Vol. 13/ Núm. 3 2026 pág. 627
https://doi.org/
10.69639/arandu.v13i3.2418
Metodologías para la evaluación de la integridad estructural
de infraestructuras civiles en la industria del petróleo y gas:
una revisión sistemática de la literatura científica

Methodologies for Assessing the Structural Integrity of Civil Infrastructure in the Oil

and Gas Industry: A Systematic Review of the Scientific Literature

Lesly Mishell González Boada

https://orcid.org/0009-0004-1782-9867

Universidad Estatal Península De Santa Elena

Facultad De Ciencias De La Ingeniería Instituto De Postgrado

Artículo recibido: 10 julio 2026- Aceptado para publicación:16 agosto 2026

Conflictos de intereses: Ninguno que declarar.

RESUMEN

La evaluación de la integridad estructural constituye un componente relevante para preservar la
seguridad y continuidad operativa de las infraestructuras vinculadas con la industria del petróleo
y gas. El estudio tuvo como objetivo analizar las metodologías utilizadas para evaluar la
integridad estructural mediante una revisión sistemática de la literatura científica. Se aplicó un
enfoque cualitativo, alcance descriptivo-documental y diseño no experimental, siguiendo las
directrices PRISMA 2020 para la identificación, cribado, elegibilidad e inclusión de
publicaciones. La revisión consideró 15 artículos científicos seleccionados según criterios de
pertinencia temática, periodo de publicación y relación con las metodologías de evaluación
estructural. Los hallazgos identificaron cinco líneas principales: elementos finitos, modelos
semiempíricos, métodos probabilísticos, análisis estadístico e inteligencia artificial. La corrosión
representó el mecanismo de deterioro con mayor presencia en los estudios, mientras la presión de
falla, resistencia residual, confiabilidad y vida útil figuraron entre los principales parámetros
analizados. Los elementos finitos mostraron amplia aplicación para representar defectos y
estudiar la respuesta estructural de tuberías. Los métodos probabilísticos incorporaron
incertidumbres asociadas con las variables de evaluación, mientras las redes neuronales y el
aprendizaje automático se orientaron hacia la detección de fallas y predicción del comportamiento
estructural. La revisión identificó una tendencia hacia métodos híbridos que integran simulación,
información de inspección, confiabilidad e inteligencia artificial para apoyar la gestión de
integridad de infraestructuras del sector.

Palabras clave: integridad estructural, industria petrolera, corrosión, elementos finitos,
inteligencia artificial
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ABSTRACT

Structural integrity assessment is a relevant component for preserving the safety and operational

continuity of infrastructure associated with the oil and gas industry. The study aimed to analyze

the methodologies used to assess structural integrity throug
h a systematic review of the scientific
literature. A qualitative approach, descriptive
-documentary scope, and non-experimental design
were applied, following the PRISMA 2020 guidelines for the identification, screening, eligibility,

and inclusion of publi
cations. The review considered 15 scientific articles selected according to
thematic relevance, publication period, and relationship with structural assessment

methodologies.
The findings identified five main approaches: finite element methods, semi-
empirical models, probabilistic methods, statistical analysis, and artificial intelligence. Corrosion

was the most frequently addressed deterioration mechanism, while failure pressu
re, residual
strength, reliability, and service life were among the main paramete
rs analyzed. Finite element
methods were widely applied to represent defects and examine the structural response of

pipelines. Probabilistic methods incorporated uncertainties associated with assessment variables,

while neural networks and machine learning
focused on failure detection and structural behavior
prediction. The review identified a trend toward hybrid methods that integrate simulation,

inspection data, reliability, and artificial intelligence to support infrastructure integrity

management in the
oil and gas sector.
Keywords:
structural integrity, oil industry, corrosion, finite elements, artificial intelligence
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INTRODUCCIÓN

La industria del petróleo y gas requiere una amplia infraestructura para desarrollar las
actividades de extracción, transporte, almacenamiento y procesamiento de hidrocarburos. Dentro
de estos sistemas se encuentran ductos terrestres o submarinos, plataformas costa afuera, tanques
de almacenamiento, cimentaciones, estructuras metálicas e instalaciones de procesamiento
expuestas a condiciones operativas exigentes. Los periodos prolongados de servicio pueden
favorecer la aparición de daños capaces de reducir la resistencia de los componentes.
(Bhushan
& Tewari, 2023)
señalan que la detección y localización temprana de alteraciones estructurales
constituyen aspectos relevantes dentro del monitoreo de ductos, debido a la necesidad de
reconocer defectos antes de alcanzar condiciones que comprometan la operación.

La corrosión representa uno de los principales mecanismos asociados con la pérdida de
integridad en infraestructuras destinadas al transporte de hidrocarburos. Este fenómeno produce
reducción del espesor del material, alteraciones geométricas o concentraciones de esfuerzos que
pueden disminuir la capacidad resistente de los componentes afectados. La corrosión puede
presentarse de forma uniforme o localizada, tanto en superficies internas como externas, mientras
otros factores relacionados con presión, soldaduras, propiedades del material o condiciones
ambientales pueden intervenir en el deterioro.
(Velázquez et al., 2022) estudiaron defectos de
corrosión interna localizada en tuberías de petróleo y gas mediante datos obtenidos de
inspecciones. Los autores analizaron las características estadísticas de estos defectos, aspecto
relevante para establecer la condición de las tuberías a partir de las pérdidas de material
identificadas.

La evaluación de la integridad estructural constituye un recurso para establecer las
condiciones de servicio de una infraestructura, identificar posibles daños y estimar su capacidad
resistente. Las metodologías disponibles incluyen inspección visual, ensayos no destructivos,
monitoreo estructural, análisis de corrosión, modelos determinísticos, métodos probabilísticos,
estudios de confiabilidad o simulaciones mediante elementos finitos.
(Bhushan & Tewari, 2023)
exponen diversas técnicas aplicadas al monitoreo de ductos de petróleo y gas, entre ellas sensores,
sistemas ópticos, procesamiento de señales y tecnologías de detección. La elección del
procedimiento depende del defecto estudiado, las características de la estructura, las condiciones
de operación o el nivel de información requerido.

Los métodos numéricos ocupan un lugar relevante dentro de estas evaluaciones debido a
las posibilidades que ofrecen para representar el comportamiento de estructuras con pérdidas de
material. El método de elementos finitos permite analizar variables relacionadas con esfuerzos,
deformaciones, presión de falla o capacidad resistente mediante modelos que reproducen
diferentes condiciones estructurales.
(Cabral et al., 2022), desde Brasil, estudiaron tuberías
afectadas por corrosión mediante modelos de elementos finitos basados en el River-Bottom
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Profile. La propuesta utiliza información asociada con la geometría irregular del defecto para
representar las pérdidas de material, lo cual aporta una alternativa ante modelos sustentados en
geometrías simplificadas.

Otro componente de interés corresponde al tratamiento de la incertidumbre presente
durante la evaluación estructural. Las dimensiones de los defectos, propiedades mecánicas del
material, tasas de corrosión o cargas operativas pueden presentar variaciones capaces de modificar
las estimaciones de seguridad.
(Estrella, 2023), investigador vinculado con instituciones
brasileñas, abordaron la evaluación probabilística de tuberías con corrosión compleja mediante
información del perfil del defecto. El análisis incorporó criterios de confiabilidad para estudiar la
influencia de las pérdidas de material sobre la seguridad de las tuberías, considerando la
incertidumbre asociada con los parámetros empleados en la evaluación.

Los enfoques probabilísticos aportan una perspectiva distinta respecto de los métodos
determinísticos utilizados para valorar defectos por corrosión. La profundidad máxima de una
pérdida de material no siempre representa la geometría completa del daño ni permite describir
todas las condiciones relacionadas con la resistencia del componente. Las variaciones derivadas
de la medición, extensión o evolución del defecto pueden modificar la estimación de la capacidad
estructural.
Khan et al., (2021) analizaron información procedente de inspecciones de tuberías de
petróleo y gas en México, mediante un estudio estadístico de defectos internos causados por
corrosión. Este tipo de análisis aporta información para caracterizar la distribución del daño e
incorporar la variabilidad de los defectos dentro de los procesos de evaluación.

La incorporación de inteligencia artificial y aprendizaje automático constituye otra línea
identificada dentro de la gestión de integridad. Estas herramientas permiten procesar información
procedente de inspecciones, registros de operación o mediciones de variables estructurales con el
fin de reconocer patrones vinculados con el deterioro.
Lana et al., (2024) realizaron una revisión
sistemática sobre aplicaciones de aprendizaje automático en la evaluación de tuberías corroídas
utilizadas por la industria del petróleo y gas. El estudio identificó diferentes modelos predictivos
orientados a estimar parámetros vinculados con la condición de las tuberías, lo que evidencia la
incorporación de herramientas computacionales dentro de los procedimientos de evaluación.

La variedad de metodologías disponibles representa un desafío para seleccionar
procedimientos acordes con las características de una infraestructura. Los ensayos no destructivos
permiten localizar o dimensionar determinados defectos, mientras los elementos finitos aportan
información acerca de la respuesta mecánica de los componentes. Los métodos probabilísticos
incorporan la incertidumbre presente en las variables de evaluación, a diferencia del monitoreo
estructural, que facilita el seguimiento de cambios durante la etapa de servicio. Estas diferencias
indican que las metodologías responden a objetivos particulares, por lo cual resulta necesario
examinar sus alcances, aplicaciones y limitaciones dentro de la industria del petróleo y gas.
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La literatura científica presenta diferencias en los fundamentos, variables, técnicas y
alcances utilizados para determinar la condición estructural. Parte de los estudios se orienta hacia
la detección o caracterización de defectos, mientras otros trabajos estiman presión de falla,
capacidad residual, probabilidad de falla o evolución del deterioro. Otra línea incorpora sensores,
herramientas computacionales o modelos de aprendizaje automático. La diversidad de enfoques
dificulta establecer una visión organizada acerca de las metodologías utilizadas, sus campos de
aplicación, ventajas o limitaciones. Una revisión sistemática permite reunir esta evidencia
mediante criterios definidos de búsqueda, selección y análisis de publicaciones científicas.

El objetivo de la revisión sistemática consiste en analizar las metodologías utilizadas para
evaluar la integridad estructural de infraestructuras civiles vinculadas con la industria del petróleo
y gas mediante la literatura científica publicada desde 2021, considerando métodos de inspección,
monitoreo estructural, modelación numérica, análisis probabilístico y herramientas
computacionales, con atención a sus aplicaciones, ventajas, limitaciones y líneas de desarrollo. El
análisis permitirá organizar los enfoques reportados en la literatura, establecer sus principales
características e identificar áreas que requieren mayor atención dentro de la evaluación de
infraestructuras destinadas al sector de hidrocarburos.

MATERIALES Y MÉTODOS

La revisión se desarrolló desde un enfoque cualitativo, con alcance descriptivo-documental
y diseño no experimental, orientado al análisis de publicaciones científicas relacionadas con las
metodologías empleadas para evaluar la integridad estructural de infraestructuras civiles
asociadas con la industria del petróleo y gas. El estudio adoptó los principios de una revisión
sistemática de la literatura, debido a que este diseño permite localizar, seleccionar, organizar y
examinar evidencia científica mediante criterios establecidos antes del proceso de análisis. La
metodología se estructuró a partir de las directrices PRISMA 2020, utilizadas para aportar
claridad al proceso de identificación, depuración, elegibilidad e inclusión de los documentos.

La búsqueda bibliográfica consideró artículos publicados entre 2021 y 2025, periodo
definido para concentrar el análisis en aportes actuales sobre evaluación de integridad estructural.
Se consultaron las bases de datos Scopus, Web of Science, ScienceDirect y SciELO, debido a su
cobertura de publicaciones vinculadas con ingeniería civil, ingeniería estructural, materiales,
corrosión, confiabilidad e industria de hidrocarburos. Google Scholar se empleó de forma
complementaria para localizar documentos que pudieran estar indexados en otras fuentes. El
proceso de búsqueda se realizó durante agosto de 2025.

La estrategia de búsqueda empleó términos en español e inglés relacionados con el objeto
de estudio.
Entre los descriptores se consideraron: structural integrity, structural integrity
assessment
, oil and gas infrastructure, oil and gas pipelines, pipeline integrity, structural health
monitoring
, corrosion assessment, non-destructive testing, finite element analysis, reliability
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analysis
, civil infrastructure, así como sus equivalentes en español. Los términos se combinaron
mediante los operadores booleanos AND y OR para ampliar o delimitar los resultados de acuerdo
con las características de las bases consultadas.
Una expresión general de búsqueda correspondió
a:
("structural integrity" OR "structural integrity assessment") AND ("oil and gas" OR pipeline)
AND (assessment OR monitoring OR inspection OR corrosion)
.
La población documental estuvo integrada por publicaciones científicas relacionadas con
evaluación, diagnóstico, monitoreo o predicción de la integridad estructural de infraestructuras
utilizadas en el sector petrolero y gasífero. La muestra estuvo constituida por los artículos que
cumplieron los criterios de elegibilidad definidos para la revisión. La selección fue de tipo
intencional documental, puesto que la incorporación de los estudios dependió de su relación con
el tema, periodo de publicación, disponibilidad del texto completo y pertinencia metodológica.

Los criterios de inclusión contemplaron artículos originales o de revisión publicados entre
2022 y 2026; documentos procedentes de revistas científicas; publicaciones en español, inglés o
portugués; investigaciones relacionadas con ductos, plataformas, estructuras metálicas, sistemas
de almacenamiento u otras infraestructuras civiles del sector de petróleo y gas; estudios que
abordaran métodos de inspección, ensayos no destructivos, monitoreo estructural, corrosión,
elementos finitos, confiabilidad, métodos probabilísticos o herramientas computacionales. Se
admitieron estudios internacionales debido a la naturaleza global del sector, aunque se otorgó
atención a publicaciones desarrolladas por investigadores latinoamericanos.

Los criterios de exclusión abarcaron documentos publicados antes de 2021, tesis, libros,
capítulos de libros, actas sin publicación en revista científica, documentos duplicados, trabajos
sin acceso al texto requerido para efectuar el análisis y publicaciones alejadas del objeto de
estudio. Se descartaron investigaciones centradas en procesos químicos, productivos o
económicos de la industria petrolera cuando no presentaban relación con la evaluación de
integridad estructural. Los documentos que mencionaban infraestructura petrolera sin desarrollar
una metodología de evaluación, inspección, monitoreo o análisis estructural quedaron fuera de la
muestra.

El proceso de selección se organizó en cuatro fases acordes con PRISMA 2020:
identificación, cribado, elegibilidad e inclusión. Durante la identificación se recopilaron los
registros obtenidos mediante las bases seleccionadas. El cribado permitió eliminar duplicados y
revisar títulos o resúmenes para descartar publicaciones sin relación directa con el tema. La fase
de elegibilidad se apoyó en la lectura del texto completo para comprobar el cumplimiento de los
criterios establecidos. La fase de inclusión reunió los artículos que conformaron la muestra
definitiva para la síntesis de la evidencia.

La recolección de información se efectuó mediante una matriz de revisión documental
diseñada para registrar de forma homogénea los datos relevantes de los artículos seleccionados.
Las categorías contempladas fueron: autor, año de publicación, país, tipo de infraestructura,
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metodología de evaluación, técnica de inspección o monitoreo, mecanismo de deterioro
estudiado, herramienta computacional, variables estructurales analizadas, principales hallazgos,
ventajas del método y limitaciones señaladas por los autores. Esta organización permitió comparar
los procedimientos utilizados e identificar tendencias dentro de la literatura seleccionada.

El análisis de la información siguió una síntesis cualitativa de contenido. Los artículos se
agruparon de acuerdo con la metodología predominante: ensayos no destructivos, monitoreo de
salud estructural, evaluación de corrosión, modelación mediante elementos finitos, análisis de
confiabilidad, métodos probabilísticos e inteligencia artificial. Se examinaron las características
de aplicación de estos enfoques, el tipo de infraestructura evaluada, las variables utilizadas, sus
aportes y restricciones. La comparación entre estudios permitió establecer coincidencias,
diferencias y áreas con menor desarrollo dentro de la producción científica seleccionada.

Debido al carácter documental de la revisión, no se trabajó con participantes humanos ni
se aplicaron encuestas, entrevistas o procedimientos experimentales de campo. La unidad de
análisis estuvo constituida por artículos científicos publicados en las fuentes seleccionadas. La
trazabilidad del proceso se mantuvo mediante el registro de las estrategias de búsqueda, criterios
de elegibilidad, cantidad de documentos identificados y causas de exclusión, información que
puede representarse mediante el diagrama de flujo PRISMA 2020
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Figura 1

Diagrama de flujo del proceso de selección de estudios según PRISMA 2020

Nota. Proceso de selección de los 15 artículos incluidos en la revisión.

La Figura 1 presenta el proceso de selección de los estudios mediante las fases
establecidas por PRISMA 2020. Se identificaron 154 registros en las bases de datos consultadas,
los cuales fueron depurados mediante la eliminación de duplicados, revisión de títulos y
resúmenes, además de la evaluación del texto completo. Este procedimiento permitió seleccionar
15 artículos científicos que cumplieron los criterios establecidos para la revisión sistemática.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La revisión de los 15 artículos permitió identificar diferencias en los procedimientos
utilizados para valorar la integridad estructural de tuberías vinculadas con la industria del petróleo
y gas. Los estudios seleccionados se concentran en cinco líneas principales: elementos finitos,
modelos semiempíricos, análisis probabilístico, métodos estadísticos e inteligencia artificial. La
corrosión constituye el deterioro con mayor presencia dentro de la muestra, mientras la presión
de falla, capacidad resistente, confiabilidad o vida útil figuran entre los parámetros empleados
para establecer el estado de los componentes.