1976 fue nombrado coordinador ejecutivo de la planta Río Escondido (Coahuila), la primera gran planta carboeléctrica del país (1,200 MW) construida por la CFE. A pesar de presentar dificultades e innovaciones técnicas importantes, incluyendo la construcción de un estanque de enfriamiento de 300 ha, la obra fue llevada a buen término en el plazo previsto. Este gran éxito fue reconocido al ser nombrado Luis Ramírez de Arellano subdirector de Construcción de la CFE en 1980. Desde ese año y hasta 1983 fue responsable de la Coordinación de Desarrollos Carboeléctricos de la CFE, y entre 1983 y 1984 ocupó, durante un periodo de año y medio, la dirección del Proyecto Nucleoeléctrico Laguna Verde. En febrero de 1989 fue nombrado gerente de la Coordinación de Grandes Proyectos (Guadalajara y Monterrey) de la Comisión Nacional del Agua (Conagua). De 1989 a 1995 supervisó la construcción de las presas El Cuchillo (Nuevo León) y Calderón (Jalisco), y del acueducto CalderónGuadalajara. De marzo de 1995 a octubre de 1996 ocupó el puesto de jefe del Consejo Consultivo Técnico de la Subdirección General Técnica de la Conagua. En los años siguientes, hasta 2001, su actividad se desarrolló dentro de la misma Conagua como asesor del director general, gerente técnico de la Coordinación de Proyectos para Suministro de Agua y Saneamiento del Valle de México y asesor del subdirector general de Programación. De mayo de 2001 a septiembre de 2002, Luis Ramírez de Arellano aceptó un nuevo reto: asesorar al director general de Aeropuertos y Servicios Auxiliares en la evaluación, junto con el Instituto de Ingeniería de la UNAM, de la problemática geotécnica existente para la construcción de un nuevo aeropuerto para la capital mexicana en los sitios de Texcoco y Tizayuca. El proyecto no llegó a realizarse en ese momento, pero el dinamismo de Luis Ramírez de Arellano contribuyó a dejar un acervo técnico sólido que resulta de gran utilidad en la actualidad, al retomarse los estudios para el aeropuerto en la zona federal del ex Lago de Texcoco. De 2006 a 2013 siguió activo, a pesar de sus incipientes problemas de salud, como asesor del ingeniero Eugenio Laris en la CFE, hasta su fallecimiento ocurrido el 13 de agosto de 2013. La Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica rindió un sentido homenaje a Luis Ramírez de Arellano en su Asamblea General del 18 de febrero de 2014 en presencia de sus familiares y amigos, con presentaciones emotivas de Enrique Santoyo Villa, Juan Jacobo Schmitter y Gabriel Auvinet Guichard