Integridad de tuberías sumergidas: Evaluación con ondas guiadas

Introducción

Las tuberías sumergidas desempeñan un papel fundamental en diversas industrias, como la del petróleo y gas, suministro de agua y transporte marítimo. Garantizar la integridad de estas tuberías es necesario para prevenir desastres ambientales, pérdidas económicas y posibles amenazas a la vida humana. Una técnica avanzada que está ganando importancia a este aspecto es la Prueba Ultrasónica de Ondas Guiadas (GWUT). Este artículo profundiza en la importancia de evaluar la integridad de tuberías sumergidas y cómo GWUT emerge como una poderosa herramienta para este propósito.

Comprensión de la importancia de la integridad de las tuberías sumergidas mediante END

Las tuberías sumergidas enfrentan una variedad de desafíos, como la corrosión, la erosión y los daños externos causados por actividades marinas. La falta de abordar estos problemas puede llevar a fugas, derrames y fallas estructurales con consecuencias graves. Inspecciones y mantenimiento regulares son importantes para garantizar la confiabilidad a largo plazo y la seguridad de estos componentes críticos de la infraestructura.

Desafíos en la inspección de tuberías sumergidas

Inspeccionar tuberías sumergidas presenta desafíos únicos en comparación con sus contrapartes en la superficie. La accesibilidad limitada, las duras condiciones bajo el agua y los altos costos asociados con métodos de inspección tradicionales hacen imperativo explorar tecnologías avanzadas. A través de personal calificado en END y labores submarinas, se podrían utilizar métodos convencionales de Pruebas No Destructivas (END), como pruebas visuales, ultrasónicas (UT) y corrientes Eddy, para detectar y dimensionar estos defectos. Sin embargo, si se desconoce la ubicación del defecto, entonces el desafío radica en los kilómetros de línea submarina que deben inspeccionarse.

El uso de instrumentos de inspección en línea (ILI) tales como herramientas instrumentadas (llamados también o cochinos inteligentes) los cuales hacen uso de fuga de campo magnético o ultrasonido, han ganado una gran aceptación en la inspección de largos tramos de tuberías, sin embargo, las condiciones para realizar la inspecciones de las líneas de tuberías sumergidas costa afuera representan un reto para su uso, como por ejemplo, las facilidades para lanzar y recoger el instrumento, la transmisión de la data debido a la distancia y al medio acuático, el diámetro de las tuberías submarinas el cual puede limitar el tamaño de las herramientas instrumentadas que se pueden utilizar, entre otros.

El ultrasonido con ondas guiadas representa una solución para superar estos desafíos.

Prueba ultrasonido con ondas guiadas (GWUT) en la inspección de tuberías submarinas

GWUT es un método de prueba no destructivo (NDT, por sus siglas en inglés) que utiliza ondas ultrasónicas de Lamb para inspeccionar la condición de las tuberías. A diferencia de las pruebas ultrasónicas tradicionales, que generalmente requieren contacto directo con el material, el GWUT puede propagarse a lo largo de la tubería sin necesidad de acceso directo. Esto lo hace particularmente adecuado para inspeccionar tuberías sumergidas, donde el acceso directo puede ser limitado para la aplicación de otras técnicas de END. Para ello GWUT hace uso de un arreglo de transductores especiales a ser instalados por buzos o robots, personal especializado en tareas subacuáticas tales como la limpieza de la tubería (buzos), y uso de software para esta aplicación.

Varias industrias han implementado con éxito el GWUT para la inspección de tuberías sumergidas, demostrando su eficacia en garantizar la integridad de la tubería. Estudios de caso en el sector petrolero y gas, servicios públicos de agua e instalaciones marítimas muestran las diversas aplicaciones y resultados positivos al adoptar el GWUT como una técnica confiable de inspección

¿Cómo funciona el GWUT?

El ensayo de ultrasonido de ondas guiadas GWUT implica la generación de ondas ultrasónicas de Lamb del tipo torsional que son guiadas por los límites del espesor de la tubería y viajan a lo largo de esta. Al igual que en ultrasonido, se producirá una reflexión de la onda cuando encuentre un cambio en la sección transversal del espesor de la tubería. Este cambio puede ser provocado por una disminución del espesor por corrosión.

Estas ondas detectan anomalías, como corrosión, grietas y otros defectos, mediante el análisis de los cambios en los patrones de ondas. La capacidad para cubrir longitudes extensas de tubería sin necesidad de contacto físico hace que el GWUT sea un método eficiente y rentable para inspeccionar tuberías sumergidas.

En condiciones “ideales” GWUT puede cubrir una longitud total de 200 m a 300 m, siendo estas condiciones: La tubería no está enterrada, aún no contiene producto en su interior, no tiene recubrimiento, su sistema de sujeción no está muy apretado, no tiene accesorios instalados y es un tendido recto (sin codos). A medida que estas condiciones ideales se van degradando, la longitud inspeccionada de la tubería va disminuyendo.

Video cortesía Guided Ultrasonics Ltd. (GUL): Pruebas de Ondas Guiadas (GWT) con tecnología GUL Subsea

Ventajas del GWUT en la inspección de tuberías sumergidas

• Inspección a larga distancia: El GWUT puede cubrir longitudes significativas de tuberías sumergidas en una sola inspección, reduciendo el tiempo y los recursos requeridos para la evaluación.
• Mínima disrupción: Los métodos de inspección tradicionales a menudo requieren cerrar la tubería, drenar el agua o utilizar buzos, causando interrupciones en las operaciones, el método de ondas Guiadas se puede aplicar con la tubería en servicio.
• Detección temprana de defectos: El GWUT puede detectar defectos en sus etapas iniciales, permitiendo intervenciones y mantenimiento preventivo oportunos. Este enfoque proactivo minimiza el riesgo de fallas catastróficas.
• Costo-efectivo: La eficiencia del GWUT al cubrir largas distancias y su capacidad para operar sin contacto directo contribuyen a su rentabilidad en comparación con los métodos de inspección tradicionales.

Limitaciones del GWUT en la inspección de tuberías sumergidas

Aunque GWUT tiene sus ventajas, también presenta algunas limitaciones, especialmente cuando se aplica a inspecciones de tuberías submarinas. Aquí tienes algunas de las limitaciones, la mayoría de las cuales también se presentan en inspección de tuberías aéreas y otras aplicaciones:

• Sensibilidad limitada a defectos localizados: Es eficaz para detectar y caracterizar defectos como corrosión, erosión y adelgazamiento de la pared a lo largo de la tubería. Sin embargo, puede tener una sensibilidad limitada para defectos pequeños o localizados, como picaduras o grietas, especialmente si no están orientados de manera favorable con respecto a la propagación de ondas guiadas.
• Limitación en la discriminación de tipos de defectos: Aunque GWUT puede identificar la presencia de defectos, puede tener limitaciones para discriminar con precisión entre diferentes tipos de defectos. Por ejemplo, puede ser desafiante distinguir entre corrosión y fisuras basándose únicamente en las señales de ondas guiadas.
• Desafíos con la geometría compleja: Las tuberías submarinas a menudo tienen geometrías complejas, como curvas, uniones en T y otras características. Estas complejidades geométricas pueden afectar la propagación y recepción de ondas guiadas, dificultando la obtención de resultados de inspección confiables y precisos en estas áreas.
• Influencia de la temperatura y el recubrimiento: El rendimiento del método puede ser influenciado por temperaturas extremas o recubrimientos gruesos, afectando la propagación de ondas guiadas y la calidad de la señal.
• Limitación en la resolución axial: Posee una longitud de onda relativamente grande en comparación con las ondas ultrasónicas tradicionales. Esto puede resultar en una resolución axial limitada, dificultando la localización precisa de defectos a lo largo de la tubería.
• Profundidad de investigación limitada: En casos donde los defectos están ubicados profundamente dentro de la pared de la tubería, las ondas guiadas pueden no llegar de manera efectiva y detectar estos defectos.
• Limitación en la velocidad de inspección: La velocidad de inspección de las ondas guiadas puede ser más lenta en comparación con otros métodos de NDT, lo cual puede ser una consideración para inspecciones de tuberías submarinas a gran escala.
• Atenuación y profundidad del agua: En entornos submarinos, la profundidad del agua puede afectar la propagación de las ondas, y puede ocurrir atenuación de las mismas a distancias más largas. Esto puede limitar el alcance efectivo de la inspección y requerir una cuidadosa consideración de los métodos de despliegue.

A pesar de estas limitaciones, la prueba ultrasónica de ondas guiadas sigue siendo una herramienta valiosa para inspecciones de tuberías submarinas, especialmente con fines de detección y monitoreo.

Tendencias futuras en la inspección de tuberías sumergidas

A medida que la tecnología continúa evolucionando, el futuro de la inspección de tuberías sumergidas promete avances prometedores. La integración con inteligencia artificial para el análisis de datos, la robótica, el desarrollo de sistemas GWUT más portátiles y automatizados, análisis avanzado de datos, y el aumento de la estandarización en los protocolos de inspección se espera que mejoren aún más las capacidades de este método.

Conclusión

La capacidad de detectar defectos en etapas tempranas, cubrir largas distancias y minimizar la interrupción de las operaciones hace que el GWUT sea una herramienta valiosa para garantizar la confiabilidad y la seguridad de las tuberías sumergidas. A medida que las industrias continúan priorizando el mantenimiento preventivo y las técnicas avanzadas de inspección, el GWUT está destinado a desempeñar un papel crucial en el futuro de la evaluación de la integridad de las tuberías sumergidas.

Referencias

1. VÍCTOR. M. NÚÑEZ LEDESMA, ELOY PÉREZ BARUCH, ALESSANDRO DEMMA, MJS LOWE. Pruebas con Ondas Guiadas en un Gasoducto Sumergido; Consultado en fecha 05 de Enero de 2024; https://www.ndt.net/article/panndt2011/papers/30_NUNEZ%20LEDESMA.pdf
2. WON BAE NA, TRIBIKRAN KUNDU. Underwater Pipelines Inspection Using Guided Waves; Consultado en fecha 08 de Enero de 2024; https://www.researchgate.net/publication/245364714_Underwater_Pipeline_Inspection_Using_Guided_Waves
3. FRANCISCO C. R. MARQUES, ALESSANDRO DEMMA. Ultrasonic Guided Waves Evaluation of Trials for Pipeline Inspection; Consultado en fecha 08 de Enero de 2024; https://www.ndt.net/article/wcndt2008/papers/96.pdf
4. GUIDED ULTRASONIC LTD, GUL. How to Inspect Subsea Pipes Using GUL Subsea; Consultado en fecha 09 de Enero de 2024; https://www.linkedin.com/pulse/how-inspect-subsea-pipes-using-gul-guided-ultrasonics/