En este artículo se abordan algunas de las tecnologías existentes y en desarrollo que ayudarán a los propietarios/operadores a gestionar y mantener la integridad de sus AST. Lo que todas estas innovaciones tienen en común es que pueden realizarse sin necesidad de retirar los tanques de servicio.
Esto no solo permite determinar la integridad de los tanques de forma más segura, manteniendo a las personas fuera de situaciones de riesgo, sino que además estas inspecciones se llevan a cabo más rápido y de manera más respetuosa con el medio ambiente. En la mayoría de los casos, estas inspecciones también se traducen en un costo total menor al considerar la limpieza, las emisiones y la pérdida de uso del tanque, entre otros factores.
Desde que los AST se usan para almacenar productos, desde hace más de 100 años, los propietarios/operadores han invertido tiempo, dinero y esfuerzo tratando de equilibrar las operaciones, los compromisos contractuales, los requisitos regulatorios y los temas de integridad.
Cuando inicié en la industria, hace más de 35 años, era una práctica común operar los AST hasta que fallaran; es decir, esperar a que el tanque presentará fugas antes de retirarlo de servicio. Hoy en día, esa ya no es una opción viable para un propietario/operador responsable. De hecho, en muchos casos, los propietarios deben no solo demostrar que su tanque no presenta fugas, sino también que cumple con el espesor mínimo de fondo permitido, según lo descrito en la norma API 653.
Hasta hace relativamente poco, la única forma de determinar la integridad del fondo de un tanque, causa de fugas en entre el 98 % y el 99 % de los casos, era retirarlo de servicio. La introducción de robots, hace más de 25 años, permitió que algunos tanques de combustibles (diésel y jet fuel) y de agua pudieran inspeccionarse mientras estaban en servicio. Avances tecnológicos más recientes han permitido que tanques de líquidos inflamables, como la gasolina, sean inspeccionados por robots más avanzados, como Square Robot.
La mayoría de los tanques están regulados a nivel federal y/o estatal en Estados Unidos y, en muchos otros países, a nivel nacional, cumplir con API 653 no es opcional, sino obligatorio. Por lo tanto, la capacidad de determinar el espesor del fondo de un AST sin el tiempo, el esfuerzo y los costos asociados a retirarlo de servicio resulta altamente deseable desde la perspectiva del propietario/operador.
Sin embargo, la robótica no es la única innovación en tecnologías de detección de fugas y evaluación de placas de fondo. A principios de los años noventa, para ofrecer a los propietarios una herramienta de evaluación de AST rentable y no invasiva, el American Petroleum Institute (API) financió investigaciones extensivas sobre la efectividad del monitoreo acústico externo para evaluar las placas de fondo de los tanques y detectar fugas. Tuve el privilegio de participar en el comité que supervisó estas investigaciones unos años más tarde, a inicios de los 2000.
El trabajo realizado por el comité durante esos años abordó tanto el desarrollo como la implementación de nuevas tecnologías. La investigación dio lugar a publicaciones como API Publication 307 An Engineering Assessment of Acoustic Methods of Leak Detection in Aboveground Storage Tanks (1992), API Publication 322 An Engineering Evaluation of Acoustic Methods of Leak Detection in Aboveground Storage Tanks (1993), API Publication 325 An Evaluation of a Methodology for the Detection of Leaks in Aboveground Storage Tanks (1993) y API Publication 334 A Guide to Leak Detection for Aboveground Storage Tanks (1996).
Estas investigaciones definieron instrumentación específica, procedimientos de prueba y requisitos de análisis de datos. La conclusión fue que el monitoreo acústico resultaba una técnica viable y práctica, con gran potencial para permitir la detección no invasiva de fugas en placas de fondo de AST. Sin embargo, en los años noventa e incluso a inicios de los 2000, la electrónica disponible era demasiado costosa, la capacidad de cómputo era limitada y la sensibilidad de detección de fugas resultaba insuficiente.
Además, las limitaciones del análisis de señales provocan problemas de ruido y reflexiones internas que generan ubicaciones erróneas de fugas, mientras que el alto costo de implementar todas las recomendaciones del API representó una barrera para la adopción de esta tecnología acústica pasiva.
Hoy en día, Antech Systems, Inc. está retomando el punto donde quedó la investigación y el desarrollo del API. Antech Systems, liderada por el Dr. Steve Ziola (quien amablemente me permitió “tomar prestadas” partes significativas de un artículo que publicó previamente), está aplicando electrónica de última generación, sensores piezoeléctricos avanzados y procesamiento digital de imágenes moderno a las inspecciones de fondo de tanques, llevando la investigación del API al siglo XXI.
La primera mejora realizada a través de la electrónica comercial de bajo ruido disponible actualmente (COTS). El uso de estos componentes rentables ha reducido los niveles de ruido en el hardware de los milivoltios, comunes en la investigación del API en los noventa, a nanovoltios hoy en día, un incremento en sensibilidad de aproximadamente 100.000 veces. Así, señales de fugas que antes se perdían en sistemas convencionales de detección ahora pueden ser registradas.
La siguiente mejora consiste en el uso de películas piezoeléctricas de bajo costo y alta resistencia, que pueden instalarse como sensores individuales, en arreglos o incluso apilados para mejorar aún más la sensibilidad. Finalmente, el análisis de señales mediante software es de última generación y aprovecha técnicas de análisis de imágenes digitales, similares a las utilizadas en el reconocimiento facial y en escaneos de resonancia magnética.
Cuando ocurre una fuga en el fondo de un AST, esta genera una onda que se propaga a través del producto líquido hasta la pared del tanque. Los sensores colocados alrededor de la circunferencia del tanque detectan el desplazamiento de la pared causado por esa onda. El ruido generado por otras fuentes, como arena o lluvia golpeando el tanque, bombas en operación o válvulas operando, no crea un patrón que coincida con el de una fuga real.
Una biblioteca de imágenes computacionales de fugas, obtenidas a partir de una cuadrícula de ubicaciones en el fondo del tanque, puede correlacionarse con la imagen registrada para determinar la ubicación de la fuga, es decir, un reconocimiento facial de las ondas. Este enfoque de análisis elimina, además, los problemas tradicionales de localización de fugas que surgían del ruido mecánico y las reflexiones internas en la investigación inicial del API. Estos nuevos avances permiten, además, que el tanque permanezca en servicio mientras se realiza la inspección de fugas.
Mientras que la búsqueda de fugas es relativamente poco común (ya que, en la mayoría de los casos, el tanque se retira de servicio de inmediato una vez que se sospecha o se descubre una fuga), una preocupación mayor para los propietarios y operadores de tanques de almacenamiento atmosférico (AST, por sus siglas en inglés) es desconocer la condición física de los fondos de los tanques, un requisito establecido por la norma API 653 y otros estándares de inspección de tanques.
Las inspecciones más comunes actualmente aún requieren drenar y limpiar el tanque para poder realizarlas. Otra opción, en algunos AST, es insertar un robot que determine el espesor del fondo del tanque. Sin embargo, en ciertos casos, las características del tanque, como penetraciones, soportes del techo, tuberías y la presencia de lodos, suelen limitar la efectividad del robot.
Una herramienta de evaluación más práctica para la inspección del fondo del tanque es el ultrasonido de onda guiada (GWU, por sus siglas en inglés). En este método se envían señales ultrasónicas a través del fondo del tanque, y los cambios en el espesor, ocasionados por picaduras y corrosión, afectan la velocidad de propagación de la onda. Las principales ventajas de esta técnica son que es no invasiva y que, en la mayoría de los casos, puede aplicarse mientras el tanque está en servicio. Una limitación significativa es el diseño inherente de las soldaduras del fondo, que tienden a atenuar de manera considerable las señales ultrasónicas conforme se propagan.
Una vez más, los desarrollos de hardware y sensores de Antech Systems superan esta pérdida de señal de dos maneras:
- Aumentando la sensibilidad del sistema para detectar señales más débiles.
- Utilizando una fuente de excitación ultrasónica de mayor energía.
Los sistemas ultrasónicos convencionales emplean costosos y delicados equipos electrónicos y amplificadores para generar pulsos conformados de alto voltaje y frecuencia única que excitan el transductor emisor. Este enfoque no resulta eficaz en las inspecciones de fondos de tanques, ya que no logra generar una señal con la energía suficiente para superar la atenuación causada por las soldaduras. Las técnicas de procesamiento de señales de Antech Systems permiten el uso de señales de frecuencia de banda ancha generadas por fuentes mecánicas, como golpes de martillo, para excitar las ondas utilizadas en el análisis, lo que resulta en mediciones de alta resolución del fondo del tanque.
Como sabe cualquiera que haya golpeado una estructura de acero con un martillo, no se requiere un gran impacto para generar un pulso que se propague fácilmente a largas distancias. Este es un enfoque simple y económico para la excitación de pulsos ultrasónicos, de fácil implementación en campo. En esta aplicación, los golpes de martillo alrededor de la ceja del tanque generan ondas que se propagan por el fondo, y los sensores, fijados en la misma ceja, detectan las ondas después de atravesar el fondo del tanque. Posteriormente, mediante un software de tomografía y las mediciones de las velocidades de propagación de las ondas, se obtiene una imagen del fondo del tanque.
Además de la detección de fugas y la evaluación de placas de fondo, las mejoras en el hardware y el desarrollo de software de imágenes podrían resultar beneficiosos para determinar los niveles de lodo. Contar con un método rápido, rentable y no invasivo que permita perfilar con precisión los distintos niveles de lodo en un AST, antes de abrirlo y limpiarlo, sería ventajoso tanto para el propietario/ operador del tanque como para la empresa encargada de la limpieza, especialmente en tanques de crudo, al representar un ahorro significativo en tiempo y costos.
Actualmente, se están desarrollando mejoras en el monitoreo acústico y en la tecnología GWU (ultrasonido de onda guiada) mediante colaboraciones en curso con la NASA y el Departamento de la Marina. Antech Systems ha iniciado pruebas de campo en tanques pequeños y planea realizar pruebas en tanques de mayor tamaño próximamente. Espero poder asistir a dichas pruebas y confío en poder actualizar a la industria con resultados en un futuro cercano.
Este artículo fue desarrollado por el especialista Earl Crochet y publicado como parte de la sexta edición de la revista Inspenet Brief Septiembre 2025, dedicada a contenidos técnicos del sector energético e industrial.