UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA CD. MENDOZA, VER. PARA ACREDITAR LA EXPERIENCIA RECEPCIONAL DE LA CARRERA INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA TITULO DEL TEMA: “ANÁLISIS DE INTEGRIDAD DE DUCTOS” MODALIDAD: MONOGRAFÍA PRESENTA: CINDY MONSERRAT CORTES CARRIÓN ASESOR: M.C. VICTORINO JUÁREZ RIVERA CD. MENDOZA., VER. FECHA:SEPTIEMBRE, 2011 DEDICATORIAS A DIOS: Gracias a Dios por darme la familia que tengo y, la oportunidad de poder de estudiar, y la fortaleza necesaria para terminar mi carrera, así como para seguir adelante en cada aspecto de mi vida y hacer de mí una persona de bien. Gracias al Ing. Ramón de la Hoz quien me ayudó mucho en la realización de esta monografía. Y a quien le agradezco su confianza. A MIS PADRES: Lázaro Cortez y Josefina Carrión Gracias por darme la oportunidad de ser alguien en la vida, y darme las armas para defenderme en un futuro. Porque a pesar de mis errores han estado conmigo. Los amo y siempre será así. Hoy les dedico este logro, que es suyo. A MIS HERMANOS: Miguel Ángel y Juan Carlos Quienes fueron mis ejemplos a seguir y me guiaron por el buen camino. Porque siempre fueron excelentes hijos y estudiantes, y fueron mi inspiración a querer ser como ellos y no me arrepiento. Espero que se sientan orgullosos de mí. A MIS MAESTROS: Sobre todo a mi asesor el Ing. Victorino Juárez Rivera porque siempre confió en mí y me alentó a seguir adelante con este proyecto. Pero también les doy las gracias a todos mis profesores que tanto quiero y admiro, y que me llevo lo mejor de cada uno y espero honrarlos con orgullo fuera delas aulas de la UV. Análisis de Integridad de Ductos Índice Página Introducción Generalidades i iii Capítulo 1. Introducción a los Ductos aplicados al Análisis de Integridad. 1.1 Definición ducto 1.2 Tipos de ductos 1.3 Definición de diablo (vehículo inteligente de inspección interna) 1.3.1 Tipos de diablos 1.4 Trampa diablo 1.4.1Tipos de trampa diablo 3 4 5 7 12 13 Capítulo 2. Pruebas Destructivas y No Destructivas 2.1 Pruebas destructivas y No destructivas 2.2 Clasificación de Pruebas No Destructivas 2.2.1 Inspección superficial 2.2.1.1 Inspección visual 2.2.1.2 Líquidos penetrantes 2.2.1.3 Partículas magnéticas 2.2.1.4 Corriente de Eddy 2.2.2 Inspección volumétrica 2.2.2.1 Radiografía industrial 2.2.2.2 Ultrasonido Industrial 2.2.2.3 Radiografía neutrónica 2.2.2.4 Emisión acústica 2.2.3 Inspección de hermeticidad 18 19 20 21 21 23 24 25 26 27 30 31 32 Capítulo 3. Equipos de inspección y limpieza de ductos 3.1 Equipos de limpieza de ductos 3.1.1 Equipos de limpieza de copas 3.1.2. Cepillos e imanes 3.2 Equipos de placas calibradoras 3.3 Equipos para detectar la geometría interna 3.3.1 Unidad de odómetros y dippers 3.3.2 Unidad MDS (sensor electromagnético de distancia) 35 36 39 40 42 42 44 2 Corrosión en ductos de transporte por hidrocarburos 4. Detección de corrosión y defectos.1 Por su evolución 4.5 Análisis de integridad mecánica (AIM) 5.5 Unidades de sensores 3. Análisis de Integridad de Ductos 6.6 Procedimiento general del análisis de integridad 101 6.1 Corrosión generalizada de tipo atmosférico 4.10 Análisis determinístico 112 6.1.1.3 Protección catódica 5.3 Corrosión localizada por picaduras 4.2.5 Corrosión – erosión 4.Análisis de Integridad de Ductos 3.3.3 Desgaste 4.3.4 Inspección con equipo instrumentado 5.9 Métodos de análisis de integridad 111 6.3 Principios del análisis de integridad 88 6.4 Mecánica de la fractura aplicada al análisis de Integridad 91 6.2 Corrosión generalizada de tipo galvánico 4.2.1 Clasificación de defectos 4.2.6 Análisis de riesgo 69 73 75 77 80 81 Capítulo 6. Análisis de Integridad de Líneas Inspeccionables con Equipo Instrumentado 113 .3.2 Protección interior a bases de inyección de inhibidores de corrosión 5.1.4 Corrosión microbiológica (Corrosión asistida por bacterias) 4.4 Equipos de mapeo y geometría interna de alta resolución 3.4 Por su comportamiento mecánico 4.3 Equipos de mapeo y geometría interna 3.8Clasificación de anomalías en ductos en función de su severidad 106 6.6 Agrietamiento inducido por corrosión 4.2.5 Criterios del análisis de integridad 96 6.3.1.7 Criterios de severidad de defectos 104 6.2.2 Por su Origen 4.2.1 Desgaste por erosión 53 53 54 55 56 58 58 60 62 62 64 65 65 66 Capítulo 5.1 Protección mecánica exterior 5. 4. Análisis y protecciones en los ductos 5.1.10.4 Equipo para la detección de corrosión circunferencial 45 47 48 50 Capítulo 4.2 Deterioro de componentes estructurales 86 6.3 Por su Geometría 4.1 Fundamentos del análisis de Integridad 84 6. 2.12 Análisis de flexibilidad 114 118 119 Conclusiones Glosario Bibliografía Anexos (Video) 125 127 138 .Análisis de Integridad de Ductos 6.11 Análisis probabilístico 6. Análisis de Integridad de líneas No Inspeccionables con EquipoInstrumentado (Muestral) 6.10. cereales.Análisis de Integridad de Ductos INTRODUCCION Una tubería es un conducto de sección circular y longitud variable que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. etcétera. sólido y gaseoso. Cuando la tubería transporta agua en forma continua se le llama acueducto. Esto. PVC. y esto será por medio de vehículos inteligentes de inspección interna. por mencionar a grandes rasgos. es decir. cemento. cemento. cuando el líquido transportado es petróleo. los análisis de integridad de ductos adecuados para determinar su corrección mediante la cual será por medio de estudios específicos alos ductos. con el único objetivo de poder prevenir catastróficos accidentes. los tipos de tuberías principales ocupados en Petróleos Mexicanos (PEMEX). se adecúan a este sistema: hormigón. Cuando el fluido transportado es gas. Se suele elaborar con materiales muy diversos como metales. i . documentos encapsulados. este puede ser desde materiales en estado líquido. También es posible transportar mediante tubería materiales que. Existen diferentes tipos de tuberías respecto a la función para la que se requiera pero esta monografía se refiere específicamente a tuberías que transportan hidrocarburos. Si hablamos del material que se puede transportar en una tubería. si bien no son un fluido. De la misma manera se explica. se utiliza la denominación específica de gasoducto. que en los últimos años PEMEX ha sido protagonista por falta de inspección a los sistemas de ductos periódicamente. se utiliza la denominación específica de oleoducto. y elevar el potencial de uso de cada uno de los ductos. así como para poder dar mantenimiento a fin de prevenir accidentes.además de cuidar el medio ambiente. y debe cumplir con las normas y reglamentos impuestos por la ley. Por medio del análisis de integridad. ii .todo esto. perdidas.Análisis de Integridad de Ductos que nos permitirán definir el daño contenido en un sistema de ductos. puede determinar el estado físico en el que se encuentra los sistemas de ductos. El análisis de integridad es un tema interesante que nos permite explorar la manerade mantener seguro un sistema de ductos sin riesgo. Cabe mencionar que Pemex siendo la empresa más importante en México de exportación de hidrocarburos. por lo tanto. ya que este tipo de inspección es nombrada un tipo de prueba no destructiva que permite al operador mantener el rendimiento máximo de operación a los que el ducto puede someterse sin falla de operación y tener contacto directo con los ductos. con el fin de prevenir algún accidente y corregir el daño obtenido en los resultados de dichos estudios para el aprovechamiento máximo en el uso de estos sistemas de hidrocarburos. Las pérdidashumanas y monetarias por causa de fallas en los ductos. tiene gran importancia en el desarrollo del país. la presión que en ésta recae es grande. son grandes cada año. En las estructuras o tuberías de acero enterradas o sumergidas. y es un indeseable fenómeno que elimina la belleza y naturaleza de los metales. además de que acorta la vida útil de los objetos. debe protegerse catódicamente en toda su longitud. En esta monografía se abarcará los principios y métodos utilizados para el mantenimiento y prevención de las tuberías. éste último consiste en obligar a la estructura a funcionar como cátodo en una celda de corrosión. inhibidores de corrosión y los sistemas de protección catódica. a menos que se tenga un estudio técnico que indique que deba utilizarse otro tipo de protección adicional al recubrimiento dieléctrico. La protección catódica es uno de los métodos más efectivos para el control de la corrosión de estructuras enterradas o sumergidas. Existen métodos para prevenir y controlar la corrosión. como las barreras físicas. mediante la modificación de factores electroquímicos. Así como también se enfocará más al estudio de los ductos utilizados en la industria petroquímica. el tipo y velocidad de corrosión en una estructura en contacto con el suelo o con los diferentes ambientes que la rodean. y es por esto necesario fijar los parámetros normativos de éstos sistemas. producidas por diferentes causas que inciden en el deterioro del metal. existen muchas formas de corrosión.Análisis de Integridad de Ductos GENERALIDADES Cuando se habla de corrosión esta es conocida comúnmente como el óxido. iii . de acuerdo con los criterios establecidos. Diversos factores afectan sustancialmente. Cualquier ducto o estructura mencionada en esta norma. CAPITULO 1 . 2 . empresa dedicada al manejo de hidrocarburos por medio de tuberías a lo largo de todo el territorio mexicano . “Con esta nueva cultura de mantenimiento se pretende proporcionar el mantenimiento requerido físicamente por los ductos como resultado de inspecciones previas y no el mantenimiento convencional basado en normas conservadoras. los tipos de trampas.Análisis de Integridad de Ductos CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN A LOS DUCTOS APLICADOS AL ANÁLISIS DE INTEGRIDAD.además explica los principales componentes en un sistema de tuberías. ya sea líquido o gas. pág. como son: trampas diablo. y todolo que se utiliza en la inspección de los ductos. su diseño. con esta metodología. tipos de diablos. así como tambiéndel mantenimiento de las tuberías que transportan algún tipo de fluido. III Marco teórico del análisis de integridad.” (Cap. la administración del mantenimiento ha evolucionado de la confrontación de una norma o código. 37) Este capítulo presenta las tuberías y sus adaptaciones aplicadas en PEMEX. a un sistema dinámico de alto nivel técnico que permite una mayor precisión en las evaluaciones y por tanto mayor eficiencia del mantenimiento. 3 . por medio del cual servirá para la transportación hidrocarburos (Líquidos o Gases). Un sistema de ductos está compuesto de diferentes componentes tales como: válvulas. espárragos. etcétera.1 Definición de ducto. esta tubería puede estar por fuera o por dentro de la tierra. Tubería que permite transportar agua u otros fluidos entre 2 puntos.1.cobre. crudo o gas . etc. polipropileno. PVC. acero.como se muestra en la figura no. plomo.Análisis de Integridad de Ductos 1. polietileno de alta densidad (PEAD).otros materiales que pueden utilizarse en la construcción de ductos es el hierro fundido. hormigón. Fig. dispositivos de seguridad o alivio..Un ducto suele construirse de diversos materiales en función al uso para el cual sea solicitado. Suele utilizarse el Poliéster Reforzado con fibra de vidrio (PRFV) que principalmente es usado por PEMEX para la construcción de los ductos que transportaran hidrocarburos. latón.1 Ejemplo de un ducto. accesorios. bridas. etc. bombeo. es necesario definir algunos tipos de ductos.2 Tipos de ductos Determinar los tipos de ductos que se pueden encontrar es importante para tener un conocimiento más abierto de lo que se está analizando. entre estaciones y/o plantas para su proceso. Es el ducto que colecta aceite y/o gas y agua de los pozos productores para su envío a una batería o estación de separación. Ducto sumergido. compresión y almacenamiento.” (NFR-030PEMEX-2006) 4 . Ducto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los extremos tiene restricción o limitación para permitir deformaciones axiales. Ducto de recolección. Ducto no restringido. río. Ducto de transporte. lago. Es aquel ducto terrestre que está alojado bajo la superficie del suelo. “Para introducirnos un poco más en el tema. como son: Ducto enterrado.Análisis de Integridad de Ductos 1. Es la tubería que conduce hidrocarburos en una fase o multifases. Ducto o tramo de tubería que no tiene restricción axial y por tanto permite las deformaciones axiales.) o enterrado en él. Es aquel ducto terrestre que debido a su trayectoria puede encontrarse sobre el lecho de un cuerpo de agua (pantano. Ducto restringido. laguna. 1.Análisis de Integridad de Ductos Los diferentes tipos de ductos deberán ser seleccionados de acuerdo a un estudio previo del medio en el que se planea instalar el ducto.2.3 Definición de diablo (vehículos inteligentes de inspección interna) Equipo instrumentado y de limpieza que se utiliza comúnmente en las estructuras que transportan hidrocarburos. Además del diseño y los materiales que se deben utilizar. DIABLO DE LIMPIEZA: Es un dispositivo para limpieza. para el análisis de integridad y limpieza o simplemente mantenimiento. y es necesario definirlos. dobleces u ovalamientos en el ducto. Diablos de limpieza. eliminar aire y para verificar dimensiones interiores del tubo. Fig.1. de los cuales se definirán los más importantes: DIABLO: Dispositivo con libertad de movimiento que es insertado en el ducto. DIABLO GEÓMETRA: Dispositivo que se utiliza para verificar la existencia de abolladuras. “Los vehículos inteligentes de inspección interna son llamados comúnmente como diablos y existen diferentes tipos. para realizar funciones operacionales de limpieza e inspección. 5 . Su propósito es verificar que el diablo instrumentado pase a lo largo de todo el ducto. Fig. 1.Análisis de Integridad de Ductos Fig. Diablo simulador Dummy 6 . Diablo geómetra DIABLO SIMULADOR (DUMMY): Equipo de peso y longitud equivalente a la del diablo instrumentado.3.1.4. superficie abrasiva.” (García. esferas. Existen 2 tipos principales de diablos: Los diablos de limpieza y los diablos instrumentados de los cuales mencionados anteriormente tienen subdivisiones en otros más específicos pero cada uno con una función diferente. 1. a) Diablos de Limpieza “La función de la corrida de limpieza es la de mejorar y mantener limpia la superficie interna de los tubos. págs. poliuretano.Análisis de Integridad de Ductos La dependencia que tenga a su cargo el mantenimiento de ductos. cepillos. espuma. semi-rígido. los hay de navajas. etc. debe contar con las herramientas y equipo especializado. removiendo y eliminando los contaminantes y depósitos. Hay una gran variedad de tipos de Diablos en el mercado. copas.3. así como sus ventajas y limitaciones. para los trabajos que sean necesarios.1 Tipos de diablos. que facilita al operario su mantenimiento con el fin también de poder continuar trabajando seguro mediante las normas establecidas. las cuales mencionaremos a continuación. con diferentes capacidades de limpieza. 2010. 7 . 50) Existen una gran variedad de diablos y cada uno tiene una función diferente. gas. Compatibilidad con el fluido. La posibilidad de que pase los segmentos del ducto y accesorios que pudiesen tener reducciones. La presión normal y máxima del fluido disponible para diablo. se toman en cuenta tipo. serie y diámetro mínimo interior.Análisis de Integridad de Ductos El Ingeniero Especialista en corrosión seleccionará el más adecuado considerando: La capacidad del “diablo” para remover los contaminantes. Diámetro nominal de la tubería. Diámetro máximo y mínimo de la tubería. propulsar al 8 . etc. Para elegir el diablo que se debe utilizar para la limpieza en un ducto. El fluido que maneja la tubería. ya sea crudo. el radio mínimo y el ángulo máximo. se debe tomar en cuenta lo siguiente: Material de la tubería. Costo. La máxima distancia que va a recorrer. En las válvulas de compuerta por donde debe pasar el diablo. Tipo de curvas del ducto tomando en cuenta el diámetro interior. Los principios de operación son por ultrasonido y por modificación del campo magnético. Cabe mencionar que para aplicar el mantenimiento se debe considerar lo siguiente: Ductos a inspeccionar Se deberán inspeccionar los ductos que a juicio del usuario lo requieran y reúnan las condiciones para inspección como son: dimensiones de las trampas y las condiciones de operación para obtener las velocidades de desplazamiento requeridas por el “diablo”.Análisis de Integridad de Ductos b) Diablos Instrumentados Un importante recurso empleado en el mantenimiento a ductos (de reciente desarrollo). son los diablos instrumentados.1.5. cada uno tiene sus ventajas y limitaciones. El registro obtenido de la corrida de diablos nos proporcionará información que permitirá realizar actividades de mantenimiento preventivo con la oportunidad debida. Diablo instrumentado 9 . Fig. Los equipos cuya operación es a base de cambio en el flujo magnético presentan diferencias en la calidad de la información. Estos equipos no proporcionan el dimensionamiento del daño. en los que una falla del ducto no causa daños a personas o instalaciones y el acceso al ducto es fácil. pero tienen la limitante de operar exclusivamente en un medio líquido y requieren que la superficie interna del ducto esté limpia. o bien.Análisis de Integridad de Ductos Selección del equipo Existen “diablos” instrumentados geómetras empleados para detectar deformaciones. que al fallar pudieran causar daños graves en áreas urbanas y al entorno ecológico. Los de segunda generación o alta resolución dimensionan los daños y discriminan la corrosión exterior o interior. 10 . Los equipos cuya operación son a base de ultrasonido proporcionan información muy precisa. se recomiendan para inspecciona r ductos de difícil acceso. desérticas o agrícolas. defectos de construcción. obstrucciones en el ducto y cambios de espesor. Los de primera generación son más robustos y se recomiendan para ductos localizados en áreas aisladas. Pero sin lugar a dudas el factor determinante para la selección es el costo de la inspección. una vez limpio el ducto se le introduzca el diablo instrumentado. Corrida de “diablos” con placas calibradoras 4. Es importante mencionar que para llevar a cabo una corrida de diablo para la inspección de un ducto. todos o algunos de los siguientes pasos: 1. de la superficie del terreno.” (García. Corrida de “diablos” de limpieza 2. 11 . Corrida de “diablo” simulador (“dummy”) 6. Corrida de “diablos” de li mpieza magnético 3. informativa y restrictiva y de los sistemas de protección catódica. para dictar de inmediato los trabajos procedentes y conservar su buen estado. primero se debe de introducir el diablo polypig para verificar el diámetro del ducto. Págs.Análisis de Integridad de Ductos Acondicionamiento del ducto Además del acondicionamiento de las trampas de “diablos”. según el caso. Corrida de “diablos” geómetra 5. las áreas adyacentes a los derechos de vía. Corrida de “diablo” instrumentado La dependencia que tenga a su cargo el mantenimiento de ductos deberá establecer y cumplir programas para vigilar periódicamente las condiciones de la tubería. previamente a la inspección con el equipo instrumentado. después se introducen los diablos de limpieza. ya sean de discos o escobillas. el cual determinará el estado físico en el que se encuentra el ducto. el usuario optará por realizar. 2010. así como el estado de la señalización preventiva. es necesario seguir una secuencia de pasos y normas antes de la inspección al ducto.53). conexiones y accesorios de un ducto que se requieren para el lanzamiento y/o recibo de dispositivos. 12 . por lo tanto debe hacerse con mucha precaución y debe estar lejos de algún lugar de ignición. pag. calibración u otros servicios. “Es el arreglo de tuberías. son importantes para poder introducir el equipo instrumentado al sistema de tuberías que se inspeccionarán. 2010. diablos de limpieza (émbolos).4Trampa diablo Es el arreglo de tuberías.43) En la instalación de las trampas diablos y todos sus componentes es necesario tomar medidas adecuadas para evitar accidentes poniendo señalamientos y vigilancia cercana al lugar. es necesario definirlas. así pues como los trabajadores deberán tener una capacitación previa al trabajo a realizar y portar su equipo de seguridad.” (García. equipos y sistemas de trabajo diferentes a los que se usan en una línea común. calibración u otros servicios. diablos de limpieza (émbolos). Las trampas de diablos están consideradas como obras especiales.Análisis de Integridad de Ductos 1. Las trampas diablo. debido a que hay una interrupción en la secuencia de la misma obra a lo largo de una línea (lingada) requiriéndose cuadrillas. recordando que el desfogue de un gas es altamente peligroso y no debe de ser una práctica de operación normal. conexiones y accesorios de un ducto que se requieren para el lanzamiento y/o recibo de dispositivos. Por ello. 6. En el capítulo 1 se menciona la función de cada una de ellas.Análisis de Integridad de Ductos 1.1 Tipos de trampas diablos Existen 2 tipos de trampas diablo: la trampa de envío de diablos y la trampa de recibo de diablos.1. Trampa de envío de diablos 13 . Trampa de envío de diablos Sirven para enviar el diablo dándole impulso para que se desplace hacia adelante. así como recibirlo al otro extremo de la tubería en la trampa de recibo de diablo. A continuación solo mencionaremos las partes más importantes que llevan las trampas de envío y recibo de diablos. tienen por objeto el enviar por un lado de una cierta tubería el diablo (de inspección o limpieza o cualquiera). Fig. mencionando que también se toman en cuenta las estructuras y soportes que las sostienen.4. que como su nombre lo indica. Fig1.7.Análisis de Integridad de Ductos “Los accesorios principales de la trampa de envío son: 1) Válvula de flujo 2) Válvula de desfogue (quemador o a un cárcamo) 3) Válvulas de pateo (interconectada entre el barrilete y el flujo 4) Cubeta o barrilete 5) Válvula de barrilete 6) Charnela o tapa de barrilete 7) Tomas para indicadores de presión (manómetros) Trampa de recibo de diablos Su función es la de recibir el diablo y consta casi de los mismos elementos que la trampa de envío. Trampa de recibo de diablos 14 . 45) Debemos mencionar que la trampa de envío y la trampa de recibo de diablos pueden ser utilizadas de la manera correcta en que lleva la dirección del flujo o viceversa. 15 .” (García. Págs.Análisis de Integridad de Ductos Y los principales accesorios de la trampa de recibo son muy similares pero a continuación mencionamos los más importantes: 1) Válvula de flujo 2) Válvula de barrilete 3) Válvula de desfogue 4) Charnela o tapa del barrilete 5) Tomas para indicadores de presión (manómetros) 6) Válvula y línea de By-pass 7) Línea adicional con la que cuentan algunas trampas para derivar los condensados. es decir que se puede utilizar una trampa de envío en una de recibo de diablos o de forma inversa. 2010. CAPITULO 2 . Análisis de Integridad de Ductos CAPÍTULO 2 PRUEBAS DESTRUCTIVAS Y NO DESTRUCTIVAS Para entender el campo de aplicación de los tipos de pruebas que existen. ya sea desde la selección de material hasta el mal cálculo de puntos de esfuerzo. Otro factor puede ser la fatiga del componente. Por último. y por último. la termofluencia que principalmente es causada por la deformación de la estructura a causa de esfuerzos y temperaturas extremas a las que el componente está expuesto constantemente. primero debe mencionarse las principales causas de falla que pueden ocurrir en los materiales de un elemento o componente. debido a las cargas repetidas o ciclidas a las que el elemento está sujeto. y dan como resultado la fractura del elemento. por negligencia y accidentes. La sobrecarga es debida principalmente por exceder el límite del esfuerzo máximo permisible o mal diseño. y estos pueden ser: por sobrecarga. desgaste y daño interno. El desgaste suele presentarse principalmente por la pérdida de volumen ya sea por abrasión. otro factor puede ser la irradiación causada por la emisión o propagación de radiaciones como el calor u otro tipo de energía. 17 . el daño interno es principalmente causado por la corrosión superficial o interna del elemento. deformación o ataque químico. Análisis de Integridad de Ductos Ya mencionando las principales fallas que puede presentar un material para su fractura. Este tipo de pruebas no es aplicable con sistemas en servicio. El objetivo principal es determinar la resistencia mecánica. elasticidad. Este tipo de pruebas tiene como objetivo verificar la fortaleza de las piezas examinadas con el propósito de determinar el grado de homogeneidad y continuidad de dicho material. es necesario determinar los tipos de pruebas para la inspección que comprobará la integridad de dicho material. Para esto. Actualmente no es necesario obtener una muestra de dicho elemento. Pruebas No destructivas Consisten en la aplicación de métodos de manera física pero sin destrozar el componente. tenacidad. por lo tanto es se le denominará como prueba física indirecta. 18 .1 Pruebas destructivas y No destructivas Las cuales se definen a continuación: Pruebas destructivas Consisten en la aplicación de métodos por las cuales requiere la ruptura de la muestra o probeta para determinar si cumple con las especificaciones requeridas cierto material. impacto. etc. punto de fractura. torsión. la inspección del análisis de integridad se puede realizar por medio de 2 tipos de pruebas: Pruebas destructivas Pruebas No destructivas 2. 2 Clasificación de Pruebas No Destructivas Los Ensayos No Destructivos (END) tienen como finalidad. La fig.2. 19 . las pruebas no destructivas pueden subdividirse en varios tipos de pruebas. Muestra un esquema de la clasificación de los END y los tipos de prueba que pueden realizarse. las cuales se dividen 3 en: Inspección superficial Inspección volumétrica Pruebas de hermeticidad Dentro de estas 3 divisiones. Dentro de los END existe una clasificación de pruebas. complementar los resultados de pruebas anteriores para determinar una mejor perspectiva del material que está a prueba.Análisis de Integridad de Ductos 2. 2. 2. PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS Fig.Análisis de Integridad de Ductos INSPECCIONN VISUAL LIQUIDOS PENETRANTES INSPECCION SUPERFICIAL PARTICULAS MAGNETICAS CORRIENTES DE EDDY INSPECCION VOLUMETRICA RADIOGRAFIA INDUSTRIAL ULTRASONIDO INDUSTRIAL RADIOGRAFIA NEUTRONICA EMISION ACUSTICA PRUEBAS DE HERMETICIDAD SON AQUELLAS QUE COMPRUEBAN LA CAPACIDAD DE UN COMPONENTE PARA CONTENER UN LIQUIDO O GAS A UN PRESION SIN QUE EXISTAN FUGAS. Este tipo de inspección se puede realizar por medio de ensayos como: Inspección visual Líquidos penetrantes Partículas magnéticas Corrientes de Eddy 20 . este tipo de inspección solo es aplicable para la detección de superficies con discontinuidades que no superen los 3mm de espesor. Por consecuente.1 Inspección superficial La inspección superficial se encarga de comprobar la integridad superficial de un material.2 Clasificación de Ensayos No destructivos. Esté punto involucra el conocimiento que tenga el inspector en cuanto a la pieza que está en examen. que absorbe el líquido que ha penetrado en la discontinuidad y sobra la capa del revelador se delinea el contorno de esta. 2006.1. CAP. Después de cierto tiempo se remueve el exceso de penetrante y se aplica un revelador. que con ayuda de lupas y microscopios es capaz de detectar discontinuidades superficiales. El lugar de atención debe ser de fácil acceso y requiere experiencia en campo.1. “La inspección visual requiere también aprender que tipo de discontinuidades pueden detectarse visualmente y son las que aparecen con más frecuencia a partir de ciertas condiciones.1 Inspección visual Es una Prueba No Destructiva por simple vista. así como muestra las discontinuidades más grandes y su costo es más bajo que todos los ensayos no destructivos. Esta prueba consiste en aplicar un líquido coloreado a fluorescente a la superficie a examinar.2.” (GAI. la forma de daño que sufre y las condiciones de operación”. (GAI. aunque la calidad del ensayo depende de la experiencia y conocimiento del inspector. 2.2. CAP.III) 21 . 2006. además de que está limitada a la detección de discontinuidades superficiales.2 Líquidos penetrantes “La inspección por líquidos penetrantes detecta continuidades que afloran a la superficie. el cual penetra en las discontinuidades del material debido al fenómeno de capilaridad.VII) La ventaja de la inspección visual es que se emplea en cualquier etapa de un proceso productivo.Análisis de Integridad de Ductos 2. 1. como por ejemplo: una superficie rugosa. el inspector debe tener una amplia experiencia para la selección de penetrante y revelador. Otra peculiaridad importante es la selección adecuada del tipo de líquido a emplear. además de que el esta prueba es fácil de aplicar. ya sea por soldadura o una pieza fundida. En dado caso de llegar a requerir una inspección de alta calidad se deberá emplear un penetrante pos-emulsificante. ya que esto dependerá del tipo de superficie que se esté examinando. Principio de Inspección por medio de Líquidos Penetrantes La inspección por medio de líquidos penetrantes es empleada para detectar discontinuidades extremadamente sensibles en una superficie.2. ya que de no ser así. En caso contrario de ser una superficie tersa o pulida es necesario utilizar un penetrante removible con solvente. los resultados pueden ocasionar una falla en la sensibilidad del método.Análisis de Integridad de Ductos Fig. por último. pero requiere de una excelente limpieza de la superficie antes de la aplicación de cualquier líquido penetrante y no es aplicable a materiales porosos. esta empleará un líquido removible con agua. 22 . Análisis de Integridad de Ductos 2. Fig.2.2. que fueron aplicadas en forma de polvo o suspensión en la superficie sujeta a inspección y produce las indicaciones que se observan visualmente de manera directa o bajo la luz ultravioleta. con un electroimán o por corriente eléctrica se suele utilizar este tipo de prueba cuando se requiere de una inspección más rápida que la de líquidos penetrantes.2.VII) La magnetización de la pieza puede realizarse por medio de un imán permanente. El principio del método es la alteración del campo magnético que se genera o induce en un material ferromagnético. Instrumento utilizado para la inspección por partículas magnéticas. CAP.1. 2006. 23 . cuando la pieza presenta discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnético.3 Partículas magnéticas “La inspección por partículas magnéticas detecta principalmente discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.” (GAI. las distorsiones atraen a las partículas magnéticas. Análisis de Integridad de Ductos 2.2.1.4 Corriente de Eddy “La inspección por corrientes de “Eddy” está basada en el efecto de inducción electromagnética, el cual consiste en conectar un generador de corriente alterna a una bobina de prueba, que produce un campo magnético. La bobina se coloca cerca de un material conductor y el campo magnético de la bobina, llamado primario, inducirá una corriente eléctrica en el material inspeccionado. A su vez, esta corriente generará un nuevo campo magnético (campo secundario), que será proporcional al primero, pero de sentido contrario. En el momento en que la corriente de la bobina se vuelva cero, el campo magnético secundario inducirá una nueva corriente eléctrica en la bobina. Este efecto se repetirá cuantas veces la corriente cambie de fase (al pasar de negativo a positivo y viceversa); la corriente inducida se altera por variaciones en la conductividad causada por la existencia de discontinuidades. En fin, la corriente de “Eddy Current” es una técnica electromagnética y es totalmente no destructiva. Trabaja según los principios de electro inducción magnética. No hay radiación peligrosa o productos químicos peligrosos implicados con esta técnica. La impedancia de las bobinas de inspección es material que se está inspeccionando).” (GAI, Cap. VII) El uso de la técnica de “Eddy Current” permite realizar la detección de defectos o anomalías en el ducto, tales como lo son: picaduras, abolladuras, soldaduras, golpes, algún tipo de corrosión, grietas, fisuras, fracturas, entre otras. Además de que utilizar esta técnica tiene sus ventajas como lo son principalmente la rapidez con la que esta se efectúa y no muestra problemas con la geometría interna del ducto (que se atore). alterada cuando se producen cambios físicos en el material (fallas, inclusiones, fisuras e inclusive la pérdida de 24 Análisis de Integridad de Ductos Fig.2.3. Visualización de fracturas por el método de corrientes de Eddy. 2.2.2 Inspección volumétrica La aplicación de esta inspección tiene como finalidad permitir conocer la integridad del material en su espesor, con el propósito de detectar discontinuidades en la pared interna del material que no se encuentran superficialmente visibles en la pieza. Dichas inspecciones pueden llevarse a cabo por medio de estas pruebas: Radiografía industrial Ultrasonido industrial Radiografía neutrónica Emisión acústica 25 Análisis de Integridad de Ductos 2.2.2.1 Radiografía industrial La inspección por radiografía es utilizada principalmente para la detección de discontinuidades microscópicas, además de variaciones en la pared interna de un material, la inspección por radiografía permite la visualización de la pared interna de una estructura, pudiendo detectar defectos internos como: grietas, socavados, falta de fusión, etc. “Durante la exposición, la energía de rayos x o rayos gamma es absorbida o atenuada al atravesar el material. Esta atenuación es proporcional a la densidad, espesor y continuidad del material empleado. La radiación que traspasa el objeto es registrada en una placa o papel fotosensible, que posteriormente se revela para obtener la imagen del área inspeccionada o es observada en una pantalla fluorescente o en una pantalla de televisión. Los rayos x son generados por dispositivos electrónicos y los rayos gamma por fuentes radioactivas naturales o isotopos radioactivos artificiales producidos para la radiografía industrial, tales como: iridio 192, cobalto 60, cesio 137 y tulio 170.” (GAI, 2006, CAP VII) La desventaja de utilizar este tipo de ensayo es que debe mantenerse a una distancia prudente de la fuente para evitar cualquier tipo de exposición con las fuentes radioactivas, además de utilizar protecciones como: plomo, acero o concreto. No es recomendable el empleo de este método en estructuras complejas, ya que dicha estructura debe de poseer por lo menos 2 salidas de acceso y requiere de instalaciones especiales. El inspector y personal deben estar altamente capacitados y certificados para tomar las debidas medidas de seguridad. 26 2. La fig. 2.2. La señal ultrasónica es introducida por un transductor piezoeléctrico. ya que el aire atenúa fuertemente las vibraciones sonoras.2.2 Ultrasonido Industrial La inspección mediante ultrasonido se basa en la detección del eco producido por una grieta o discontinuidad de tipo planar. el cual funciona también como detector. cuando incide sobre ella una onda sonora de frecuencia ultrasónica. cuya función es la de proveer un medio de transmisión del sonido entre la superficie de la pieza y el palpador. se coloca sobre una superficie de la pieza a examinar. mediante un líquido llamado “acoplante”.4 muestra un arreglo radiográfico convencional de una radiografía a un ducto.4.Análisis de Integridad de Ductos Fig. El ultrasonido emplea una radiación de alta concentración de energía que le permite atravesar los sólidos y determinar las discontinuidades de este.2. conocido como “palpador”. El transductor. Arreglo radiográfico convencional. 27 . el tiempo de viaje se incrementa 28 .5. Fig. Cuando se presenta un defecto interno. Demuestra como un transductor envía un pulso ultrasónico hacia la pared de la tubería. El pulso reflejado viaja de regreso al transductor que ahora actúa como receptor y mide el tiempo que tarda en viajar de ida y vuelta. si las ondas ingresan al material es paralelo al frente de onda) y se denomina haz angular. 2. son de tipo compresivo (producen desplazamientos perpendiculares al frente de propagación de la onda en las partículas del material) y se denominan haz recto. Cuando las ondas sonoras son introducidas en forma perpendicular a la superficie. La selección de un tipo de haz depende de la orientación de los defectos que se esperan detectar con respecto a la superficie por la que ingresa el haz. 2. de la cual una parte es reflejada y el resto se introduce en la pared. Transductores cilíndrico y cónico. Cálculo de espesor en la pared de un ducto por medio de un transductor. En cambio.6.6.Análisis de Integridad de Ductos Fig. El pulso llega a la pared interna del tubo. En la fig.2. ya que este cuenta con un Palpador a cada lado para permitir cualquier detección de discontinuidad ya sea en la pared interna o externa. Señala un Palpador de inspección por fases. Fig. se convierte a espesor. Este tipo de Palpador convencional. es decir para obtener la distancia se multiplica la velocidad del sonido en la pared del tubo por la diferencia la diferencia del tiempo. 2. tiene muchas desventajas en su utilización. La diferencia entre el tiempo de recepción de los pulsos reflejados en la superficie interior y exterior de la pared. porque al mínimo movimiento puede causar una variación en el cálculo de fallas. debido a que estos deben estar posicionados correctamente para la inspección interna o externa en el ducto.Análisis de Integridad de Ductos debido a que existe una mayor distancia a la superficie interior corroída. El pulso viaja de regreso a al transductor donde es recibido y medido el tiempo de viaje del pulso. este tipo de Palpador es el más utilizado actualmente. 2.7. 29 . Palpador de inspección por fases.7. La fig. ya que permite ampliar la zona de inspección. El pulso transmitido dentro de la pared viaja a la superficie exterior donde la mayoría del flujo se refleja. El mecanismo geométrico de la relación de sombras y la variación de la atenuación con el espesor. dota a la radiografía neutrónica de una gran sensibilidad para esos elementos. La figura 2. Demostración de los tipos de radiaciones.2. no todos los laboratorios de ensayos no destructivos disponen de estos medios.8 representa la capacidad de penetración de las radiaciones a un material por medio de radicaciones.Análisis de Integridad de Ductos 2. 2. Pág. este método acostumbra a quedar reservado a aplicaciones especializadas.3 Radiografía neutrónica “El ensayo por radiografía neutrónica se sirve de una fuente de electrones (tal como un reactor o un acelerador nuclear) para formar una imagen radiográfica del componente a verificar.” (Paul Degarmo. y por ello. en el caso de ciertos elementos.2. 2002.8. la radiación neutrónica posee el más alto contenido de radiación por lo cual no es utilizado en la inspección de detección de fallas en ductos. 568) Fig. 30 . A causa de lo elevado del precio de las fuentes de neutrones. Análisis de Integridad de Ductos 2. la emisión detecta la acumulación de los deslizamientos y dislocaciones intercristalinas. o por esfuerzos residuales que están presentes en el material. al ser sometido a un esfuerzo (carga estática o dinámica). 31 . Es conveniente mencionar que cuando un material está sano. Las deformaciones del tipo cortante o que produzcan deslizamiento de los planos cristalinos son las fuentes principales de la emisión acústica. . que en caso de continuar el esfuerzo darán inicio a una fractura. este tipo de efecto se determina como un efecto irreversible. Pág. también llamado efecto de Káiser. por lo cual la grieta se propaga hasta su fractura. y esta tiende a ampliarse.” (Paul Degarmo. alcanzando su máximo en el punto del límite elástico.4 Emisión acústica “El principio de la emisión acústica (AET) es la detección de ondas elásticas que se crean de forma espontánea en aquellos puntos del material que se está deformando de manera plástica o elástica. este deberá ser mayor al primero. La principal desventaja en la empleo de este tipo de ensayo es que al someter a un esfuerzo un material hasta cierto límite y se quita el esfuerzo ejercido. al volver a someter el material nuevamente a otro esfuerzo. cuando el material llega a presentar un agrietamiento. a partir del cual la emisión decrece abruptamente. la emisión más intensa se produce en la porción elástica de la curva de esfuerzo-deformación.2. En el caso de los metales.2. La posible causa de este comportamiento es el efecto que puede tener sobre la movilidad de los planos de dislocación el endurecimiento por deformación que presenta el material al ser sometido a tensión. 77) Sin embargo. 2002. ya sea líquido o gas.3 Inspección de hermeticidad La inspección de hermeticidad permite comprobar la capacidad de un componente o de un recipiente a contener un fluido. cámara de vacío. 32 . detector de halógenos.Análisis de Integridad de Ductos 2. a una presión superior. Pruebas por perdida de fluido: Cámara de burbujas. espectro de masas. igual o inferior a la atmosférica. detector ultrasónico. es necesario emplear cualquiera de los siguientes ensayos: Pruebas por cambio de presión: Hidrostática y neumática.2. Para aplicar este tipo de inspección. Sin que existan perdidas consideradables de presión o de volumen del fluido de prueba en un periodo previamente determinado. CAPITULO 3 . Análisis de Integridad de Ductos CAPITULO 3 EQUIPOS DE INSPECCION Y LIMPIEZA DE DUCTOS Antes de llevar a cabo las inspecciones con equipo instrumentado es necesario realizar actividades complementarias con equipos especiales. asegurar que los equipos electrónicos como el equipo Geómetra y el equipo Instrumentado tengan un buen desempeño en las lecturas de información. que aseguren que el equipo instrumentado pueda pasar a través del ducto sin contratiempo alguno. así como también. con el fin de asegurar buenas condiciones de operación. Los ductos deben tener una superficie interna limpia. 34 . ) El objetivo principal de los vehículos de limpieza en los ductos es hacer una limpieza extrema que despeje el área (en este caso el ducto) y así para permitir el paso libremente del vehículo inteligente de inspección interna (diablo) o equipo instrumentado sin dificultad alguna. es fundamental para el buen funcionamiento de operación en una estructura. cera y/o metal perdido. aplicaciones de bacheo y paraactividades generales de limpieza de un ducto.1 Equipos de limpieza de ductos La limpieza de ductos.”(De la Hoz.Análisis de Integridad de Ductos 3. además de que es un requisito previo y necesario a la hora de evaluar el estado de un ducto mediante el análisis integridad. “Los equipos de limpieza son Ideales para remover agua. entre otros. Los Discos de sello más grandes que los equipos guía son principalmente utilizados para sellar el ducto y poder ejercer una presión diferencial dentro de este mismo con el fin de extraer los residuos tales como polvo. “Discos guía: Principalmente están hechos de poliuretano de alta resistencia al desgaste. etc. XIV Congreso de Ingeniería 2009. por ejemplo: los cepillos para lodo y otras impurezas o imantados para residuos metálicos. sedimentos. A continuación se mencionan los principales equipos de limpieza tipo disco. 35 . Su función principal es para cargar el peso del cuerpo del equipo de limpieza. además de retira sedimentos y residuos que se encuentran en la pared interna del ducto. Existen muchos tipos de equipos de limpieza y cada uno con una utilidad diferente. XIV Congreso de Ingeniería 2009. Se mueve unidireccionalmente y está recomendado para ser uno de los primeros equipos en un programa de limpieza. Las copas están hechas de poliuretano de alta resistencia.1 Equipos de limpieza de copas El equipo de limpieza de copas. entre otros. sedimentos. como lo son: lodo. posee unas copas en la parte delantera del equipo que quita los obstáculos que puedan encontrarse dentro del ducto. Equipo de limpieza 3.Análisis de Integridad de Ductos Fig. es un instrumento de limpieza que como su nombre lo dice. “Ideal para aplicaciones con baja presión.” (De la Hoz. Los equipos de copas de limpieza son usados en casos donde el ducto no ha sido limpiado en un largo periodo y la cantidad de residuos a removerse es desconocida. residuos.1.) 36 . El riesgo de que el equipo de copas se atasque es minimizado por el menor desempeño de limpieza y por el efecto de levante de las copas. 3. ya que cuando se desconoce o la información del mantenimiento al ducto que se vaya a inspeccionar es insuficiente.1. Fig.3. se debe de tomar todas las precauciones posibles a la hora de realizar la limpieza del ducto.Análisis de Integridad de Ductos Cabe mencionar que siempre se debe de prever este tipo de situaciones. Equipo de limpieza de copas 37 . Análisis de Integridad de Ductos Tipo-disco equipo con dos guías y cuatro sellos Tipo-copa 2 copas Tipo-disco con 4 guías y 4 sellos Tipo-copa 4 copas Fig.3.2. Diablos de limpiezatipo disco y con copas 38 . 3. con el fin de evitar que el vehículo inteligente de inspección interna se atore dentro del ducto.1. 3. con la diferencia que estos son específicamente para baja presión y para remover cantidades de sedimentos desconocidas. específico para altas presiones y sedimentos acumulados de todo tipo. Instrumento de limpieza (Cepillos) 39 .3.2. son utilizados principalmente cuando no se ha realizado antes otra limpieza. Los equipos de limpieza tipo disco son de estructuras dura. y como no se conoce la cantidad de sedimentos a remover.2 nos muestra los diferentes equipos de limpieza tipo discos y con copas que se pueden utilizar de acuerdo al tipo de limpieza que se requiere.Análisis de Integridad de Ductos La figura 3. Los cepillos o instrumentos de limpieza son utilizados principalmente antes de enviar el diablo instrumentado. a diferencia de los diablos con copas estos son de estructuras flexible pero igual de resistente que los de tipo disco. Cepillos e Imanes Los cepillos son muy efectivos en la limpieza de los ductos ya que son capaces de remover cualquier residuo de lodo o cualquier otro tipo de material de la pared del ducto. así como para diferentes tipos de ductos. Fig. es decir. su copas flexibles permiten removerlas sin el riesgo de quedar atorado en el ducto. Fig.4. 40 .3.Análisis de Integridad de Ductos Los imanes tienen una función similar a los cepillos con la diferencia de que su principal objetivo es el de recoger todos aquellos residuos materiales metálicos que se encuentran en el ducto.2 Equipos de placas calibradoras Definir los equipos de placas calibradoras es importante. ya que las placas calibradoras nos permite conocer el diámetro interno del ducto. detecta cambios en el diámetro interno de la tubería así como abolladuras que obstruirían el paso del equipo geómetra y equipo instrumentado. Placa calibradora “El uso y propósito principal de la placa calibradora de diámetro interno (ID) es tener la primera impresión de la geometría interna del ducto el cual. Instrumento de limpieza con Imanes 3. para la inspección dentro del análisis de integridad. 5.) Fig.5 D. donde están determinaran si es viable o no introducir el equipo instrumentado y la determinación de diámetro interno del ducto.Análisis de Integridad de Ductos Placa calibradora de curvas Además de la placa calibradora del ID existe otra placa para detectar curvas hasta de 1. previo al análisis de integridad del ducto requiere de eficiencia en los equipos de placas calibradoras. se podrá realizar el Análisis de Integridad de manera segura. XIV Congreso de Ingeniería 2009. ya que con ello. Placas calibradoras El libramiento al paso del equipo instrumentado. así como el ID de la curvas. 3. lo anterior para que el equipo instrumentado no encuentre obstrucción en alguna curva y provoque que se atore. 41 .” (De la Hoz. la velocidad y la longitud.Análisis de Integridad de Ductos 3. determina el diámetro interno del ducto. diámetro interno y distancia de soldaduras. 42 .3. la determinación de la geometría interna de un ducto nos proporciona detalles meticulosos de importancia para la determinación de cada deformación que el ducto presente a lo largo del recorrido. es necesaria la definición de estos instrumentos. Los equipos geómetra determinan cualquier deformación geométrica.1 Unidad de odómetros y “dippers” Para entender mejor la función de los odómetros y dippers. Determina curvas.3 Equipos para detectar la geometría interna. 3. y para ello se proporcionan las siguientes: “Dippers”– Mide el ángulo del brazo dipper desde el cuerpo hasta la pared del ducto. Sus funciones principales son: Determinar diámetro interno Determinar deformaciones geométricas Determinar la ubicación y orientación dela deformación Determinar el radio de la curva del ducto Medir la velocidad del medio en el ducto Además de conocer la ubicación y orientación de la indicación. el radio de curva del ducto. Como se mencionó. es decir. esto con la finalidad de deducir la circunferencia del diámetro interno del ducto. anomalías. tienen como fin detectar cada detalle interno o cambio en la pared del ducto. Fig. así como. las curvas y las distancias entre soldaduras. 3. soldaduras. Sistema de “Dipper” y Odómetro La figura 3.” (De la Hoz. pero principalmente para la localización de anomalías que haya en él.6 muestra un diablo de inspección geómetra con dipper y odómetro. XIV Congreso de Ingeniería 2009.Análisis de Integridad de Ductos Odómetros – Medición de distancia. que nos permite determinar la geometría interna del ducto. curvas. para así comprobar si es factible o no introducir cualquier otro tipo de instrumento.6. 43 . localizar anomalías y velocidad.) Los “dippers”así como los odómetros van a indicar las mediciones exactas del diámetro del ducto. Lo anterior se realiza mediante el sensor “ODO” que mide las revoluciones de cada rueda del odómetro y registra la distancia. Su función principal es hacerlas mediciones de distancia desde el sensor hasta la pared interna del tubo sin contacto. pues medirá los cambios de flujo magnético percibidos durante la inspección al ducto. El uso de la técnica de “Eddy Current” se debe a que es un tipo de ensayo que permite realizar la detección de defectos o anomalías en el ducto. soldaduras. Además de que utilizar esta técnica tiene sus ventajas como lo son principalmente la rapidez con la que esta se efectúa y no muestra problemas con la geometría interna del ducto (que se atore). fracturas.3. fisuras. tales como lo son: picaduras. algún tipo de corrosión. entre otras. grietas. golpes. abolladuras.2 Unidad MDS (sensor electromagnético de distancia) La unidad MDS es una de las partes más importantes dentro del equipo instrumentado. este tipo de sensor electromagnético tiene la capacidad de ser utilizado para determinar curvas. pero empleando el ensayo no destructivo por corrientes de Eddy. 44 . arrugas o cualquier discontinuidad que el ducto presente a lo largo de una trayectoria.Análisis de Integridad de Ductos 3. anomalías. y se utiliza principalmente en la obtención de fallas en un ducto. Este tipo de sensor contiene 8 bobinas que trabaja bajo el principio “Eddy Current” con el objetivo de medir la distancia del sensor a la pared del ducto. con el cual da la medición. sin embargo estos equipos contienen una unidad de navegación inercial (IMU).3. Dimensión. la ventaja en estos tipos de equipos es la unidad de navegación inercial también llamada IMU. “Los principios básicos son los mismos que los equipos geómetra.) Los equipos de mapeo son equipos utilizados también en la medición de la geometría interna de los ductos.3 Equipos de mapeo y geometría interna Los equipos de mapeo y geometría interna son exactos por su medición y determinan la orientación y posición exacta en donde se encuentra un defecto. 45 .Análisis de Integridad de Ductos 3. estos permiten digitalizar la orientación y posición del ducto en 3 dimensiones por medio de un sistema computarizado. localización exacta de los defectos o daños a lo largo del ducto. IMU – los movimientos de traslación y rotación del equipo son medidos a través de acelerómetros (instrumento destinado a medir aceleraciones) y giroscopios (dispositivo mecánico que gira sobre su propio eje de simetría). XIV Congreso de Ingeniería 2009. Esto se debe a que funcionan principalmente por medio de acelerómetros y giroscopios que permiten visualizar el ducto en 3ra. La orientación exacta y posición del ducto en 3 dimensiones puede ser computarizado al correlacionar los resultados del IMU con los detectores de soldadura. dippers y odómetros.” (De la Hoz. Rosen para la detección de defectos en un ducto.7. 3. 3. El software especifica de manera gráfica la localización y posición exacta de los daños encontrados durante dicha inspección. Software Rosoft. Demuestra la utilización del software Rosoftmanejado por H.7. Ejemplo de Hoja de localización de anomalía La fig.Análisis de Integridad de Ductos Fig. 46 . ) En el análisis de integridad. es por eso necesario contar con equipos de alta resolución que nos permite no solo detectar y calcular los defectos presentes en un ducto.4 Equipos de mapeo y geometría interna de alta resolución Medir con precisión el tamaño y posición de un defecto en un ducto no es una tarea fácil. Este equipo proporciona al operario detectar los defectos y su posicionamiento con el extra de poder visualizar el daño por medio de imágenes de alta resolución de las fallas que presente el ducto en su superficie interna. así como. XIV Congreso de Ingeniería 2009. es de vital importanciaen la conclusión de los efectos en los que puede repercutir a futuro en el ducto.3. El equipo de mapeo y geometría interna de alta resolución tiene la ventaja de permitir operario o usuario conocer e identificar el tipo y tamaño del defecto en el ducto de manera definida.Análisis de Integridad de Ductos 3. para hacer el diagnóstico y mantenimiento correcto al tipo de daño presentado en el análisis. 47 . la determinación exacta de los defectos que se encuentran. “Determina el tamaño exacto de la abolladura y otras características geométricas existentes en el ducto.” (De la Hoz. ya que no se puede hacer por inspección visual. sino también se pueden visualizar por medio de equipos de mapeo y geometría interna de alta resolución. además de su posicionamiento. 5 Unidades de sensores Las unidades de sensores son las encargadas de detectar alguna anomalía que se encuentre dentro de la estructura a inspeccionar.Análisis de Integridad de Ductos Fig.3. etc. Picadura interna de un ducto 3. localizar y medir cualquier pérdida de metal en el ducto interna y externamente ya sea causada por corrosión.8. por medios mecánicos y electrónicos: el sensor electrónico detecta la geometría interna del tubo con la unidadde sensores electromagnéticos a distancia (Unidades MDS) y un sensor de posición que supervisa la posición mecánica del brazo que se encuentra en la parte inferior. falla de manufactura. 48 . El propósito de los equipos instrumentados es detectar.3. por ello es necesario decir que: “Estos sensores combinan dos tecnologías. daño causado durante la instalación. 49 . ” (De la Hoz. abolladura. los componentes principales del equipo instrumentado MFL son: Unidad de imanes Unidad de sensores Unidad de odómetros “E-box” y unidad de almacenamiento Unidad de batería Dándonos como resultado un informe completo de los todos los defectos encontrados. La unidad de sensores a distancia es lo más utilizado en la inspección de ductos.Análisis de Integridad de Ductos Su principio está basado en la fuga de flujo magnético. defecto. se puede determinar por medio de las unidades de sensores que los vehículos inteligentes de inspección interna proporcionan. XIV Congreso de Ingeniería 2009. etc. Las partes principales de un vehículo inteligente de inspección interna son: Unidad de imanes: su principal objetivo de alcanzar el nivel de magnetización a lo largo del ducto y en las curvas.) La visualización y posición en la determinación de una anomalía causada por cualquier daño. 3. Unidad de odómetros: las ruedas del odómetro mide la distancia recorrida durante la inspección.Análisis de Integridad de Ductos Unidad de sensores: es la parte principal del sistema de inspección. que se debe mencionar el principio básico de su funcionamiento dentro del análisis de integridad. E-box y unidad de almacenamiento: básicamente es la computadora donde se va recibir toda la información acerca de la inspección y donde se va a almacenar.4 Equipo para la detección de corrosión circunferencial Como se mencionó anteriormente. Por medio de un sensor (hall) convierte el nivel de campo magnético a una salida de voltaje y otro sensor (coil) mide el cambio del campo magnético y genera un voltaje como cambio en la densidad del flujo. se utilizan imanes permanentes para magnetizar la pared del ducto en dirección axial.”(De la Hoz.) 50 . Para este principio. XIV Congreso de Ingeniería 2009. “El principio básico de la inspección para detectar pérdida de metal es el método de fuga de flujo magnético en alta resolución (MLF). la fuga de flujo magnético es la principal forma de detectar un defecto en las paredes internas de una estructura. es por ello. Inducción magnética por medio de imanes permanentes.Análisis de Integridad de Ductos Fig. Los imanes permanentes hacen que la inducción magnética detecte de manera circunferencial que cualquier mínimo defecto sea encontrado.3.9. 51 . Esta inducción magnética se lleva a cabo mediante el principio de inducción de “Eddy Current”. CAPITULO 4 . A continuación se hablará acerca de la clasificación de los defectos como lo son: por su evolución. 53 .Los defectos por evolución suelen darse por paso del tiempo. para lo cual. se habla del acero y su componentes.1 Por su evolución Hablando de la clasificación de los defectos. y el almacenamiento de los hidrocarburos.1. producción. por su evolución. geometría y su comportamiento mecánico.Análisis de Integridad de Ductos CAPITULO 4 DETECCION DE CORROSION Y DEFECTOS El objetivo principal de este capítulo es dar a conocer los tipos de corrosión y defectos principales que podemos encontrar en los materiales de los cuales están hechos principalmente los ductos. estos se subdividen en:defectos progresivos y defectos estáticos. estos sin ser detectados y sin algún mantenimiento alguno. distribución. 4.1 Clasificación de defectos Un defecto es un anormalidad o cuya dimensión no están dentro de una norma de calidad o no cumple con una especificación exacta. su fin principal es la recolección. en este caso. 4. origen. en su caso. agrietamientos ocasionados por corrosión-esfuerzo. se deberá observar en los reportes anteriores de inspección y mantenimiento del mismo. agrietamiento por corrosión-esfuerzo en soldaduras y agrietamiento ampollamiento inducido por hidrogeno. por fuerzas externas. Dentro de los defectos progresivos se incluyen la corrosión uniforme. Determinar los defectos a los cuales. deformación y pliegues. y en su caso. 4. corrosión localizada.Análisis de Integridad de Ductos “Defectos progresivos:Son aquellos cuyas dimensiones se incrementan con el tiempo. y agrietamientos por fatiga. (GAI. segregación. especificar la manera en que este se dio en la tubería. desalineamientos. CAP. debido a efectos ambientales.2 Por su origen Los defectos por el origen se clasifican en: defectos de manufactura. defectos causados por el servicio.II). defectos geométricos. mecánicos y/o de servicio. defectos de soldaduras y defectos del material”. traslapes. Defectos causados por el servicio: Se deben a la combinación de un material susceptible con un ambiente agresivo y en ciertos casos con esfuerzos y comprenden la corrosión uniforme y localizada. 54 . Defectos estáticos: Son defectos cuyas dimensiones no se aumentan con el paso del tiempo. está o estuvo expuesto el ducto a inspeccionar. externa e interna. la fragilización por hidrogeno. incrustaciones durante el rolado.1. desgaste. Dentro de los defectos estáticos se tienen a las abolladuras. y se definen cada una de ellas a continuación. 2003. entallas y rayones. “Defectos de manufactura: Ocurren durante la fabricación del tubo e incluyen: grietas. laminaciones y ampollamiento por hidrógeno. laminaciones e inclusiones. endurecimientos localizados. por construcción. son factores importantes determinantes para que se den estos tipos de defectos. falta de penetración grietas y desalineamientos en soldaduras. Axiales: Son defectos cuyo ancho es menor al equivalente de 5 minutos técnicos de la circunferencia y su largo es al menos diez veces el ancho.1. y la instalación. deformación en frio. Es decir. ralladuras.3 Por su geometría Los defectos por su geometría interna están relacionados por las todas aquellas causas que de alguna manera afectan el diámetro interno de la tubería así como su geometría. Defectos de construcción: Son introducidos durante el tendido del ducto. e incluyen la socavación fusión incompleta. así como a las presiones por movimiento de suelos. cuyas dimensiones (largo y ancho) son del mismo orden de magnitud que el espesor. 4.Análisis de Integridad de Ductos Defectos causados por fuerzas externas: Se deben al contacto físico con otros objetos. “Puntuales: Son defectos pequeños. Normalmente este tipo de defectos no degrada la resistencia del tubo y solo producen riesgo de fugas.II) Cuando nos referimos en su caso. estos se deben principalmente a fallas humanas en su proceso de elaboración. Son muy sensibles a la presión y pueden producir fugas y explosiones. etc. construcción e instalación. etc. abolladuras. desde que se realiza el diseño de una nueva línea por ejemplo de tuberías. el ambiente. identaciones. pandeamiento y deformación. hasta el material.” (GAI. subsidencia y presiones de viento o marea. a los defectos por su origen. 55 . 2003. que producen abolladuras. CAP. CAP. no sean del material adecuado. “Defectos controlados por la presión: Su crecimiento y falla es impulsada por el esfuerzo circunferencial inducido por la presión interna. corrosión uniforme. entallas agudas. siendo sensibles a la presión” (GAI. defectos en la costura longitudinal y bandas de inclusiones. identaciones y rayas longitudinales. Los defectos susceptibles de falla bajo este esfuerzo son: todo tipo de defectos cuya dimensión máxima este en la dirección circunferencial. En el caso de los defectos producidos por su geometría. delaminaciones escalonadas. erosión. el principal origen que reside en este tipo de defectos será como su nombre lo dice por la geometría.II). etc. Defectos controlados por el esfuerzo longitudinal: Su comportamiento es el mismo que en el caso anterior. 2003. excepto que la fuerza impulsora es el esfuerzo longitudinal en la tubería. golpes.Análisis de Integridad de Ductos Circunferenciales: Son defectos cuya dimensión mayor esta en el ancho y son sensibles a la flexión y expansión. Incluyen: Grietas axiales. el espesor.4 Por su comportamiento mecánico Los defectos por su comportamiento mecánico son principalmente causados por el uso de la estructura. pudiendo suceder que fallen cuando la presión rebasa un determinado valor o bien si su tamaño es lo suficientemente grande como para fallar a la presión normal de operación. 56 . picaduras y cazuelas. ya que no lo operan a los márgenes establecidos. y la clasificación de estos. al trabajo o al esfuerzo a la que un ducto este sometido.1. las medidas adecuadas. 4. La principal contribución al esfuerzo longitudinal después de la presión interna son las flexiones y pandeos y de la tubería. es decir. Aereales: Son aquellos cuyo largo y ancho son similares y a su vez mucho mayores que el espesor. DEFECTO Grietas longitudinales CONTROL Presión ORIGEN Enfriamiento rápido SCC. espesor. falla Fugas y disminución de la resistencia Disminución resistencia de la Presión Fabricación del acero Flexión y presión Construcción ídem Tabla 4. Grietas circunferenciales Incrustaciones en la placa durante el rolado Endurecimientos localizados Socavación. su origen y el efecto que causa en la tubería. Entalla longitudinal Laminaciones ampollas Bandas internas Desalineamientos de inclusiones simples y Presión Presión ídem Agrietamiento inducido por hidrogeno Agrietamiento. 57 . su control. En la tabla 4. 2003. CAP. reducción de resistencia. fatiga. pliegues y Presión Fuerzas externas Disminución de la Reducción de la resistencia. Tipos de defectos presentes en ductos y su efecto. deformaciones resistencia. ruptura. incompleta y fusión falta de Flexión y pandeo Presión ídem Defecto de fabrica Presión Enfriamiento segregación rápido y Agrietamiento en servicio (ver grietas) Presión y flexión Mala soldadura aplicación de Reducción de la resistencia penetración en soldadura de campo Traslapes y marcas de Presión Defecto de fabrica Reducción de la resistencia rolado en placa Corrosión erosión Reducción localizada de Presión uniforme y Presión Fluido corrosivo y arrastre de sedimento Defectos en recubrimientos. agrietamientos y corrosión localizada. ruptura Fugas y reducción de la resistencia. Nos muestra los principales tipos de defectos que están presentes en los ductos. interna o externa por corrosión Abolladuras. Incluyen: picaduras pequeñas y grietas cortas y profundas” (GAI.Análisis de Integridad de Ductos Defectos fugantes: Son defectos que provocan fuga pero no ponen en riesgo de explosión o colapso a la tubería. EFECTO Fuga. mala protección catódica o fluido corrosivo. ruptura. ruptura. II). ídem Reducción de la resistencia. 1 Corrosión generalizada de tipo atmosférico La corrosión atmosférica es aquella que es causada por el medio atmosférico en el que se encuentra la estructura como lo son: el aire. la corrosión puede causar una falla catastrófica de la cual. “Los principales daños por corrosión que se presentan en ductos. sus contaminantes. y estructuras metálicas similares. etc. 4. CAP.2 Corrosión en ductos de transporte por hidrocarburos La corrosión es un fenómeno natural. f) Agrietamiento inducido por corrosión” (GAI. c) Corrosión localizada por picaduras. gases. el cual es inevitable de evadir en los metales. II) De las cuales se explicaran cada una de ellas. también se debe considerar el impacto ambiental o pérdidas materiales y humanas que ocasionaría una falla. para el manejo de hidrocarburos. b) Corrosión generalizada de tipo galvánico. pero si se puede detener la corrosión y prolongar el tiempo de vida de los materiales. 58 .2. vapores.Análisis de Integridad de Ductos 4. porque hay que recordar que el efecto de la corrosión que a pesar de ser un fenómeno natural en los metales y se puede prevenir mediante varios métodos. 2003. d) Corrosión microbiológica (Corrosión asistida por bacterias) e) Corrosión – erosión. pueden resumirse en la siguiente lista: a) Corrosión generalizada de tipo atmosférico. consecuentemente. Este tipo de corrosión ha sido identificado como una de las principales causas de fallas de las estructuras y. 59 . semihúmeda. por lo que forman rápidamente una película estable en presencia de oxígeno. Las atmosferas corrosivas pueden clasificarse en industriales. otra forma de clasificar a la corrosión atmosférica es la que se da en función del grado de humedad y vapor presentes.Análisis de Integridad de Ductos “La corrosión atmosférica se define como aquella que provoca la degradación uniforme del material al exponerlo al aire y sus contaminantes. En ausencia de vapor de agua. lo mismo pasa con los contaminantes que desprenden la mayoría de las industrias. y húmeda. Pero de acuerdo a esta clasificación podemos determinar que es debido a la presencia de contaminantes en el aire expuestos como lo son el cloruro de sodio. las cuales también intervienen en el deterioro de los ductos. cuando esta excede el 70% de humedad. Estas categorías pueden ser: Corrosión seca. La corrosión semihúmeda requiere de cierta cantidad de vapor de agua e incrementa su agresividad en función de la cantidad de humedad. marinas y rurales. involucra altos costos. ya que una tubería que está expuesta muy cerca de la costa tiene más índice de posible corrosión que otra que se encuentre en una zona rural. CAP. y se acelera si éstaúltima aumenta. “Sin embargo. II). 2003. dependiendo de la cantidad y tipo de contaminantes presentes. una película delgada e invisible de vapor se forma sobre la superficie del metal.”(GAI. la mayoría de los metales se corroen lentamente a temperatura ambiente. La corrosión seca a temperatura ambiente ocurre en metales que tienen una energía libre negativa para la formación de óxidos. como resultado de una reacción electroquímica. provocando un aumento en la rapidez de la corrosión. Si la solubilidad de los productos de corrosión es alta. 4.2 Corrosión generalizada de tipo galvánico La corrosión generalizada de tipo galvánico es un tipo de corrosión que adelgaza las paredes de un ducto por causas como resultado de reacción electroquímica en la mala aplicación de una protección catódica. la rapidez del daño aumenta.Análisis de Integridad de Ductos El valor crítico depende de las condiciones superficiales del metal. tales como la limpieza. “Este tipo de corrosión puede ser descrita como aquella que provoca un adelgazamiento uniforme del metal. la cual provocan la corrosión en un metal. 60 . CAP. La corrosión húmeda ocurre cuando depósitos o capas visibles de agua forman sobre la superficie del metal debido al rocío marino. sales u otros contaminantes hidroscopios que pueden absorber agua en pequeñas cantidades. la lluvia o gotas condensadas de vapor. los cuales no se secan por largos periodos. las cuales antes mencionadas y para cada uno de los diferentes casos de corrosión atmosférica se es necesario el estudio especializado para determinar la causa de la corrosión y así poderla combatir con agentes anticorrosivos u otros tipos de procedimientos. principalmente las condiciones atmosféricas a las cuales están expuestas nuestras tuberías. y de acuerdo a estas clasificaciones. II) La corrosión atmosférica como se mencionó va a depender de muchos factores.2. presencia de productos de corrosión. 2003.”(GAI. Esto ocurre ya que los iones disueltos incrementan la conductividad del electrolito y disminuye la resistencia interna de la corriente. la cual protege a las áreas catódicas a expensas de las zonas anódicas. etc. como por ejemplo. II) La corrosión galvánica tiene varios tipos de métodos con los cuales. el evitar que los metales estén expuestos a algún tipo de ambiente húmedo. podemos prevenir este tipo de corrosión. ya que disminuye la capacidad de la estructura de soportar carga. sales. o con recubrimientos con pinturas platicas o resinas epoxi. 2003. En resumen. Corrosión Galvánica 61 .1.4. Cuando el fenómeno se presenta por el contacto entre 2 metales se le denomina CORROSIÓN GALVÁNICA y si la corrosión ocurre en un solo material en presencia de un agente corrosivo. las cuales a través del tiempo van cambiando de posición como resultado en una corrosión uniforme. la corrosión en general es un fenómeno en el cual una especie se oxida (corroe) porque posee un potencial activo y otra especie se reduce (queda protegida). se forman áreas catódicas y anódicas en la superficie del metal. que dañen el material. CAP. como se ilustra en la siguiente figura :”(GAI. entre otros más tipos de métodos. Fig.Análisis de Integridad de Ductos Esta reducción en el espesor representa un riesgo. devastando poco a poco los materiales hasta dejarlos vulnerables a rupturas. Se estima que cuando menos el 90% de los daños por corrosión son originados por picaduras. mientras el resto del metal no se ve afectado significativamente.Análisis de Integridad de Ductos 4.2.3 Corrosión localizada por picaduras La corrosión es un fenómeno que destruye la naturaleza de sus componentes. impredecibles.II). además. 62 .después puede expandirse a toda su extensión. además de que es la más difícil de encontrar. hasta cierto punto. y aquel puede provocar la falla de la estructura por su rápida penetración sin aparente pérdida generalizada del metal.2. CAP. Las picaduras son uno de los tipos de corrosión localizados más comunes y peligrosos en medios acuosos. la forma más adecuada de erradicarla consiste en limpiar del área o en dado caso la extracción y sustitución de la parte afectada. pero este tipo de corrosión a diferencia de las demás tipos de corrosiones esta es provocada por bacterias que se pueden encontrar tanto en el ambiente que se encuentra el ducto como en los componentes del material del cual está construido. “La corrosión por picadura tiene como característica principal que su daño es localizado. 2003. donde existe susceptibilidad metalúrgica. 4.” (GAI. Además. Estas formas de ataque hacen que el daño sea más difícil de detectar y evaluar. peligrosa. formando las llamadas cazuelas. Esta forma de corrosión representa un factor económico importante y. La penetración al metal es muy rápida y se da en sitios preferenciales.4 Corrosión microbiológica (corrosión asistida por bacterias) Otro tipo de corrosión es la microbiológica. su ocurrencia y rapidez de penetración son. aunque este tipo de corrosión afecta en sus principios a un área específica. a diferencia de la corrosión generalizada. La corrosión por picaduras es una de la corrosión más comunes que se presenta en los metales. Por lo cual las características topográficas de la CMB pueden ser similares a las presentadas por los siguientes tipos de corrosión: Corrosión por hendidura Ataque acido por debajo del producto de corrosión Corrosión por concentración diferencial de oxigeno Corrosión por concentración de iones Corrosión por dióxido de carbono La CMB puede ser dividida en 2 categorías: anaeróbica (en ausencia de oxigeno) y aeróbica (en presencia de oxigeno). es una corrosión que está influenciada de alguna manera por la presencia y actividad de microorganismos. es generalmente localizada y su aspecto es variante. 63 . La corrosión microbiológica usualmente actúa en conjunto con otros mecanismos de corrosión. la presencia y actividad de microorganismos puede causar: Picaduras Corrosión por hendidura Desaleado selectivo Celdas de aereación diferencial Incrementan la corrosión galvánica y corrosión por erosión. los cuales aceleran el proceso electroquímico de la corrosión. también llamada corrosión asistida por bacterias.Análisis de Integridad de Ductos “La corrosión microbiológica (CMB). Las bacterias reductoras del ion sulfato.Sin embargo. son los más importantes microorganismos de la CMB y usualmente causan daños importantes en estructuras de acero enterradas. etc. como todas las corrosiones es destructiva. pero generalmente los asientos son removidos y la zona erosionada es metal base. y que.5 Corrosión – Erosión La corrosión por erosión es una de las causas principales que existen de falla en PEMEX.2. Este hidrogeno absorbido cubre parte de la superficie del metal. producido sobre la superficie del metal por corrosión. agua. que luego de provocar la corrosión microbiológica termina en corrosión por picadura. 64 . 4. el hidrogeno atómico adsorbido. minerales. puede llevarse a cabo una acumulación de estas bacterias. Algunas veces el ataque puede ser localizado. provocando una reducción en el espesor de la estructura. II) La corrosión microbiológica es producida en las tuberías enterradas principalmente por el contacto con lodos y el levantamiento de los recubrimientos por donde las bacterias empiezan a aglomerarse haciendo colonias y empezando a corroer. el cual queda expuesto a la corrosión.pero hablando de la corrosión en la parte interna. 2003.Análisis de Integridad de Ductos Su principal acción es consumir hidrogeno y en particular. Normalmente este tipo de daño causa estragos en tuberías y tanques de almacenamiento de la industria petrolera. está es debido al paso de hidrocarburos. donde en los puntos o trazos de difícil acceso en el ducto. debido a que no se toman las medidas adecuadas ante la presencia de este fenómeno. donde su presencia incrementa el sobre voltaje de hidrogeno y consecuentemente disminuye la velocidad de corrosión. CAP. ya que el daño producido por sinergia entre la disolución del metal y el impacto de sólidos resulta superior a la suma de ambos. “Este tipo de erosión es el resultado del efecto combinado entre la erosión por impacto de partículas solidas y la disolución del metal por algún agente corrosivo.” (GAI. sales. la mayoría de las industrias. ácidos. su principal objetivo es obtener más ganancias sin meter tantos costos de producción. tuberías pequeñas o tanques con fluido estancado principalmente. este tipo de efecto se encuentra en los codos de tuberías. la corrosividad del medio. así como geometría del componente” (GAI. la distribución. Dando lugar a que se trata de dar mantenimiento a todo por mayor tiempo posible por menos costo para evitar la necesidad de un gasto pero como todo en la naturaleza tiene un tiempo de vida determinado. la forma. entre ellos destacan la cantidad y velocidad del liquido y las partículas.6 Agrietamiento inducido por corrosión El agrietamiento inducido por corrosión no trata más que de la combinación de un esfuerzo mecánico al que un material está sometido y un medio corrosivo o agresivo como: sales. las propiedades químicas y mecánicas del metal. bacterias. los cambios abruptos en la dirección del fluido.Análisis de Integridad de Ductos Los factores que influyen en la rapidez del daño son muy variados.2. la dureza. 4. La corrosión por erosión se da principalmente por la combinación de un agente corrosivo con el desgaste o erosión del material. por mencionar algunos. el cual es un fenómeno natural llamado Desgaste. la densidad y viscosidad del fluido. 2003. que en conjunto hacen una falla y dan como resultado el agrietamiento en dicho material. la frecuencia y el ángulo de impacto de las partículas. y esto a su vez.3 Desgaste Hoy en día. CAP. representa la optimización de sus recursos. 4. bienes y servicios que ésta ofrece. minerales. el tamaño. 65 . II). en cualquier en estado líquido. sólido o gaseoso. ya sea. generada por el repetido impacto de pequeñas partículas inmersas en un fluido líquido o gaseoso. que con el tiempo agrieta. 66 . es tratado de forma diferente. o simplemente el medio en el que se encuentre el ducto. CAP. movimientos de la tierra. en virtud de la naturaleza de las fuerzas que generan los esfuerzos desgastantes. CAP. se le llama así al proceso de degradación de los materiales por el contacto con el agua. 2003. el cual genéricamente es conocido como desgaste por abrasión y se define como el deterioro progresivo de la superficie en operación de un elemento mecánico. ya que en el desgaste por abrasión la perdida de metal es consecuencia del rozamiento entre 2 superficies duras en contacto.Análisis de Integridad de Ductos Este se refiere al desgaste físico que con el paso del tiempo sufren todos los materiales y se debe principalmente: “El 75% de los casos de falla se deben al desgaste por rozamiento superficial.II). “La erosión es un tipo particular de desgaste que se caracteriza por la pérdida superficial de metal. 4. hielo.1 Desgaste por erosión La erosión. La mayoría de los desgastes es provocado por motivos bruscos de movimiento o instalación. A pesar de que el desgaste por erosión es considerado como un tipo particular de desgaste por abrasión. viento u algún otro factor. 2003. II). marea.3. éste. mientras en el desgaste por erosión dicha perdida es causada por la interacción de la superficie con numerosos impactos de partículas desgastantes” (GAI. desgasta y hay pérdida del material. causado por el movimiento relativo entre 2 superficies en contacto ” (GAI. Puede determinarse que el desgaste por erosión es el deterioro de un material en contacto con otro. CAPITULO 5 . El ducto es considerado seguro cuando puede mantener el contenido dentro del mismo durante el periodo de vida para el que fue construido.1 Protección mecánica exterior.Análisis de Integridad de Ductos CAPITULO 5 ANALISIS Y PROTECCIONES EN LOS DUCTOS El objetivo principal de un ducto es transportar hidrocarburos de manera segura. Protección catódica. Inspección con equipo instrumentado Análisis de integridad mecánica Análisis de riesgo Este capítulo explica cada uno de los componentes mencionados y el funcionamiento de cada componente. 5. Protección interior a bases de inyección de inhibidores de corrosión. Para garantizar la seguridad en el transporte de hidrocarburos Pemex realiza mantenimientos preventivos y correctivos desde la construcción y durante la operación siendo éstos los siguientes: Protección mecánica exterior. 68 . y suele ser la principal fuente de corrosión que exista en estos medios. consiste en la aplicación. sea marino. “Existe una inmensa variedad de recubrimientos anticorrosivos. y que además han encontrado aplicación en las diferentes industrias. A continuación se describen los sistemas más comunes 1) Sistema primario. La temperatura del esmalte debe ser tal que permita su aplicación en forma de película continua a un espesor mínimo de 2. de una pintura base la cual se aplica en forma de película con un espesor aproximado de 0. enrollado (simple o doble). estas paredes tienen que aislarse por medio de protecciones anticorrosivas que eviten que dañen prematuramente las paredes externas del ducto. ya que las paredes externas están expuestas al medio ambiente que las rodea. esmalte. previa a la limpieza de la tubería. Este sistema se usa ampliamente para recubrir tuberías enterradas. el más importante es el que se ha desarrollado para tuberías y otras estructuras susceptibles de ser protegidas catódicamente. ya que de manera que si llegase a presentarse la corrosión en las paredes externas puede llegar a traspasar hasta las paredes internas también.. una vez que haya sido 69 . terrestre o simplemente al aire libre.Análisis de Integridad de Ductos La protección mecánica exterior en un ducto tiene gran importancia en el estudio de integridad. cuyo fin es favorecer la adhesión del esmalte caliente que se aplica una vez que el citado “primer” Se encuentra completamente seco.462mm. por consiguiente.076mm. En las siguientes figuras se muestra un sistema de recubrimiento estándar y un doble para tuberías.”(Martínez.350mm (1/4”) y máximo de 10.Análisis de Integridad de Ductos reforzado con una capa de fibra de vidrio. Este forrado se hace con una traslape mínimo de 6. Sistema de recubrimiento estándar y un doble para tuberías. 2) Sistema Epoxi. pág. 5.) Fig. por lo general la temperatura está comprendida entre 200 y 240°C. Simultáneamente con la aplicación del esmalte. 39. dependiendo de las especificaciones requeridas del caso. Finalmente la tubería se envuelve con fieltro o revestimiento exterior(vidriomat). 1999. de modo que dicha tela queda embebida y centrada en el esmalte sin mostrar arrugas ni torcimientos.050mm (3/4”). la envoltura puede ser simple o doble. 70 . Modificado con alquitrán de hulla. la tubería se forra en forma de espiral con tela de fibra de vidrio (vidrio Flex o semejante). ácidos concentrados y no es toxico. esmalte y refuerzo de fibra. no se 71 . Polietileno. a un espesor final de película seca de 0...Recubrimientos duros. medios ácidos y alcalinos es moderada. Fenólicos.. de 2 capas de recubrimiento epóxico modificado con alquitrán de hulla. es impermeable y tiene compatibilidad con los sistemas de protección catódica.812mm.Se emplea en forma de cinta o extruido. Cloruro de polivinilo.. su resistencia a solventes.Sistema constituido por primario. resiste al ataque químico de ácidos y álcalis.032”) mínimo. por lo que su uso es restringido. previa limpieza de las superficies metálicas. En la actualidad no se cuenta con un revestimiento a largo plazo.Análisis de Integridad de Ductos Este sistema se usa en casi todos los tanques de almacenamiento y de deshidratación de petróleo crudo.Resiste soluciones concentradas de sales y álcalis a temperaturas hasta de 110°c. El sistema consiste en la aplicación. formando una barrera entre el medio y la estructura pero tiene poca resistencia al impacto. (0. Recubrimiento de uso específico: Cubiertas de alquitrán de hulla y asfaltos. brillantes y muy adherentes. 72 . 39) Estos son algunos de entre tantos tipos de recubrimientos anticorrosivos que nos permiten combatir la corrosión mediante su aplicación en ductos que transportan hidrocarburos. 1999. (Martínez. tanto para la aplicación como para el curado.Se aplican sobre la superficie metálica a temperatura de fusión del recubrimiento.2 Protección interior a bases de inyección de inhibidores de corrosión. Pueden combinarse con resinas epóxicas para mejorar sus características se resistencia química. sobre todo los que tienen temperaturas superiores a los 80°c. por lo que solo pueden aplicarse en planta.Análisis de Integridad de Ductos recomienda para inmersión continua. Empiezana tener aplicación en exteriores de tuberías enterradas que transportan fluidos. son compatibles con sistemas de protección catódica y presentan mejor protección anticorrosiva que los epóxicos convencionales. Pág.. Recordando que la aplicación de dichos recubrimientos llevan una técnica previa especifica que nos garantizará una buena y segura protección contra este fenómeno. 5. Recubrimientos epóxicos en polvo. ya que necesita temperaturas superiores a los 200°c. Requieren de equipo especial. anódicos. tanques y equipos de proceso. Este método reconoce su principal campo de aplicación en el interior de tuberías. Los inhibidores de corrosión es una sustancia que es aplicada en pequeñas concentraciones al medio corrosivo. insolubles o dispersables en diferentes fluidos. Los inhibidores orgánicos son altamente polares por lo cual son absorbidos 73 . son atraídos hacia el cátodo.Análisis de Integridad de Ductos La protección interna de los ductos. no tienen carga pero adquieren características fílmicas. Los inhibidores inorgánicos: son los más usados en sistemas abiertos como las torres de enfriamiento. Existen diferentes tipos de inhibidores de corrosión: orgánicos. “Es una sustancia que adicionada en pequeñas concentraciones al medio corrosivo. Estos inhibidores se van aplicar principalmente en tuberías. e inorgánicos. Los inhibidores anódicos: poseen una carga negativa por el cual estos son atraídos hacia el ánodo y los catódicos con carga positiva. Estos inhibidores pueden ser solubles. y para que la protección interna se lleve a cabo de manera correcta. catódicos y no iónicos. es igual de importante que la protección externa. se debe determinar el tipo de inhibidor que se utilizara mediante estudios previos al ducto. Los inhibidores orgánicos: Forman una película que es atraída a la superficie del metal. y permiten la diminución eficaz de la velocidadde corrosión. tanques y equipos de proceso. disminuyen eficazmente la velocidad de corrosión. Los inhibidores no iónicos. ya que en algunos casos puede durar días u horas. es evitar que continúe avanzando la corrosión. 60) La persistencia de esta película depende del tipo de inhibidor de corrosión que se esté inyectando. Pero en la selección de un tratamiento con inhibidores.3 Protección catódica. 74 . Pág. la polar se deposita sobre el metal y la no polar está en contacto con el electrolito. 1999. la función principal de estos. Esta dosificación está en función de la velocidad de corrosión que se tenga en el sistema.” (Martínez. es decir que se va a ir disminuyendo sobre toda la línea ayudado por el flujo del sistema. La formación de película de un inhibidor. Los inhibidores de corrosión no tienen la capacidad de corregir un daño que ya está hecho. es más conveniente la selección de un programa de protección que cubra la corrosión externa e interna.Análisis de Integridad de Ductos por la superficie del metal (El inhibidor tiene una parte polar y una no polar. debe ser Mono molecular. Para la inyección de un inhibidor se recomiendan 3 etapas que son: 1) Etapa de choque 2) Etapa de formación de película 3) Dosificación continua Etapa de choque: consiste en inyectar 10ppm (dosificación de inhibidor en mg/l) durante una semana.). el equipo de inyección. etc. Etapa de formación de película: se comienza a disminuir la inyección poco a poco durante cada semana hasta llegar a un rango de 5ppm. 5. Etapa de dosificación: en esta etapa la dosificación puede llegar a disminuir hasta 3ppm. Para obtener una protección catódica completa de una estructura metálica. es fácil comprender que cuando toda la superficie de una estructura metálica forma un cátodo. La corriente necesaria para establecer un sistema de protección catódica. usando ánodos de metales más activos o bien. mediante la impresión de corriente eléctrica por medio de una fuente de energía. es muy aplicada en la protección de los ductos de Pemex. su potencial debe ser igual o menor que el potencial en circuito abierto del punto más anódico. La protección catódica. donde ocurre la reducción de algún constituyente del electrolito. puede obtenerse formando una pila eléctrica espontanea. 75 . Por lo anterior. tiene su base en el hecho de que la corrosión de los metales en presencia de un electrolito es de naturaleza electroquímica. esto es.Análisis de Integridad de Ductos La protección catódica es uno de los métodos más usados para reducir la corrosión de un metal. Las dos reacciones se efectúan en la interface metalsolución. que las estructuras metálicas enterradas se corroen por las pilas locales que hay sobre su superficie. haciendo que todo el metal se comporte como un cátodo. Están pilas están constituidas por áreas anódicas donde tiene lugar la disolución del metal y áreas catódicas. no se corroe mientras se mantenga en esa condición. y en este caso. “La protección catódica se puede definir como una técnica que detiene o reduce la corrosión de un metal en contacto con un electrolito. con la siguiente transferencia de electrones a través del metal y de iones a través de la solución. ”(Martínez. se le da el nombre de protección catódica a base de corriente impresa.1. pag.Por ejemplo los ánodos galvánicos no requieren una corriente impresa. 76 . Protección catódica con ánodos galvánicos. mientras que en el segundo caso. Ambas técnicas son usadas en determinadas circunstancias en que se encuentre el ducto a proteger.23) Fig. Corrosión electroquímica. es aplicable a cualquier resistividad de terreno y es necesario considerar la interferencia con otras estructuras. 1999. se usa en medios de baja resistividad y es despreciable la interferencia de estructuras vecinas. La corriente impresa requiere de una fuente externa. 5.Análisis de Integridad de Ductos En el primer caso la protección catódica recibe el nombre de protección catódica con ánodos de sacrificio o galvánicos. donde todas las señales son procesadas y guardadas en una cinta magnética. Este vehículo inteligente posee 3 secciones principales. y la tercera parte es la última sección de grabación que contiene el sistema electrónico y los instrumentos de grabación. la segunda parte es la sección transductora que es la encargada de llevar las zapatas transductoras.Análisis de Integridad de Ductos 5.2. Fig. Vehículo inteligente de inspección interna.que están en contacto con las paredes del ducto en 360° de la superficie de la tubería. 77 . La sección impulsora que es la parte delantera del equipo y consta de copas que permiten el impulso del equipo. así como los sensores. 5.4 Inspección con equipo instrumentado La inspección con equipo instrumentado es llevada a cabo por un vehículo inteligente de inspección interna que es desplazado por la tubería. El principio de operación de estos equipos es el ultrasonido y la localización de fugas del flujo magnético creado por el mismo equipo. Las anomalías que detecta el diablo instrumentado son las siguientes: Perdida de material Daños mecánicos Abolladuras y arrugas Puntos duros Defectos de fabricación Ampollas Rajaduras circunferenciales Otras imperfecciones tridimensionales Además de los defectos antes citados son capaces de detectar: Soldaduras transversales Válvulas Tes Parches Derivaciones o tapones Carretes en tubos cortos Anclas Silletas envolturas abrazaderas 78 .Análisis de Integridad de Ductos “Este equipo inspecciona el ducto en toda su longitud y en los 360° de su circunferencia para detectar el número de anomalías en el espesor de las tuberías. Análisis de Integridad de Ductos En general detectan cualquier instalación que este en contacto eléctrico con el espesor de la pared de los ductos. 1999. el diablo instrumentado es limpiado y conectado a una e-box de almacenamiento que es como la computadora en donde se van a almacenar todos los daños y defectos encontrados durante el recorrido del diablo instrumentado. 79 . La parte principal del equipo instrumentado es el vehículo inteligente de inspección interna. Pág. 63) El equipo instrumentado tiene como objetivo principal el detectar todo tipo de daño en el ducto y todo aquello que este interconectado con su estructura. y este es la parte del equipo que físicamente va a entrar y recorrer el ducto para su inspección. llamado también como diablo.”(Martínez. Después de retirar el diablo al otro lado del ducto. es la evaluación del estado en el que se encuentra la estructura del ducto. sin importar sus efectos en el ambiente que lo rodea. también abreviado como AIM.5 Análisis de integridad mecánica (AIM) El análisis de integridad mecánica. y esto se lleva a cabo mediante la determinación del tipo y grado de severidad de los daños que el ducto presenta. los cálculos realizados en el AIM son principalmente determinísticos. el tamaño máximo tolerable del defecto que el ducto presente. buscan establecer con la mayor precisión posible de resistencia y vida remanentes.Análisis de Integridad de Ductos 5.). sismo. “EL AIM es una evaluación cuantitativa del nivel de resistencia y rapidez de crecimiento de daño en un componente bajo condiciones de operación preestablecidas (normales. 80 . Para ellos. así como.”(GAI. 2003. es decir. el tiempo de crecimiento de defectos. paro-arranque. El AIM es una inspección no destructiva que se basa en el cálculo de la PMPO (Presión máxima permisible de operación). sin considerar los efectos que esta falla pudiera tener en el entorno. etc. CAP.11) El análisis de integridad cuantifica a que tan propensa esta dicha estructura a una falla. Solo se encargara de estudiar las fallas dentro del ducto y tiempo de vida esperado para que ocurra un evento. “El análisis de riesgo es una postulación de los posibles escenarios de falla y analiza su impacto en el sistema productivo. el entorno ambiental y prevé los daños a personas y bienes. como también los daños ambientales y a la empresa que esta falla pudiese ocasionar en caso de omitirse alguna acción necesario en el mantenimiento del ducto después del análisis de integridad mecánica. 81 . no son iguales pero los 2 estudios son importantes determinarlos en el estudio de una estructura. ya que para ello se tiene que medir desde el tiempo aproximado en el que una falla ocurrirá para determinar el mantenimiento que se debe realizar a dicha estructura. es un estudio mediante el cual estima el impacto y efectos que tendrá una falla mediante una simulación de situaciones en las que se expondrán las fallas que se presenten en una dicha estructura. así pues como un estimado en cálculos de daños.6 Análisis de riesgo El análisis de riesgo. CAP. 11. estableciendo el nivel de riesgo como un índice que intenta cuantificar la suma de estos efectos. estableciendo el posible efecto en el entorno y sobre todo incursiona en cálculos probabilísticos para establecer el potencial de riesgo de un componente. 2003. también abreviado como AR.Análisis de Integridad de Ductos 5.) El análisis de integridad mecánica y el análisis de riego.”(GAI. Para ello realiza simulaciones del comportamiento de los componentes bajo situaciones inesperadas o peligrosas. CAPITULO 6 . la integridad mecánica se le nombra a la condición de “apto para el servicio” a un cierto equipo o instalación. solo cuantifica los daños que existen en la estructura pero no el impacto ambiental que una falla podría ocasionar. que nos permite saber el estado en el que ésta se encuentra. Cap. Este análisis.Análisis de Integridad de Ductos CAPITULO 6 ANALISIS DE INTEGRIDAD DE DUCTOS El análisis de integridad es una evaluación de una estructura o tubería. para determinar si puede llevar a cabo las funciones para las cuales se crearon y pueden durar más allá de su tiempo de vida útil y al proceso para evaluar dicho estado se le conoce como “análisis de integridad”. equipo o instalación para desempeñar la función para la cual fue diseñado. “El análisis de integridad es un sistema procesamiento de información que permite evaluar cuantitativamente la capacidad de un componente.II) En la práctica. y determina el tiempo de vida y falla en un periodo. con la durabilidad requerida y los márgenes de seguridad requeridos.” (GAI. 6.1 Fundamentos del análisis de Integridad 83 . 2003. 3. el problema sea calcular el tiempo de propagación de la grieta. laminación. es relativamente simple y consiste en que. forma y localización de la grieta (si es radial. “El análisis de integridad se fundamenta en conocimientos teóricos y prácticos de mecánica de la fractura la cual es una disciplina que estudia la resistencia de un cuerpo agrietado.) Una de las aplicaciones de mayor impacto de la mecánica de fractura es la predicción de la vida útil de una estructura. El tamaño.). y de la forma de aplicación de carga (presión. El factor de intensidad de esfuerzos K que determina la magnitud de esfuerzos en la punta de la grieta y que depende del tamaño y forma de la grieta. una vez detectada una grieta y conociendo su rapidez de propagación bajo las condiciones esperadas de servicio. del tipo de cuerpo. es llamada tenacidad a la fractura y es una propiedad del material. flexión. 2. La predicción de vida bajo esta premisa. es precisamente lo que hace que la predicción de vida sea posible. etc. por ejemplo: tubo. La resistencia del material al crecimiento de grietas. etc. Para ello se basa en el conocimiento de tres aspectos: 1. Cuando la causa primaria del fin de la vida de una estructura es un proceso de agrietamiento. viga.Análisis de Integridad de Ductos La estructura a evaluar debe contener reportes anteriores que permita saber la última fecha de inspección y mantenimiento a la estructura.. para dar un conocimiento aproximado de lo que se esta estudiando. etc. ese tiempo será el tiempo de vida residual 84 . la posibilidad que brinda la mecánica de fractura de predecir la rapidez de propagación de una grieta. longitudinal. desde su tamaño detectado hasta su tamaño crítico. Cuando aparece una grieta. el tamaño mínimo a detectar mediante la inspección no destructiva. Un análisis más detallado de la figura 6 Permite reconocer otros aspectos relevantes de la predicción de vida. pero a medida que la grieta crece. que se obtiene el tiempo de vida útil. Primero. 6. 85 . o sea la vida máxima garantizada del componente.Análisis de Integridad de Ductos Fig.Definición de vida útil desde el punto de vista de la mecánica de fractura. la resistencia va disminuyendo. en otras palabras. todo componente estructural es diseñado bajo la suposición de que el material no contiene defectos y la resistencia de diseño es la determinada por las propiedades mecánicas de los materiales de fabricación y las características geométricas (espesor. Es a partir del tamaño mínimo a detectar y hasta el tamaño crítico. etcétera) del componente. una grieta cuyo tamaño reduzca la resistencia. la técnica de inspección no destructiva debe tener la sensibilidad y resolución suficientes para detectar como mínimo. El tamaño de grieta que comienza a provocar una disminución de la resistencia será por lo tanto. inicialmente esta no tiene un efecto en la resistencia residual. ancho. forma. 6. y está sea mayor al valor crítico. Pág. Este deterioro puede ser: _ Disminución de la resistencia del material _ Reducción de la sección transversal o del espesor de pared _ Aparición de grietas 86 . Este fenómeno puede provocar causas graves a una estructura de no ser reparada o sustituida. “Cuando una estructura se encuentra en servicio. que deterioran su estado físico. III Marco teórico del análisis de integridad.Análisis de Integridad de Ductos no se puede garantizar una mayor vida debido a que no se puede asegurar que se detecten grietas más cortas que el tamaño mínimo. haciendo que la fractura sea inminente. que es aquel en que el tamaño de defecto provoca una resistencia residual igual al nivel de carga normal de servicio.” (Cap.2 Deterioro de componentes estructurales El deterioro es un fenómeno natural que aparece en los materiales por el paso de tiempo y su uso. La vida residual y la vida útil están determinadas por el punto de falla. el cual nos indica el punto máximo de carga que nos dará el estimado de vida útil hasta antes de la fractura. está sometida a la acción de diferentes fuerzas y acciones agresivas provenientes del servicio y del ambiente al que está expuesta. y es por ello. 38) La fractura de un cuerpo agrietado surgirá cuando la rapidez de la propagación con que la grieta se desarrolle. que se debe de mantener en evaluaciones continuas paraevitar una catástrofe. la presión o carga de trabajo. existen muchos defectos y anomalías que afectan la resistencia de una estructura. la microestructura. reduciendo de manera muy importante la vida útil de los ductos. 87 . pH y temperatura del ambiente. la composición química. Las condiciones de servicio severo y la inestabilidad de las condiciones de operación. los diversos tipos de deterioro tienen como consecuencias: _ Reducción en la capacidad de la estructura de soportar cargas _ Probabilidad de fallas inesperadas y catastróficas _ Reducción en la vida útil En la práctica. la composición. por lo que para la predicción de vida deben de analizarse todos y cada uno de los factores antes mencionados. la temperatura y condiciones de servicio y las formas de protección aplicadas. aumentan el grado de deterioro. pero si estos no crecen o se acumulan con el tiempo. el efecto será únicamente un riesgo de falla si eventualmente la carga de servicio se incrementa hasta igualar el valor de resistencia residual.Análisis de Integridad de Ductos Así mismo. Las formas de daño más comunes que acortan la vida útil de un ducto son: _ Corrosión localizada _ Corrosión uniforme _ Erosión y desgaste _ Agrietamiento inducido por hidrógeno _ Agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos La susceptibilidad de un material a estas formas de daño depende de la interacción de varios factores entre los que destacan las propiedades mecánicas. Análisis de Integridad de Ductos A partir de una inspección no destructiva se establecen el tamaño. se encuentran seguir unas series de normasespecíficas y un régimen. que definen límites de valores permitidos. El tamaño máximo tolerable de defecto.” (Cap. 88 . III Marco teórico del análisis de integridad. 40) No podemos aislar completamente los equipos o instalaciones de los factores externos que afectan a los mismos. tipo y distribución de los defectos presentes en la estructura.3 Principios del análisis de integridad Dentro de los principios del análisis de integridad. 2. 6. de manera que podemos prolongar su uso para lo que fue diseñado pero sin perder la seguridad de poder seguir trabajando. El Análisis de integridad se basa en el cálculo de: 1. La presión o carga máxima permisible de operación del ducto o tramo de ducto en presencia de defectos.basándose en la identificación del tipo y grado de severidad de los defectos presentes en él. forma. para que la operación de un ducto sea segura. a partir de los reportes de inspección no destructiva y la información técnica del ducto. “El análisis de integridad consiste en la evaluación del estado estructural del ducto. Pág. pero toda materia sólida tiene un estimado de vida útil. por lo que el análisis puede resultar en una sobre estimación de la severidad del defecto analizado. Por otra parte. por lo que necesariamente se debe emplear el criterio. es decir. ninguna sobre estimación deberá ser considerada como una garantía de una resistencia y vida remanente mayor.Análisis de Integridad de Ductos 3. se obtienenmediante pruebas de laboratorio o se utilizan los valores nominales de acuerdo a laespecificación del material de construcción. 89 . En todo caso el criterio debe ser conservador. debe considerar el peor de los casos. para seleccionar los valores de entrada del análisis. Estos cálculos están fundamentados en los conocimientos de la mecánica de la fractura y se apoyan en el conocimiento de las propiedades mecánicas de los materiales de fabricación y las dimensiones de los defectos presentes. La rapidez de crecimiento del defecto. Por otro lado. caracterización metalúrgica y otros datos. El análisis de fallas será un requisitocuando ésta se presente y sus resultados serán tomados en cuenta para el análisisde integridad. El análisis de integridad es aplicable a ductos marinos y ductos ascendentes desde la trampa de envío de diablos en la plataforma de producción y hasta la trampa de recibo en la instalación donde son procesados y sus alcances son los siguientes: _ Solo aplica a líneas fabricadas con tubería de acero al carbono y unidos por soldadura. ya que una vez construida la línea es muy difícil verificar algún dato. los datosde propiedades mecánicas. Esta información debe ser obtenida de los reportes deinspección y mantenimiento y del historial propio del ducto. adecuación de condiciones de operación o retiro dentro de la forma y tiempo establecidos en las recomendaciones del Análisis de integridad. esto es: el mayor esfuerzo. detectados por inspección no destructiva. y el usuario deberá realizar las acciones pertinentes de reparación. El principal problema de las líneas submarinas es la ausencia de importantes piezas de información del ducto. el ambiente más agresivo y las menores propiedades del material. es necesario contar con la informaciónmínima necesaria que en forma resumida contiene lo siguiente: _ Datos de diseño y construcción _ Datos de operación _ Reporte de las condiciones actuales de servicio y máximas posibles. _ Reporte del historial El criterio de análisis de integridad descrito está basado solo en la habilidad del ducto para mantener su integridad mecánica bajo presión interna. según su tipo y tamaño. La exactitud de los resultados del análisis es función únicamente de la exactitud de los datos proporcionados y de la veracidad del reporte de la inspección no 90 . _ Específica los datos e información que son necesarios para calcular la resistencia residual y la vida residual de los tramos del ducto analizado. movimientos de suelos y corrientes marinas.Análisis de Integridad de Ductos _ Establece los criterios para la evaluación de severidad de defectos que estén presentes en el ducto. así como los requerimientos de inspección no destructiva. Entendiéndose la integridad mecánica como la capacidad del ducto para contener un fluido a presión en su interior. _ Establece los criterios de aceptación. reparación o retiro de los tramos del ducto con defectos para garantizar la seguridad durante su operación. soportar las cargas externamente impuestas y mantener su forma y continuidad sin presentar fugas. agrietamientos o rupturas. combinada con presión hidrostática y cargas externamente impuestas por oleaje. Para realizar un análisis de integridad. Los cálculos serán válidos siempre y cuando las condiciones de operación permanezcan dentro de los límites de variación indicados en este procedimiento y que no haya cambios de servicio. En ausencia parcial de información del ducto.” (Cap. las probabilidades de que esto ocurra sería menos probable. 6. En todo caso el criterio será conservador. cambio de materiales.Análisis de Integridad de Ductos destructiva. el analista necesariamente empleará su criterio para seleccionar los valores de entrada del análisis. 41) Es por ello. pág. Mediante toda esta información se determinara los valores a introducir en el siguiente AI. o modificación de las cargas o presiones externas. si se aplicaran las medidas necesarias para la prevención de estos eventos. las condiciones o datos de operación o función. de las cuales se definen principalmente: el diseño y construcción del ducto. Las fallas son una de las principales causas de accidentes en la industria. se considerará. es decir. áreas o tramos del ducto donde se ubica el defecto. aún cuando éstas no se hubieran realizado en aquellas secciones. el ambiente más agresivo y las menores propiedades del material tal como fue mencionado en la hoja anterior. III Marco teórico del análisis de integridad. que es necesario contar con la información básica del ducto. 91 . así como las condiciones más recientes en las que se encuentra operando y el historial del ducto. según el caso: el mayor esfuerzo.4 Mecánica de la fractura aplicada al análisis de integridad. Análisis de Integridad de Ductos “Aunque en muchos casos de fallas ocurran una vez en toda una vida, una sola falla puede significar una gran catástrofe, como es el caso de las explosiones en grandes ductos de gases o líquidos combustibles. Las pérdidas por estas fallas usualmente no se limitan a la perdida de estructura y a los daños causados a las vidas humanas y las propiedades aledañas; con frecuencia también hay grandes pérdidas por la demora de la producción, los daños al ambiente y el deterioro ante la opinión pública de la imagen de la empresa. La mecánica de la fractura es la disciplina que provee las bases y la metodología para el diseño y evaluación de componentes agrietados a fin de desarrollar estructuras más resistentes y tolerantes de defectos.”(GAI, 2006, CAP.III) Aunque la ciencia vaya avanzando tecnológicamente en el desarrollo de materiales con menos probabilidades de falla en su diseño, componentes, etc. siempre se deberá realizar un examen de evaluación periódicamente para el descarte de algún evento desagradable. Definición de fractura. “La fractura es la separación o fragmentación de un sólido bajo la acción de una carga externa, a través de un proceso de creación de nuevas superficies; las superficies de fractura. Usualmente, para fracturar un material se requiere incrementar la carga progresivamente hasta que un proceso de nucleación, es decir, un cambio de fase estable aparezca y la propagación de grietas ocurra. Dependiendo de las condiciones de carga, geometría del cuerpo y de las propiedades mecánicas del material, para fracturar un componente estructural, puede ser necesario sostener e incluso incrementar la carga después de que la iniciación de grietas ha tenido lugar; mientras que en otros casos bastará con alcanzar el punto de iniciación de 92 Análisis de Integridad de Ductos grieta y después la grieta se propagará espontáneamente. Una circunstancia muy importante es que la fractura puede iniciar a partir de una grieta preexistente en el material, entonces la etapa de nucleación de grietas es suprimida y el proceso se reduce a iniciar la propagación de la grieta. Para que la fractura ocurra es necesario que el esfuerzo de iniciación y propagación de grietas esté presente en todo el volumen del cuerpo, pues basta con que este esfuerzo se alcance en una región estrecha para que la fractura ocurra; esto se conoce como principio de la ruptura de una cadena que establece que: “para romper una cadena, basta romper un eslabón”. “(GAI, 2006, CAP.III) Realizar los exámenes de valoración periódicamente para la exclusión de cualquier evento catastrófico, dependerá de la revisión de reportes de pruebas anteriores realizadas, así como del conocimiento del inspector, aunque el usuario de detectar un cambio o un ligero agrietamiento por alguna discontinuidad en la superficie del ducto, deberá aplicar los códigos de seguridad y realizarse un evaluación de operación, para determinar si el confiable seguir manipulando dicho componente. “Desde el comportamiento de los materiales, se reconocen 2 tipos de fractura: Fractura frágil: es la que ocurre cuando la deformación de la mayor parte del cuerpo es elástica, de manera que después de la fractura, los fragmentos de la pieza pueden volver a juntarse sin que haya cambios significativos en la geometría. Fractura dúctil: es la fractura que ocurre después de una apreciable deformación plástica del cuerpo, entendiendo que los esfuerzos en una región relativamente 93 Análisis de Integridad de Ductos grande de la pieza rebasaron el esfuerzo de cedencia o límite elástico.”(GAI, 2006, CAP.III) Los 2 tipos de fractura son destructivas y peligrosas cuando se presentan en un componente en operación. Fig.6.1. Tipos de Fractura. La fig. 6.1, presenta en forma esquemática 2 cuerpos con fractura frágil y dúctil respectivamente. La fractura (a) es poco nula y su esfuerzo de falla es menor al de cedencia y las partes se unen perfectamente; la fractura (b) posee una gran deformación plástica y existe una fractura fibrosa con “cuello” que indica la existencia de una fractura dúctil que rebaso el limite elástico; la fractura (c) es de aspecto frágil y existe una zona plástica pequeña en la punta de la grieta. “La mecánica de fractura relaciona el tamaño y forma de una grieta y las fuerzas o cargas que conducen a la fractura de un componente de forma y dimensiones definidas. Para esto, se apoya en el cálculo de la distribución de esfuerzos, deformaciones, desplazamientos alrededor de una grieta y en el establecimiento de los balances de energía que tienen lugar durante la extensión de una grieta. 94 Análisis de Integridad de Ductos Existen varias metodologías de análisis de componentes agrietados, dependiendo de la extensión de la deformación plástica que precede a la fractura. De acuerdo a la extensión de la deformación plástica, las categorías de la fractura son: Fractura lineal Elástica: Cuando la extensión de la zona plástica esta confinada a una pequeña región frente a la punta de la grieta y la deformación del resto del cuerpo es elástica. Fractura Elastoplástica: La zona plástica se extiende en el total remanente del ancho de la pieza, pero permaneciendo como una región relativamente estrecha alrededor del plano de la grieta. Colapso plástico: La fractura es precedida de deformación plástica generalizada.”(GAI, 2006, CAP.III) Fig.6.2. Categorías de fractura de acuerdo a la extensión de la zona plástica. La mecánica de fractura considera que el proceso de fractura, inicia con una grieta que se propaga hasta la separación final o fragmentación de la pieza. Si durante la propagación de la grieta, esta puede detenerse al disminuir o desaparecer los esfuerzos, se dice que la propagación es estable y si la grieta se propaga de manera rápida, autoacelerada y es prácticamente imposible de detener, entonces la propagación es inestable. 6.5 Criterios del análisis de integridad 95 Análisis de Integridad de Ductos El criterio del análisis de integridad se puede describir como una serie de componentes y valores determinados que nos permiten evaluar y por medio de cálculos, determinar el estado en que se encuentra el ducto aproximadamente antes de analizarse con equipo instrumentado, para dar una vista previa a lo que se tiene antes y después del análisis. Cabe destacar que dentro de los sistemas de estructuras para estructuras que transportan hidrocarburos se presentan los sistemas “risers”, que este tipo de sistema solo se refiere a que la tubería es inclinada o vertical. “La base del diseño y evaluación de ductos y en general de cualquier componenteestructural o mecánico es el esfuerzo. Si el esfuerzo es aceptable, es decir, se encuentra por debajo del valor máximo permisible, el ducto o componente es aceptable y puede seguir operando. Asimismo, la predicción de vida se realiza determinando la rapidez de crecimiento de defecto y calculando el tiempo en el cual ese defecto producirá un esfuerzo superior al permisible o una fuga, por lo tanto el trabajo analítico del Análisis de Integridad se fundamenta, en primera instancia en la determinación del esfuerzo operante en el ducto o tramo de ducto en el momento del análisis. Los ductos marinos y risersestán sujetos a condiciones de carga que producen los siguientes esfuerzos: _ Esfuerzo circunferencial por presión interna: SC _ Esfuerzo longitudinal (por presión interna, flexión y expansión): SL _ Esfuerzo fluctuante por: mareas, vibraciones por efecto de vórtice, movimiento de plataformas, presiones cíclicas y fluctuaciones de presión. _ Esfuerzo de colapso por presión externa. La presión de diseño (Pd) es la presión máxima a la que se puede operar el ducto según su diseño original, suponiendo que no contiene defecto alguno. Generalmente 96 esta es la presión máxima a la cual se puede operar un ducto que contiene defectos. D = es el diámetro. En el Análisis de integridad. preservando su integridad estructural y su factor de seguridad por diseño.Análisis de Integridad de Ductos está definida en términos de la presión que produciría un esfuerzo circunferencial en la pared del tubo. La presión hidrostática no deberá restarse al valor de Pf. el límite de integridad puede ser 97 . Pe = es la presión externa por la columna hidrostática F1 es el factor de seguridad(usualmente 0. Cuando la PMPO sea igual o mayor que la diseño. La fracción es el factor de seguridad que depende principalmente del tipo de servicio.5 para raiser y 0. La Presión de falla (Pf) es la presión interna del ducto que produce una fuga o ruptura de la tubería en el tramo que contiene el defecto analizado.72 para la línea regular). La PMPO se determina como: PMPO = Pf x F1 Debido a que en líneas submarinas y raisers frecuentemente el esfuerzo longitudinal proviene de fuentes ajenas a la presión interna. porque ya ha sido considerada en el cálculo de Pf. Pd se calcula como: Donde: So = es el esfuerzo de cedencia tn = es el espesor nominal. los cálculos de esfuerzo deben expresarse finalmente como una Presión Máxima Permisible de Operación (PMPO). igual a una fracción del esfuerzo de cedencia del material de fabricación de la tubería. se tomará a ésta última como la PMPO. σ1 y σ2 serán los esfuerzos principales diferentes de cero. Estos son una representación gráfica de los criterios de cedencia. independientemente de su valor. para esto se usan los mapas de cedencia. se define el Esfuerzo Longitudinal Máximo Permisible (SLMP). en el cual solo hay componentes en dos dimensiones. De este modo. Recipientes a presión (como líneas de transporte de hidrocarburos). Aplicando el criterio de Von Mises: 98 . Los mapas de cedencia más usados son los correspondientes al esfuerzo plano. se dan en función decoordenadas dadas por los esfuerzos principa les y definen las “regiones” de deformación elástica y plástica. En esfuerzo plano siempre hay un esfuerzo principal que vale cero. aunque sabemos que el 3 puede corresponder a un esfuerzo negativo. Muchas veces es necesario analizar varios estados de esfuerzos a la vez para comprender mejor un problema. Combinaciones tensión-torsión. por conveniencia de notación llamaremos a este σ3. Placas delgadas. entre otros en: Superficies libres.Análisis de Integridad de Ductos expresado con base en este esfuerzo. Donde So es el esfuerzo de cedencia mínimo especificado y F2 es el factor de seguridad para esfuerzo longitudinal. dado por SLMP = So F2. Esta condición se cumple. Análisis de Integridad de Ductos Elevando al cuadrado: Esta ecuación es equivalente a: Que es la ecuación de una elipse. mientras que un SL compresivo. toda combinación de esfuerzo que este dentro de la elipse no produce cedencia y los puntos que estén fuera significan deformación plástica. lo anterior obedece a que si existe tensión-tensión o compresión-compresión se promueve menor deformación plástica.3. Esto se muestra esquemáticamente en la figura 6. Así. se observa que en los cuadrantes I y III (donde existen esfuerzos del mismo signo (+)(+) y (-)(-)) hay una área de aceptación mayor que en los cuadrantes II y IV. El esfuerzo longitudinal (SL) tiene un efecto muy importante en la condición de falla del tubo. El contorno de la elipse es el límite elástico. Al observar la elipse de la figura 6. 99 . así como un esfuerzo cortante mínimo. facilita la cedencia y el colapso de la tubería. En general si el SL es de tensión el riesgo de deformación plástica y de colapso disminuyen. que al graficar presenta la forma descrita en la figura 6. Las combinaciones de esfuerzos que caen dentro de la elipse son seguras y las que caen fuera provocan falla por plasticidad o colapso.Análisis de Integridad de Ductos Figura 6. La metodología más común de evaluación de fatiga en líneas submarinas se basa en la curva de vida en fatiga o curva S-N.5Sc En situaciones donde la forma principal de daño sea la fatiga. Otra consideración importante es que el esfuerzo cortante se puede determinar mediante un análisis de flexibilidad. Efecto del esfuerzo longitudinal en la falla de un ducto según el criterio de Von Mises. Las condiciones de los cuadrantes 2 y 3 no ocurren en líneas en servicio. en ausencia de este tipo de análisis se puede aproximar de manera conservadora como SL = 0. no deberá exceder el valor del esfuerzo de cedencia mínimo especificado del material (So) multiplicado por un factor de seguridad F3. la integridad del ducto se evalúa en función del número de ciclos de falla (N). Una manera conveniente de evaluar defectos en líneas submarinas es considerar el esfuerzo equivalente o de Von Mises.3. Para líneas submarinas y risers. el esfuerzo equivalente de Von Mises. Nótese que el segundo y cuarto cuadrantes requieren menores esfuerzos para la falla. Normalmente las curvas S-N son determinadas en pruebas de laboratorio 100 . 6 Procedimiento general del análisis de integridad El procedimiento general del análisis de integridad es la secuencia de pasos a seguir para la realizacio0n de un análisis de integridad que le realizara a una cierta estructura o ducto.Análisis de Integridad de Ductos en probetas extraídas de tubos de la misma especificación que los instalados y probadas en el mismo ambiente. 101 . por lo que el uso de la mecánica de fractura es obligatorio. fatiga. pág. hidrógeno absorbido y defectos en soldaduras. Si el punto de evaluación cae dentro de la curva límite del DAF. 6. Cabe aclarar que en mecánica de fractura se entiende por falla a la condición de propagación catastrófica de grieta y por lo tanto una fuga producida por una grieta pasante pero que no se propaga. Una amplia variedad de metodologías para evaluación de grietas han sido desarrolladas a partir de la mecánica de fractura. el riesgo de falla es inminente. agrietamiento por corrosiónesfuerzos. la grieta es estable y no hay riesgo de falla y si el punto cae sobre la curva límite o fuera de ella. es posible en líneas submarinas y risers. no es considerada en esta metodología. III Marco teórico del análisis de integridad. pero sin duda la más ampliamente aceptada es la basada en los Diagramas de Análisis de Fallas (DAF).” (Cap. La presencia de grietas debido a daño físico. a medida que podemos clasificarlas de acuerdo al riesgo de falla. 44) Los criterios de análisis de integridad nos proporcionan un límite para determinar las fallas y el alcance de estas. II. Análisis preliminar.Cuando así se determine. su ubicación.. IV. ambientales.. empleando los criterios descritos en la sección anterior y se presentan las recomendaciones de inspección complementaria y de reparación de aquellos defectos seleccionados para tal efecto. Inspecciones complementarias.-Reporte de inspección no destructiva y de la información técnica del ducto. El análisis preliminar contiene además los requerimientos de muestreo y pruebas de laboratorio que deberán realizarse en caso de que así se requiera y las recomendaciones provisionales de reparación. Análisis de resultados.Análisis de Integridad de Ductos “De acuerdo a las consideraciones anteriores. se realizarán inspecciones complementarias locales de indicaciones específicas para corroborar si la información proporcionada por el vehículo inteligente es correcta y adecuada.Con base en los resultados de la inspección complementaria y pruebas.Se realizará un análisis preliminar de integridad.. el cual consiste en lo siguiente: a) Análisis determinístico de evaluación de severidad de defectos. I. Con esta información se determina la PMPO y se realiza una primera estimación de la vida remanente (VR). 102 .El reporte de la inspección no destructiva deberá contener la lista dedefectos. basado únicamente en la información recibida. III. tamaño y localización de defectosen la tubería. tipo de defecto ydimensiones y un reporte gráfico de la forma. la clave de identificación del defecto. etc. se realizará el análisis de integridad final. b) Determinación de las formas y rapidez de deterioro operantes y cálculos de vida remanente c) Análisis probabilístico. el Análisis de Integridad de un ducto marino o riser (tubería vertical) que haya sido inspeccionado no destructivamente mediante vehículo inteligente de inspección interna se puede realizar de acuerdo al siguiente procedimiento general. Con estos datos se identificaran las formas de daño presentes y se relacionarán con las condiciones de servicio. Figura 6.Este documento contendrá la lista definitiva de reparaciones priorizada.4. los procedimientos de reparación. inspección y mantenimiento para incrementar el nivel de seguridad de la instalación y extender su vida útil.. El diagrama de flujo de la página siguiente muestra este procedimiento en forma gráfica. el programa de inspección a futuro y las recomendaciones de operación. Diagrama de flujo del Procedimiento de análisis de integridad de líneas submarinas y risers.Análisis de Integridad de Ductos V. 103 . Reporte final. la presión o carga máxima permisible de operación. La calidad del análisis de integridad depende completamente de la calidad de la información. ” (Cap. se requieren tomar ciertos criterios que indicaran su correcto funcionamiento o si están dentro de los límites máximos de operación. por lo tanto requieren de exactitud en las mediciones y cálculos que se hacen para determinar el estado físico de la línea y en su caso. y para conocer esto. “Los defectos a considerar para el Análisis de integridad de líneas submarinas y risers son: Reducción de espesor Grietas Ampollas y Laminaciones Abolladuras y Entallas 104 . el análisis de integridad está regido por una serie de valores y límites que determinan si el ducto está operando de manera segura. 49) El procedimiento para el análisis en líneas submarinas y risers son máscomplejos que en tierra. así como la programación próxima de inspección que esta requiera para su mantenimiento y seguridad.Análisis de Integridad de Ductos Para la realización del análisis de integridad es obligatorio contar con la información referente al ducto objeto de análisis. sus defectos o fallas para su reparación y mantenimiento. 6. III Marco teórico del análisis de integridad.7 Criterios de severidad de defectos Como se mencionó anteriormente. De estos criterios se establecerá la severidad de los defectos que afectan la operación de la estructura. por lo tanto es importante establecer el alcance de cada grupo de información requerida. pág. 2. Deformación plástica mayor de 0. Pérdida de espesor > 80% 3. estos criterios son: 1. PMPO ≤ Pop (donde PMPO es la Presión Máxima Permisible de Operación y Pop es la Presión de Operación). las cuales serán objeto de un análisis especial. Este criterio no aplica a laminaciones ni ampollas. 4. quemadura. 105 . serán analizadas por mecánica de fractura. Deformación plástica Flexiones y pandeos Los criterios utilizados en ductos terrestres para definir si un defecto debe ser considerado como severo.Análisis de Integridad de Ductos Desalineamientos en soldaduras circunferenciales. deberá considerarse para retiro. falta de penetración y porosidades. si la cantidad o extensión de defectos es tal que el costo de la reparación resulta antieconómico de llevar a cabo. Un tramo o totalidad de ducto. El límite antieconómico es determinado por el usuario. 5.5%. (TVR es tiempo de vida remanente). 6. Inclusiones no metálicas y otros defectos del material. Todas las grietas mayores que las permitidas por las normas de construcción son severas. TVR < Plazo para la próxima inspección. Defectos en soldaduras como: socavación. para dictaminar posteriormente si el tramo que lo contiene debe ser reparado o retirado de servicio tienen ligeras variantes para ductos marinos. igual a una fracción del esfuerzo de cedencia mínimo especificado del material de fabricación de la tubería.Análisis de Integridad de Ductos Los siguientes índices definen cuantitativamente el nivel de riesgo de falla. Pop y las Perdidas del espesor son unos de los valoresmás importantes que hay que tomar en cuenta en la determinación de riesgos. 106 . propiedades del material y condiciones de servicio.8 Clasificación de anomalías en ductos en función de su severidad Para una mejor comprensión de la severidad y prioridad de los defectos a continuación se definen los siguientes términos: “Presión de Diseño (Pd): Es la presión máxima permisible en ausencia de defectos y en cumplimiento con todas las especificaciones dediámetro. 6. etc. Hay que recordar que la PMPO. pág. 51) Existen normas con límites de referencia. Estos deberán ser aplicados correctamente para determinar la acción siguiente. incluye un factor de seguridad. III Marco teórico del análisis de integridad. espesor. Este límite deberá ser establecido tomando en cuenta factores tales como: 1) Importancia estratégica del ducto 2) Análisis de riesgo en caso de falla 3) Costo de la reparación 4) Prioridad en los programas de mantenimiento.” (Cap. los cuales nos indicaran el nivel de riesgo en el ducto. Generalmente está definida en términos de la presión que produciría un esfuerzo circunferencial en la pared del tubo. 107 . es decir la presión que producedeformación plástica. Si el TVR es mayor que el tiempo esperado de servicio o el periodo de la próxima inspección no hay riesgo de falla. estas mediciones de presión son tomadas en los orígenes de las líneas ya que se desprecian las perdidas por fricción. el defecto debe repararse.Análisis de Integridad de Ductos Presión de Operación (Pop): Es la presión manométrica a la cual se opera el ducto en condiciones normales y estables. deberá tomarse una acción correctiva inmediata. colapso y explosión. esta presión es calculada en base a los principios de mecánica de la fractura y de resistencia de materiales. pero si TVR es menor que el tiempo esperado de servicio o el periodo de la próxima inspección integral. deterioro acelerado de materiales. Tamaño Critico de Defecto: Es el tamaño de defecto que produce una condición indeseable y de riesgo. Si la reparación no es posible de realizar de inmediato. Presión de falla (Pf): Es la presión que causa una condición indeseable o de riesgo del tramo que contiene el o los defectos analizados. Presión Máxima Permisible de Operación (PMPO): Es la presión máxima a la cual se puede operar un ducto que contiene defectos. Si el TVR es menor de 6 meses. el TVR puede emplearse para establecer el plazo de la siguiente inspección. fuga. Tiempo de Vida Remanente (TVR): Es el lapso de tiempo que transcurre desde que un defecto es detectado y analizado en su severidad. Para efectos de análisis. disminución de temperatura o reducción de flujo. preservando su integridad y su factor de seguridad por diseño. crecimiento de defectos. hasta que alcanza el tamaño crítico. que es el tamaño que produce una fuga o falla. pueden ser considerados como uno solo para efectos del calcula de la PMPO y TVR. una fractura o una explosión: dicha condición. quemaduras por arco eléctrico. los cuales pueden interactuar entre ellos. no se afecta el factor de seguridad y el ducto puede ser operado a la Pop. Si RP es mayor o igual que 1. Se define como: RP = PMPO / Pop Esta relación indica a que porcentaje de la PMPO se opera el ducto. provoca que la capacidad de la tubería para contener herméticamente el fluido que transporta y la presión interna a la cual está sometida sea reducida o eliminada. etc. Relación de Presiones (RP) indica a que porcentaje de la PMPO está operando el ducto y por lo tanto es indicativa del margen de seguridad existente. coronas bajas. 108 . porosidad. socavados. Agrupación de defectos: Cuando dos defectos están muy cercanos entre sí. El riesgo de falla se determina en función de la presión máxima permisible de operación (PMPO) ó del tiempo de vida remanente (TVR) de la tubería. falta de fusión.Análisis de Integridad de Ductos Combinación de defectos: Consideramos como la combinación de dos o másdefectos. sus dimensiones pueden agruparse y reportarse como un solo defecto.0. en tal caso. Riesgo de falla: Se define como la condición de la tubería que implica un evento no deseado tal como una fuga. tales como perdidas de metal internas o externas con defectos de fabricación. En base a lo anterior tenemos tres situaciones: 1. Si RP es menor o igual que FS. Prioridades de acción correctiva La prioridad de acción correctiva es un factor que define la urgencia con la que se debe tomar una acción correctiva en un tramo de ducto que se ha dictaminado para reparación. se debe tomar una acción correctiva inmediata que puede ser: Reducción de la presión de operación por debajo de la PMPO. La relación se calcula de la forma siguiente: RS = Svm / So Si la relación de esfuerzos es igual o mayor que 0. no obstante. la operación tiene cierto riesgo pues ya está haciendo uso del factor de seguridad establecido por la norma y se debe tomar una acción correctiva en un plazo menor a los 12 meses. Relación de esfuerzos (RS) Es la relación entre el esfuerzo de cedencia mínimoespecificado (So) y el esfuerzo equivalente de Von Mises (Svm) en el tramo analizado. Debido a que un ducto puede fallar por aumento de presión. Colocación de un refuerzo o ejecución de acción correctiva recomendada inmediata y Suspensión del servicio. el tramo analizado tiene esfuerzos mayores a los permisibles y debe tomarse una acción correctiva. Si RP es menor de 1. conclusión de su vida remanente por esfuerzos 109 .0 pero mayor que FS (Factor de Seguridad). 3. de acuerdo a los criterios de severidad. mientras se ejecuta la acción correctiva la Pop no debe incrementarse por arriba de la PMPO reportada en el análisis de integridad.9.Análisis de Integridad de Ductos 2. 1 ó1año TVR≤ 5años ó 1.2FS≤RP≤0.Análisis de Integridad de Ductos excesivos.9 Prioridad 2 Anomalía severa con alta probabilidad de falla con aumentos de presión moderados o en plazo de meses.2<RS ≤ 1. golpes de maquinaria. deslizamientos de terreno.5<RP≤1.55FS+0. Para que la anomalía se clasifique como prioridad 2 debe cumplirse: 1. etc.5 ó 6meses<TVR≤1año ó 1<RS≤1. posibilidad de falla si la Pop se aproxima a la Pd. Para que la anomalía se clasifique como prioridad 3 debe cumplirse: 0.o en represionamientos grandes o en presencia de altos esfuerzos secundarios en eventos tales como: golpes de ariete. Para que la anomalía se clasifique como prioridad 1 debe cumplirse: RP≤1. riesgo de falla sustancial. riesgo inminente de falla en tiempo de varios días o con aumentos leves de presión de operación (10 a 20% arriba de Pop. se define un factor de priorización para cada una de estas formas de falla. sismos.55FS + 0.2FS ó TVR<6mesesó RS≥0. La prioridad se establece de la forma siguiente: Prioridad 1 Muy severa.5 110 .2 Prioridad 3 Anomalía con severidad moderada.). A medida del grado de severidad de daños o defectos en el ducto se va a poder clasificar el tipo de prioridad con la que se debe actuar para el funcionamiento correcto y sin riesgos. riesgo posible si no se realiza la reparación recomendada.” (Cap.Análisis de Integridad de Ductos Prioridad 4 Anomalía con severidad leve. pero cabe mencionar que se elige de acuerdo a los criterios que se desean o requieren saber. 111 . El criterio a seguir para definir si una anomalía es prioridad 5 es que las condiciones de RP. Para que la anomalía este clasificada como tipo 4 debe cumplirse lo siguiente: RP>1. III Marco teórico del análisis de integridad. 6. la reparación se efectúa con la intención de restablecer la resistencia de diseño y la vida útil del ducto.5 y 0. “Para efectuar el análisis de integridad a ductos existen 2 metodologías. en PEMEX para la realizar el análisis de integridad a una estructura son 2 los métodos más conocidos. 52).9 Métodos de análisis de integridad Existen muchos métodos dentro del análisis de integridad. TVR y RS deben ser superiores a lo establecido para la prioridad 4. los cuales son: el determinístico y el probabilístico. el método Probabilístico y determinístico. este último puede ser tipo muestral o basándose en los resultados de inspección con equipo instrumentado. pág.1 Y PMPO<PD ó 5años<TVR≤ 10años ó RS>1. así como el cumplimiento de las normas de seguridad. riesgo dentro de lo permisible por el factor de seguridad.9SMPVM< SVM Prioridad 5 Anomalía no severa. Cabe mencionar que el método probabilístico es usado para el cálculo de dichos valores de manera no muestral pero en base a este método se hace un cálculo de daños y efectos del ducto aproximados. III Marco teórico del análisis de integridad. predicción de vida útil y emitir recomendaciones de reparación. 6.10 Análisis determinístico El análisis determinístico es uno de los métodos más usados en PEMEX por su simplicidad. 56). La metodología que se debe aplicar al análisis de integridad será el método determinístico. III Marco teórico del análisis de integridad. 56). El análisis determinístico es de suma importancia en la inspección interna y muestral. pág. cálculo de la presión máxima permisible de operación. Así que se puede concluir que en el análisis de ductos los 2 métodos son muy importantes para la examinación y conclusión del estado del ducto. pág.” (Cap. ya que por el grado de riesgo es la manera adecuada de conocer los valores a los que el ducto se encuentra operando y esta se basa en la inspección de campo.Análisis de Integridad de Ductos El análisis probabilístico y tipo muestral no se considera dentro del alcance de este proyecto sin embargo para efectos de información se describirán brevemente. “El análisis determinístico parte de los resultados de inspección no destructiva ya sea con equipo instrumentado de inspección interna o de tipo muestral.” (Cap. ya que se hace en base a mediciones obtenidas por el equipo instrumentado y para el cálculo dedichas conclusiones. el análisis de integridad consiste en: Evaluación de la severidad de los defectos presentes. 112 . Análisis de Integridad de Ductos 6. III Marco teórico del análisis de integridad. “Este método es el que se viene aplicando en el análisis de los ductos de la RegiónMarina Suroeste de México que son susceptibles de inspeccionar con vehículo inteligente de inspección interna (Diablos instrumentados). pág. El análisis de ductos es llevado a cabo por medio de equipo instrumentado y vehículos inteligentes que determinan el daño en el ducto a inspeccionar. 3.1. Posteriormente se sigue con el procedimiento descrito anteriormente y aplicando los principios y criterios de análisis de integridad. y por tanto. Análisis de Integridad de Líneas Inspeccionables con Equipo Instrumentado PEMEX es la empresa de mayor importancia en México por la cantidad de petróleo que se encuentra en nuestro territorio. 2. Reporte de Inspección con PND (Pruebas No Destructivas) en ductos ascendentes. como su nombre lo indica la integridad del ducto es determinada a base de cálculos que requieren de información veraz y100% confiable. Reporte de Inspección Interna con vehículo inteligente (Diablo Instrumentado). Levantamiento batimétrico de la línea regular con geoposicionamiento. 113 . así como también cálculos y estudios que son concluyentes en la toma de acciones de mantenimiento en los ductos. la información referente a la operación de los ductos es obtenida directamente del área operativa y las condiciones físicas de los ductos son extraídas de los reportes finales de inspección los cuales son: 1. el análisis principal para inspeccionar su líneas de ductos son llevadas a cabo con equipo instrumentado.10. interconexiones y cruces de líneas submarinas. 56).” (Cap. 2. así como para establecer las condiciones de operación que garanticen con el nivel de confianza aplicado al análisis. 114 . Si bien es cierto que en la inspección muestral no se revisa el 100% del ducto. se puede tener una evaluación confiable de un ducto si consideramos los siguientes aspectos. La inspección muestral busca la predicción del estado de una tubería con base en el estado de una muestra de tamaño limitado. la operación segura del ducto. dejando en claro que también es un método confiable y seguro de valorar el estado del ducto. sin necesidad de inspeccionar al 100% la totalidad de la tubería. “Para conocer el estado de un ducto. sus procedimientos proporcionan la suficiente información para determinar la posibilidad de que existan daños severos no detectados en el tubo. por las razones que sean.Análisis de Integridad de Ductos 6. no serán necesarios utilizar ningún vehículo inteligente de inspección interna. no se puede inspeccionar con Equipo instrumentado. seleccionado un número de tramos del ducto que conformen una muestra representativa del estado general de la tubería y que permitan.10. se propone realizar antes una inspección de carácter muestral. que es estadísticamente confiable. Con una inspección de tipo muestral. Análisis de Integridad de líneas No Inspeccionables con EquipoInstrumentado (Muestral) Es necesario considerar que para el análisis de integridad en líneas que no son Inspeccionables. inferir su estado de integridad estructural con un nivel de confianza de al menos el 96%. mediante técnicas y procedimientos que garanticen la detección de cualquier defecto interno o externo contenido en la pared del tubo. Debe ser posible la inspección por el lado externo de la tubería. sino que será por otro tipo de inspección que será muestral. es decir. Metodología General Revisión de los planos de construcción. que incluye inspección del cuerpo del tubo. para posteriormente realizar el análisis de integridad de los tramos inspeccionados evaluando la severidad de defectos encontrados y recomendar técnicas de reparación si es necesario basándose: Cálculo de la Presión Máxima Permisible de Operación.Análisis de Integridad de Ductos Este tipo de análisis parte de los resultados de Inspección no destructiva. costura longitudinal y uniones soldadas. para establecer el posible estado físico y las formas de daño que potencialmente afectan la tubería. Predicción de vida remanente. durante el avance de los trabajos de reparación y una vez concluido el programa de reparaciones establecido. Inspección física de la totalidad del recorrido del ducto en el tramo referido. Planeación de la inspección. para identificar y medir las características físicas del ducto. con base en su estado actual. las condiciones de terreno y ambiente y en general. reportes de inspección no destructiva del tramo referido.. líquidos penetrantes y por ultrasonido.Se determinará la cantidad de tramos a inspeccionarutilizando un código de inspección general y un Nivel de Calidad Aceptable. Los tramos para inspección se seleccionaran de acuerdo a los siguientes criterios: 115 . mediante las técnicas visuales. su trazo y perfil actual. todas aquellas relacionadas con los trabajos a realizar. sus soportes. Análisis de Integridad de Ductos Tramos en los que se hayan previsto daños Tramos en zonas críticas Tramos en los que se hayan observado daños Al menos 50% de los tramos deben ser seleccionados al azar. paracompletar el muestreo. c) Localización de costuras. d) Otros defectos. g) Curvatura del tramo. e) Daño físico. etc. b) Condiciones del terreno. 116 . Técnicas de inspección Las técnicas de ensayo no destructivo que se usaran para la inspección son las siguientes: Inspección visual (IV) Ultrasonido (UT) Líquidos penetrantes (LP) La inspección deberá incluir un reporte de: a) Estado de la superficie del tubo. f) Deformación. ” (Cap. Rechazar la línea y fijar una fecha de retiro y PMPO de acuerdo al peor defecto detectado.Análisis de Integridad de Ductos Cada reporte debe contener la siguiente información: Distancia absoluta del tubo inspeccionado Diámetro. habrá dos opciones: 1. así como segura de evaluar un ducto sin necesidad de inspeccionarse todo. independientemente de que éste haya sido reparado. Análisis de Integridad El análisis de integridad de los tramos inspeccionados se realizará de acuerdo al procedimiento usual para tramos de ductos. con la excepción de que la PMPO y la TVR se determinarán para el peor defecto detectado en la inspección muestral. también se seguirá el procedimiento usual. 117 . Incrementar el muestreo 2. pág. III Marco teórico del análisis de integridad. 57). Si la inspección muestral fuera rechazada por haber encontrado un número de tramos con una PMPO o TVR menor que las especificadas para el ducto. El análisis de integridad de líneas no Inspeccionables con equipo instrumentado muestral es una manera más rápida y eficiente. este tipo de método en su mayoría es el más aplicado a la inspección de ductos por muchas de sus ventajas. Para el análisis de integridad final. además de mencionar que los altos los costos por contratación de personal son elevados que aplicando este análisis muestral es una manera de útil de economizar. espesor medio y longitud del tramo inspeccionado Esquema del tramo del ducto con la ubicación del defecto Identificación y dimensiones de indicaciones Localización de costuras. “La dificultad en el acceso físico a una línea marina y terrestre provoca que sea casi imposibleverificar su estado. 61). dimensiones de defectos. Los modos de falla son identificados de los reporte de inspección o de cálculos teóricos o de simuladores para líneas no Inspeccionables. magnitud de corrientes submarinas.11 Análisis probabilístico El análisis probalístico es un método es utilizado principalmente en tuberías con difícil acceso. etc. pág.3. de manera que no se tenga una certeza de los datos necesarios para un Análisis de integridad. como son: espesores.”(Cap. Estas incertidumbres pueden ser manejadas mediante un análisis probabilístico que permita tomar decisiones dentro de un nivel de seguridad o confiabilidad adecuado. 118 . III Marco teórico del análisis de integridad.Análisis de Integridad de Ductos 6. propiedades de materiales. El análisis probabilístico sigue la metodología general mostrada en la figura 5. 6. Procedimiento para el análisis de integridad por el método probabilístico. ya sea superficial o enterrada.5. Da las bases para el diseño de una nueva línea. “El análisis de flexibilidad es un método que consiste en la determinación del estadode esfuerzos y deformaciones en un ducto bajo la acción de una o más cargas. 6. 119 .Análisis de Integridad de Ductos Fig.12 Análisis de flexibilidad Determinar la flexibilidad en el análisis de integridad es importante para conocer los esfuerzos a los que una estructura está sometida en operación. permite determinar el estado de esfuerzos en una tubería existente. así mismo. fluido y las ocasionales utilizadas dentro del análisis. Esfuerzos o deformaciones perjudiciales en tuberías y válvulas o en equipos conectados. Fallas en las juntas. desplazamientos inducidos. Así mismo se puede utilizar para: Evaluación de soportería Cambios de trazo y perfil en línea regular Cambios de trazo y perfil en instalaciones Cambios en condiciones de operación Evaluación de grado de severidad bajo cargas ocasionales como: vientos. sobrepresiones. así mismo. Si la junta de expansión es usada. la flexión debe prevenirse por medio de uso de curvas. anclas o ataduras con suficiente fuerza y rigidez deben ser instaladas para proveer resistencia a las fuerzas máximas de presión. juntas deslizables o juntas de bola. loops (bucles) o contrapesos. se debe construir sistemas para absorber las dilataciones térmicas por medio juntas de expansión. Para realizar un análisis de flexibilidad se aplica la siguiente metodología: 120 . Si la expansión no es absorbida por la compresión axial directa del tubo.Análisis de Integridad de Ductos Los sistemas de tubería deben tener la suficiente flexibilidad para prevenir la expansión o contracción térmica o movimientos de los soportes los cuales puedan causar: Fallas en la tubería o en los soportes debido a sobreesfuerzo o fatiga. resultado de movimiento excesivo y momentos en los tubos. etc.. inundaciones. presión. enterradas o tubería sumergida. pudiendo ocurrir en estas últimas cambios en su diseño original por causas externas como deslaves. Código ASME B31. siendo estos principalmente: Norma PEMEX CID-NOR-N-SI-0001/98. o desplazamientos significantes por cambios en las condiciones de operación como incremento de volumen de producción. B31. Algunos de estos códigos internacionales se utilizan simultáneamente con otros códigos o estándares. Las tuberías localizadas en plantas de proceso pueden comprender tanto gasoductos como oleoductos sin distinción. B31.8. Línea regular es un sistema de ductos empleados para la conducción de hidrocarburos líquidos o gaseosos de una instalación a otra. Posteriormente se clasifica a la línea con base a su localización geográfica. las cuales tienen características propias influenciadas por el medio externo sobre el que se desarrollan. dividiéndose principalmente en Oleoductos. aplicándose factores de seguridad mayores a los comprendidos en línea regular. esta clasificación se realiza con base en el tipo de producto transportado así como por su localización. Definido el tipo de servicio se puede establecer las normas y códigos que se van a utilizar.3.Análisis de Integridad de Ductos Inicialmente se determina si se trata de un diseño para una línea nueva o es una línea existente.3. o son derivaciones de los mismos como la norma PEMEX CID-NOR-N-SI-0001/98. El siguiente paso es determinar el tipo de servicio que tiene la línea.8 entre otros.4 y B31. la cual es la fusión de los códigos B31.4. temperatura. 121 . B31. pudiéndose tratar de líneas superficiales. sismos. Gasoductos así como Tuberías localizadas en plantas de proceso. etc. siempre y cuando se encuentren dentro de los límites de la planta. etc. mediante el cual se realiza el dimensionamiento del sistema de tuberías. sin embargo. midiendo las elevaciones y cambios de dirección respectivamente. para considerarlos en el análisis. estos cálculos pueden efectuarse a través de las fórmulas establecidas en la normatividad. denominando elemento a todos los codos. de igual manera se verifica que estén funcionando correctamente (que este soportando) y el tipo de protección mecánica que hay entre ducto y soporte. esta información consiste en: Levantamiento topográfico. bridas. la cual generalmente consiste de una resina de poliuretano de alta densidad. que comprenden el arreglo de tubería. Con toda la información recopilada se procede al cálculo de esfuerzos y deformaciones. la geometría y características mecánicas del material. el tipo de suelo para el caso de tubería enterrada. los cuales indican todas las características que debe poseer el sistema de transporte para trabajar de manera segura y eficiente. válvulas.. solo aplican para problemas sencillos de cargas estáticas ya que su grado de dificultad se incrementa al considerarse más elementos o cargas dinámicas. Otra de las bases de diseño necesarias para el análisis comprende las condiciones de operación... los cálculos antes referidos también pueden realizarse a través de softwares especiales que reducen el tiempo de análisis. tes. Unade las técnicas más usadas para el análisis de flexibilidad es Método de los Elementos 122 . En el caso de tubería superficial se hace un dimensionamiento para cada tramo de tubería y se toma la especificación de todos los elementos que contiene el arreglo. así como su localización geográfica.Análisis de Integridad de Ductos Dentro de los códigos mencionados anteriormente se establecen los requerimientos de diseño. Una vez realizado esto se prosigue con la recopilación de toda la información necesaria para hacer las bases de diseño del análisis de flexibilidad... Dentro del levantamiento topográfico se dimensionan además de la tubería el tipo y cantidad de soportes. cumplimiento de normas. El análisis de flexibilidad tiene como objetivo principal dar a conocer los esfuerzos y cargas a los que el ducto está sometido. Generalmente los resultados se muestran a través campos de colores. los campos de colores muestran la distribuciones de esfuerzo en el sistema. levantamientos topográficos. inspección de área. pág. el cual debido al desarrollo comercial de las computadoras es el mayormente utilizado.Análisis de Integridad de Ductos Finitos (MEF). Una vez determinado el campo de esfuerzos se comparan con los esfuerzos permisibles establecidos en el código empleado y en caso de rebasar estos límites permisibles se emiten las recomendaciones necesarias para disminuir los esfuerzos o en su caso retirar la pieza. estado de operación. III Marco teórico del análisis de integridad. así como los límites de expansión y esfuerzo permisibles que este desarrolla en operación. indicando que en esa zona se tienen valores dentro del rango. a cada color le corresponde un rango. 123 . este método considera varios valores y reportes anteriores al análisis como son: las fallas anteriores.”(Cap. para el cálculo en la flexibilidad del ducto. 62). entre otras. CONCLUSIONES . Análisis de Integridad de Ductos CONCLUSIONES El análisis de integridad es de suma importancia para determinar el efecto del estado actual de la instalación y/o elemento a evaluar en su capacidad operativa y seguridad actual como futura. la seguridad tanto de PEMEX como de todos sus empleados. Así pues. aporta las bases para el alargamiento de la vida útil de instalaciones y el aumento de su capacidad productiva. Así como modificaciones en condiciones de operación. El resultado más importante del AI es la reducción de la frecuencia del mantenimiento correctivo. Es decir. como establece las medidas o acciones específicas de prevención. lo que eleva el nivel técnico del personal y reduce significativamente el riesgo de fallas. genera una base documental de las tareas de inspección y mantenimiento como historial para las próximas evaluaciones y establece mejores procedimientos de inspección no destructiva. sin reducción de la seguridad. etc. y si esto se realiza en tiempo y forma adecuada. El AI propone procedimientos de reparación más eficaces. diseño. refuerzos. así como al medio ambiente será superior a lo que actualmente posee. rápidos y seguros sin interrupción de servicio. Además de que. amplía el conocimiento y la base documental. es un estudio el cual permite al ingeniero llevar un mejor control de proceso en el mantenimiento de las instalaciones que transportan hidrocarburos. 125 . control y mitigación de los riesgos. además. Con el objetivo de alargar la vida útil. De lo cual se concluye que el AI. GLOSARIO . . Ánodo. rectificadores. Válvulas. Área efectiva de la pérdida por corrosión obtenida mediante el perfil de corrosión. etc. Ánodo galvánico o de sacrificio. actuadores. Bases de Diseño. Información proporcionada por el área interesada en la construcción. Bases de Usuario.Instrumento destinado a medir aceleraciones.Análisis de Integridad de Ductos GLOSARIO Abolladura. Accesorios. Área efectiva del defecto. Anomalía. acerca de las necesidades y características que debe cumplir el sistema. Acelerómetro. Elemento emisor de corriente eléctrica (electrodo) en el cual ocurre el fenómeno de oxidación. Es toda la información requerida para el desarrollo adecuado del proyecto. 127 . defecto o condiciones externas que puedan poner o no en riesgo la integridad del ducto. medidores. Es el metal con potencial de oxidación más electronegativo que el ducto por proteger y que se consume al emitir corriente de protección. Depresión en la superficie del tubo. Cualquier daño mecánico. sistemas de inyección de inhibidores. Constricción: Discontinuidad geométrica que se encuentra bajo un estado triaxial de esfuerzo. abrazaderas de fábrica o envolventes atornilladas o soldadas en la sección de la tubería Cátodo. codos. en un sistema de protección catódica es la estructura a proteger. Conexiones. Es una corrosión de tipo uniforme en toda la superficie de la instalación. Es el electrodo de una celda electroquímica. Es aquella corrosión no homogénea que se presenta en la superficie con la formación de películas no uniformes. Categorización que se realiza al ducto considerando el número y proximidad de las construcciones en un área geográfica unitaria a lo largo de su eje longitudinal. Corrosión generalizada. 128 . Proceso electroquímico por medio del cual los metales refinados tienden a formar compuestos (óxidos. “weldolets”. Corrosión. reducciones.” tredolets”.Análisis de Integridad de Ductos Camisas mecánicas dispositivos como grapas. Clasificación por Clase de Localización. y que toma en cuenta el servicio y la seguridad del sistema. hidróxidos.) termodinámicamente estables debido a la interacción con el medio. Aditamentos que sirven para unir o conectar tubería. etc. Corrosión localizada. en el cual ocurren las reacciones electroquímicas de reducción. tales como: Tes. etc. “socolets”. bridas. rayadura o presión y puede estar dentro o fuera de norma. Diablo geómetra. operación. dobleces y geometría interna del ducto. montañas. poblados. canales. vías férreas. debida al arrastre indebido del electrodo sobre el metal base.Análisis de Integridad de Ductos Cruces. con o sin pérdida de material. Diablo. Equipo con libertad de movimiento que es insertado en el ducto para realizar funciones de limpieza e inspección del mismo. etc. Herramienta para limpieza interior del ducto. Daño mecánico. Es aquel producido por un agente externo. Defecto. Daño caliente (quemadura). tuberías. 129 . Diablo de limpieza. Su propósito es verificar que el diablo instrumentado pase a lo largo de todo el ducto. mantenimiento e inspección de los sistemas para el transporte y distribución de hidrocarburos. Discontinuidad de magnitud suficiente para ser rechazada por las normas o especificaciones. Es una alteración micro estructural del acero. Diablo Simulador. pantanos. requerida para la construcción. lagos. Herramienta que se utiliza para verificar la existencia de abolladuras. Obra especial en el ducto que atraviesa en su ruta con una serie de obstáculos artificiales y naturales como son: ríos. carreteras. Derecho de vía. ya sea por impacto. Es la franja de terreno donde se alojan los ductos. entre estaciones y/o plantas para su proceso. Es aquel ducto terrestre que debido a su trayectoria puede encontrarse sobre el lecho de un cuerpo de agua (pantano. por medio del cual se transportan los hidrocarburos (Líquidos o Gases). Ducto de recolección. laguna. Ducto enterrado. Herramienta inteligente utilizada para registrar daños y defectos en la pared del ducto. Ducto sumergido. Es el ducto que colecta aceite y/o gas y agua de los pozos productores para su envío a una batería o estación de separación. Es la tubería que conduce hidrocarburos en una fase o multifases. bombeo. 130 . Es la relación entre la fuerza aplicada y el área de aplicación. accesorios. etc. Ducto no restringido. bridas.Análisis de Integridad de Ductos Diablo Instrumentado. compresión y almacenamiento.. Ducto restringido. se expresa en kPa o lb/pulg2. Ducto o tramo de tubería que no tiene restricción axial y por tanto permite las deformaciones axiales. dispositivos de seguridad o alivio. Sistema de tubería con diferentes componentes tales como: válvulas. Ducto. Ducto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los extremos tiene restricción o limitación para permitir deformaciones axiales.) o enterrado en él. Esfuerzo. Ducto de transporte. Es aquel ducto terrestre que está alojado bajo la superficie del suelo. lago. espárragos. río. etc. Espesor nominal de pared. pasos aéreos. Junta de aislamiento. Inhibidor de corrosión. Grieta. 131 .. Giroscopio.Dispositivo mecánico formado por un cuerpo con simetría de rotación que gira alrededor de su eje de simetría. constituido de material aislante que sirve para seccionar eléctricamente el ducto por proteger. válvulas de seccionamiento. Lingada. Compuesto químico orgánico o inorgánico que se adiciona al fluido transportado en concentraciones adecuadas para controlar o disminuir la velocidad de corrosión. Tramo de ducto no enterrado utilizado en troncales. trampas de envío y recibo. formada por tramos soldados a tope de manera circunferencial. Acción u operación que consiste en reparar los daños o fallas en los ductos para evitar riesgos en su integridad o para restablecer la operación del mismo. entre otros. Instalación superficial. Mantenimiento correctivo. Es el espesor de pared de la tubería que es especificada por las normas de fabricación. Discontinuidad del material interior o exterior que no ha llegado a traspasar el espesor de pared de la tubería. Sección de tubería de longitud variable. se expresa en kPa o lb/pulg2.Análisis de Integridad de Ductos Esfuerzo tangencial o circunferencial. Es el esfuerzo ocasionado en la pared de la tubería por la presión interna de un fluido. Accesorio intercalado en el ducto. 132 . Presión de operación máxima (POM). Es la presión máxima a la que se espera que un ducto sea sometido durante su operación.1 veces la presión de operación máxima. Acción u operación que se aplica para evitar que ocurran fallas. Son todas aquellas obras diferentes a la línea regular como son: área de trampas.Es la presión generada en las paredes internas de la tubería por efecto del fluido transportado. Instrumento utilizado para medir la calidad de la imagen radiográfica. a fin de no interrumpir las operaciones de este. Penetrómetro o indicador de calidad. Presión Interna (Pi). cruces. Presión de diseño.Análisis de Integridad de Ductos Mantenimiento preventivo. así como de corrección de anomalías detectadas en su etapa inicial producto de la inspección. procurando que sea en el menor tiempo y costo. manteniendo en buenas condiciones y en servicio continuo a todos los elementos que integran un ducto terrestre. Es la presión interna a la que se diseña el ducto y es igual a 1. Obras especiales. Picadura. Corrosión localizada confinada a un punto o a una área pequeña. área de válvulas de seccionamiento. las cuales requieren de consideraciones específicas para su diseño y construcción dado que interrumpen la instalación de la línea regular. Perfil de Corrosión: Conjunto de lecturas que define el contorno de profundidades de una región con pérdida de espesor por corrosión en la pared de un ducto. mediante programas derivados de un plan de mantenimiento. la cual tiene forma de cavidad. etc... Ranura. Rehabilitaciones Mayores. Radiación de longitud de onda controlable utilizada para obtener radiografías de alta sensibilidad. Rayón o tallón. en estado líquido o gaseoso. Es el reforzamiento de una sección de tubería que contiene el defecto. Son las actividades de sustitución o modificación de partes de los sistemas para el transporte y recolección de hidrocarburos y petroquímicos. Es el reemplazo de la sección del ducto que esta fuera de norma. el cual consiste en establecer una diferencia de potencial convirtiendo la superficie metálica en cátodo mediante el paso de corriente directa proveniente del sistema seleccionado. Radiación electromagnética emitida continuamente por fuentes radioactivas. mediante la colocación de una envolvente no metálica o metálica soldada longitudinalmente y donde la correspondiente soldadura circunferencial es opcional. Rayos X. Rayos Gamma. Abertura delgada y poco profunda producida por algún objeto filoso. Reparación Permanente.Análisis de Integridad de Ductos Protección catódica. Es el procedimiento electroquímico para proteger los ductos enterrados y/o sumergidos contra la corrosión exterior. Pérdida de material causado por el rozamiento con otro objeto o rozamiento continúo. Reparación Definitiva. 133 . Es la temperatura máxima del ducto en condiciones normales de operación. Sanidad. Técnica de inspección de doble pared. Solicitación. Condición de un ducto cuyo material base y/o soldadura no contiene defectos. Es la acción de colocar envolventes tales como grapas de fábrica o improvisadas atornilladas en la sección de tubería que contiene un daño o defecto. bajo condiciones de operación máxima extraordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de operación. Soporte. la pared de la soldadura del lado de la película. 134 . la cual será interpretada para su aceptación en la radiografía. la fuente está centrada en el interior de la tubería). de las cuales solo será interpretada para su aceptación en la radiografía. Carga de tipo estático o dinámico que actúa en el ducto y que debe ser considerada durante el diseño. Es aquella en la que la radiación atraviesa solamente una pared de la soldadura (por lo general. Es la temperatura esperada en el ducto. Elemento que soporta tanto cargas estáticas como dinámicas provenientes de la tubería y equipos a los cuales se encuentra asociado. Es aquella en la que la radiación atraviesa dos paredes (la fuente se encuentra fuera de la tubería). Técnica de inspección de pared sencilla. Temperatura de Diseño. Temperatura de Operación.Análisis de Integridad de Ductos Reparación Provisional. Capacidad de un metal para absorber energía durante el proceso de fractura. Tramo corto. Tenacidad..Dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada en otra diferente de salida. Trampa de diablos. con o sin conexiones. Es un accesorio relevador automático de presión. Válvula de alivio. Un tramo corto no debe ser mayor de 500 m.. Temperatura a la cual un material presenta cambio de un comportamiento dúctil a frágil. Accesorio que se utiliza para seccionar tramos de tubería para reparación. Válvula de seccionamiento.Sección(es) de tuberías unidas por una o más soldaduras circunferenciales de campo. claros libres. Velocidad de corrosión. Se considera una Baja Tenacidad cuando el valor es igual o menor a 20 lbs-pie.Análisis de Integridad de Ductos Temperatura de Transición Dúctil-Frágil (TTDF). Transductor. Componente de diferentes materiales que se utilizan dentro de un sistema de ductos. mantenimiento o emergencia del ducto. actuando por presión estática aplicada sobre la válvula. Puede ser parte de un ducto que se utiliza en cruces de cuerpos de agua (ríos o lagunas). reparaciones de ductos o a la llegada y salida en válvulas de seccionamiento o trampas de diablos. Dispositivo utilizado para fines de envío o recibo de diablos de inspección o limpieza interna del ducto. Es la pérdida metálica por unidad de tiempo. Tubería. 135 . medida en mm/año (pulg/año). 136 . Área que tiene las mismas características de Clase de Localización 3 y 4.Análisis de Integridad de Ductos Zona Rural. Zona Urbana. Área que tiene las mismas características de Clase de Localización 1 y 2. BIBLIOGRAFIA . y mantenimientos de ductos terrestres. C. IX.2”. Capitulo III Págs.. Octubre 2009 http://catarina. Grupo Análisis de Integridad S. 41-65. para transporte y recolección de hidrocarburos. 138 .) III. Mendoza.cl/PDF/Holtec_ndt. VI. propuesta por Subgerencia CTO. 2010. PEMEX PEP. XI. Ronald A. México.sistendca.pdf http://www. 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