Inspección en Línea (ILI): Evaluación de la integridad por corrosión en oleoductos

Introducción

La inspección en línea (ILI, por sus siglas en inglés), es una de las técnicas más efectivas y directas, de mayor demanda en la actualidad, para determinar el estado real del ducto en toda su extensión. Representa una herramienta útil en el mantenimiento y operaciones de seguridad de los oleoductos; los cuales, son fundamentales para el transporte de petróleo, gas y otras sustancias.

Asegurar la integridad de estos componentes es importante  para prevenir desastres ambientales, garantizar la consistencia de la cadena de suministro y mantener la seguridad pública.

En este artículo se  profundiza en la importancia de la Inspección en línea (ILI), enfocándose en las evaluaciones de integridad por corrosión, que son significativas para la sostenibilidad a largo plazo de la infraestructura de oleoductos, haciendo hincapié en la tecnología PIG (Pipeline Inspection Gauge) o herramienta instrumentada y describiendo la misma.

Comprensión de la corrosión en oleoductos de larga distancia

La corrosión es un proceso natural que deteriora los materiales con el tiempo debido a interacciones ambientales. En el contexto de oleoductos de larga distancia, la corrosión puede ocasionar fugas, rupturas y, en última instancia, el fracaso del sistema de oleoductos. Varios factores contribuyen a la corrosión de los oleoductos:

• Corrosión externa: Ocurre debido a la interacción del oleoducto con el entorno circundante, como el suelo o el agua.
• Corrosión interna: Causada por las sustancias transportadas dentro del oleoducto, particularmente si son corrosivas.
• Fisuración por Corrosión Bajo Tensión (SCC): Resultado de la influencia combinada del estrés de tensión y un ambiente corrosivo.
• Corrosión Influenciada Microbiológicamente (MIC): Se desarrolla debido a la presencia y actividades de microorganismos.

¿Qué es la Inspección en Línea (ILI)?

Consiste en un programa de gestión de integridad de activos que tiene como objetivo determinar la condición de una tubería y el mantenimiento requerido para evitar una falla crítica. Esta técnica implica el uso de herramientas de diagnóstico o dispositivos de inspección de tuberías, este último conocido por su acrónimo como PIG (Pipeline Inspection Gauge). Los PIGs inteligentes, son dispositivos insertados que viajan a través del oleoducto recopilando datos valiosos sobre la condición del oleoducto sin interrumpir la operación. 

A continuación se presentan los tipos de herramientas ILI y sus propósitos:

• Tecnología de Fuga de Flujo Magnético (MFL): Detectan pérdida de metal y corrosión.
• Tecnología de Prueba Ultrasónica (UT): Miden el grosor de la pared e identifican grietas, llegando a incorporar técnicas avanzadas como Ultrasonido por Arreglo de Fases para mapeo de corrosión.
• Instrumentos calibradores: Detectan anomalías geométricas como abolladuras y dobleces.
• Sistema de posicionamiento: Este instrumento registra anomalías durante el desplazamiento interno de la tubería, mediante odómetros, sensores de inclinación asistidos por giroscopio y otras tecnologías. El PIG por sí solo no puede utilizar el GPS porque el tubo metálico bloquea las señales de satélite¹.

El acrónimo “PIG” en inglés, que se refiere a “Pipeline Inspection Gauge” (Dispositivo de Inspección para Tuberías), no debería traducirse como “cerdo” en español u otro idioma, ya que perdería su significado técnico y podría causar confusión. En general, los acrónimos técnicos se mantienen en su forma original para preservar su significado específico, o se traduce su significado completo. Un término muy común en español utilizado en lugar de PIG es el de herramienta instrumentada.

Hay diferentes tipos de herramientas instrumentadas o PIGs inteligentes utilizados en actividades de Inspección en Línea, cada uno con su propio conjunto de ventajas y desventajas. Algunos son más sensibles para detectar corrosión o daños en diferentes tipos de tuberías², según sus capacidades END, otros con más eficiencia en la producción del servicio, entre otras características de interés.

Importancia en la aplicación de la Inspección en línea (ILI)

En las tuberías, la corrosión es causada principalmente por factores como: la humedad, el suelo y los materiales transportados internamente en las tuberías. La corrosión puede provocar fugas o fallos catastróficos, planteando riesgos medioambientales y amenazando la seguridad humana. Las evaluaciones periódicas de la integridad de la corrosión ayudan a mitigar estos riesgos al permitir una detección y control.  

Un gran número de casos han resaltado la efectividad de las evaluaciones de integridad por corrosión, por ejemplo, en largos tramos de gasoductos en un ambiente de suelo corrosivo, la Inspección en Línea (ILI) puede identificar áreas críticas, y las intervenciones oportunas previenen una falla significativa. Por el contrario, la falta de evaluaciones adecuadas puede conducir a desastres, como se ha visto en incidentes históricos de oleoductos. Estos incidentes subrayan la importancia de evaluaciones consistentes y precisas basadas en esta técnica.   

Realizar recorridos regulares de limpieza interna a una tubería ayuda a identificar y reparar defectos en una etapa temprana, antes de que ocurra cualquier fuga o daño ambiental.

Ventajas de la Inspección en Línea (ILI) mediante el uso de PIG Inteligente

A continuación, se presentan varias de las ventajas más importantes en el uso de PIG inteligente o Herramienta Instrumentada en ILI: 

• No intrusiva: Las herramientas ILI realizan evaluaciones sin interrumpir el servicio del oleoducto.
• Datos exhaustivos: Proporcionan información detallada sobre la integridad del oleoducto.
• Mantenimiento preventivo: Ayuda en la planificación del mantenimiento. 
• Costo- efectiva: Reduce la necesidad de reparaciones costosas y tiempos de inactividad.

Evaluación de la integridad por corrosión: Un análisis detallado

Una evaluación de la integridad por corrosión implica varios pasos:

• Planificación pre-evaluación: Es necesario un entendimiento completo de los antecedentes, el ambiente y los parámetros operativos del oleoducto antes de aplicar la técnica. Se deben revisar datos sobre incidentes previos, reparaciones y actividades de mantenimiento.

• Selección de la herramienta para la inspección en línea: Seleccionar la herramienta ILI adecuada, ya sea un PIG inteligente o una herramienta instrumentada y las tecnologías END integradas, depende del tamaño del oleoducto, el material transportado, la eficiencia y la sensibilidad a los tipos de corrosión. Esta inspección utiliza PIGs inteligentes o herramientas instrumentadas con técnicas de examen no destructivas para evaluar tubos y conductos en busca de daños.

• Introducción y movimiento del PIG Inteligente: La herramienta instrumentada es introducida y recolectada a través de secciones especialmente diseñadas y adaptadas en los extremos del tramo del oleoducto a inspeccionar (lanzador y recolector), y su movimiento a través del oleoducto aprovecha el flujo del servicio interno. En la sección movimiento del PIG se describe con más detalle este proceso.

• Recolección de datos: El PIG inteligente equipado con sensores viajan a través del oleoducto, recopilando datos sobre el grosor de la pared del tubo, picaduras de corrosión, grietas y otras anomalías. Los datos recopilados proporcionan información sobre la ubicación y la gravedad del defecto, lo que permite a los equipos de reparación actuar rápidamente. 

• Análisis de datos: Software avanzado se utiliza para analizar los datos recopilados, identificando áreas con defectos de corrosión que pueden requerir una investigación adicional.

• Evaluación de integridad: Los expertos evalúan los datos de corrosión para determinar la resistencia restante del oleoducto y predecir su vida útil. Utilizan modelos que consideran factores como la velocidad de corrosión, el estrés del oleoducto y las propiedades del material.

• Toma de decisiones: Basado en la evaluación, se toman decisiones respecto a la necesidad de reparaciones, reemplazos o medidas de protección adicionales.

• Gestión de riesgos: Se realiza una evaluación de riesgos para priorizar secciones del oleoducto para el mantenimiento. Este proceso implica evaluar la probabilidad y las consecuencias de un fallo.

• Mantenimiento y control: Se implementan estrategias para abordar los riesgos identificados, que pueden incluir reparaciones de revestimientos, protección catódica o reemplazo de segmentos del oleoducto.

• Monitoreo y reevaluación: El monitoreo regular y las reevaluaciones periódicas utilizando la técnica ILI aseguran la integridad continua del oleoducto y adaptan los planes de mantenimiento a medida que cambian las condiciones.

Fuga de Campo Magnético (MFL) Vs. Ultrasonido (UT) en la Inspección en Línea

Los métodos de ensayo de MFL y/o UT son integrados ampliamente a los PIGs o herramientas instrumentadas para la Inspección en Línea (ILI). Cada una ofrece características que deben ser consideradas para la correcta selección del método más idóneo.

Fuga de Campo Magnético (MFL)³

• Aplicable en medios líquidos y gaseosos (aprovechamiento del servicio interno).
• Velocidades de 0,3 m/s a 5 m/s (3 m/s máximo óptimo).
• Espesores de 4 mm a 32 mm (depende del diámetro).
• La resolución depende del número de sensores.
• Sensible a la dirección del campo de magnetización. En su configuración normal (campo de magnetización longitudinal) solo detectaría discontinuidades lineales circunferenciales, para la detección de fallas longitudinales se requiere de arreglo extra de campo magnético y sensores.

 A continuación, se presenta un video cortesía del Grupo Rosen, donde se muestra el proceso de lanzamiento y recepción de un dispositivo inteligente a través de una tubería.

Ultrasonido (UT)³

• Aplicable solo en medios líquidos homogéneos (aprovechamiento del fluido).
• Picaduras externas profundas requieren de un espesor mínimo para su detección.
• Velocidades de hasta 2,5 m/s (1 m/s óptimo).
• Espesor de 5 a 45 mm.
• Requiere de un mayor grado de limpieza.
• Imágenes C-Scan bien definidas, lo cual se apega a los requerimientos del API 579 (Fitness For Service) para cálculos de nivel cuando es aplicada esta.

El siguiente vídeo muestra el proceso de inspección en línea de una tubería por ultrasonido de NDT Global, para determinar y detectar la pérdida de espesor de pared del metal por corrosión. Cortesía de NDT Global.

En años recientes, algunos fabricantes están combinando las diversas funciones de estas herramientas separadas en una sola. De esta manera, ahora se puede utilizar una única herramienta para detectar diferentes tipos de daños, lo que la hace más eficiente y efectiva.

El PIG inteligente en movimiento

El paso de la herramienta PIG a través de las tuberías funciona de manera un poco diferente en tuberías de líquidos y gas. Ambos oleoductos tienen lanzadores y receptores instalados, con una T (Accesorio de tubería) fuera del oleoducto principal. Estas secciones son ligeramente más grandes que el tamaño de la tubería, que puede oscilar entre 4” y 48” de diámetro⁴.

Esto permite a los equipos de inspección cargar o retirar los PIG de forma segura. Una vez que el PIG está en el cañón del lanzador, la copa en la parte frontal de la herramienta se ajusta contra el diámetro de la tubería y se controla el flujo de petróleo o gas para mover el PIG a lo largo de la tubería y proporcionar lecturas precisas durante el recorrido.

El gas natural fluye a través del gasoducto, quedando atrapado en la copa y empujando al PIG. La velocidad del instrumento se puede manejar controlando la velocidad del flujo de gas en la tubería o abriendo la taza en el medio para permitir que fluya parte del gas. Debido a que el aceite no es comprimible como el gas, la herramienta debe funcionar a la velocidad del líquido en la línea. La copa está sellada contra los lados de la tubería y es empujada, como si estuviera navegando por una corriente submarina.

Conclusiones

La Inspección en Línea (ILI) implica la evaluación de tubos y tuberías mediante el uso de PIGs inteligentes, integrando técnicas de Ensayos No Destructivas para detectar y dimensionar daños internos, registrar irregularidades y corrosión, deformaciones u otros defectos. Es un proceso que requiere tecnología avanzada, análisis experto y planificación estratégica.

La función de los oleoductos es significativa en la economía global y el suministro de energía, por lo cual la importancia de estas evaluaciones no debe ser sobreestimada. A través de la innovación continua y la adhesión a las mejores prácticas en ILI, la industria puede garantizar la operación segura y eficiente de oleoductos de larga distancia durante los próximos años.

Referencias

1. CLAIRE MARCHAND. Smart pigs essential to the detection of pipeline problems; Consultado en fecha 22 de Abril de 2024; https://etech.iec.ch/issue/2020-04/smart-pigs-essential-to-the-detection-of-pipeline-problems
2. ASSET INTEGRITY INGENEERING. Unpiggable pipelines – the industry wide challenge; Consultado en fecha 22 de Abril de 2024; https://www.assetintegrityengineering.com/unpiggable-pipelines-the-industry-wide-challenge/
3. DELFÍN RODRÍGUEZ. MFL vs UT para inspección de ductos (video). Consultado en fecha 23 de Abril de 2024; https://www.youtube.com/watch?v=pkEd_iU_pts
4. TC ENERGY. How we see inside our pipes with intelligent machines; Consultado en fecha 23 de Abril de 2024; https://www.tcenergy.com/about/explore-energy/understanding-how-it-works/how-we-see-inside-our-pipes-with-intelligent-machines/#:~:text=Smart%2Dpigs%20are%20data%20capturing,a%20clear%20and%20accurate%20reading.