¿Cómo realizar evaluaciones de aptitud para el servicio (FFS) según API 579-1 de forma eficaz?

Introducción

En el mundo de la ingeniería y gestión de activos, las evaluaciones de aptitud para el servicio (FFS) se erigen como un pilar fundamental para garantizar la longevidad y eficiencia operativa de equipos e instalaciones. Los procedimientos de evaluación por fitness for service proporcionan un medio para ayudar a los operadores de las plantas de proceso a tomar decisiones para determinar sí un equipo puede continuar operando con seguridad para evitar ante todo lesiones al personal, al medio ambiente y paros inesperados.

Estas evaluaciones, en su esencia, representan un enfoque proactivo para mantener la integridad estructural en entornos industriales. Desde la identificación y análisis de daños hasta la evaluación de riesgos, cada fase contribuye a la toma de decisiones informada. En este artículo, exploraremos a fondo el complejo mundo del fitness for service, destacando su importancia, aplicaciones y consideraciones clave, incluyendo la relevancia de la normativa API 579-1.

¿Qué es el fitness for service (FFS)?

El fitness for service, o aptitud para el servicio, se refiere a la evaluación sistemática de componentes, equipos o estructuras para determinar si aún pueden desempeñar sus funciones previstas de manera segura y eficiente, a pesar de presentar ciertos defectos o daños. Este enfoque es crucial para garantizar la operación continua y segura de activos industriales, desde instalaciones petroquímicas hasta infraestructuras críticas. El fitness for service (FFS) evalúa la resistencia remanente del equipo en su actual condición de operación, el cual puede estar degradado de sus condiciones originales.

El FFS incluye la evaluación de diversos mecanismos de daños entre otros como adelgazamientos por perdida de metal, picaduras, daños por Hidrogeno (HIC, ampollas, SOHIC), grietas, laminaciones, entre otros. La caracterización de los defectos determinados por las técnicas de ensayos no destructivos y la información de diseño, construcción, operación y mantenimiento, proporcionan información para la evaluación por FFS obteniendo los resultados para la toma apropiada de decisiones, para definir sí un equipo con daño puede ser puesto en servicio, seguir operando o remplazado.

Importancia del fitness for service

La importancia del fitness for service radica en su capacidad para prolongar la vida útil de los activos y reducir los costos asociados con el reemplazo prematuro. Al permitir que los ingenieros evalúen la aptitud de un componente en lugar de simplemente reemplazarlo, se pueden realizar ahorros sustanciales. Además, FFS contribuye a la seguridad operativa al identificar y abordar problemas potenciales antes de que se conviertan en fallas catastróficas.

El nivel de riesgo por explosiones, fugas y paros inesperados de los equipos en las instalaciones de proceso, transporte y almacenamiento de líquidos y gases a presión es elevado para la seguridad de la instalación y el personal, es importante reducir estos niveles de riesgo. Los códigos de diseño y estándares son destinados para garantizar un funcionamiento seguro de equipos nuevos de construcción, pero no garantizan durante el servicio del componente por deterioro o daño generado por el servicio.

La metodología de fitness for service por API 579-1/ASME FFS-1 [1], puede ser utilizada para evaluar estos componentes con deterioro o daño por servicio. A parte de los beneficios de seguridad en la instalación por la evaluación de daños por fitness for service, existen beneficios económicos al reducirse los paros inesperados de los equipos, los cuales tienen grandes implicaciones económicas en términos de pérdidas de producción.

Normativa API 579-1

La normativa API 579-1 se ha convertido en un estándar de referencia en el campo de FFS. Desarrollada por el American Petroleum Institute (API), proporciona directrices detalladas para realizar evaluaciones de aptitud para el servicio de manera consistente y confiable. Familiarizarse con esta normativa es esencial para aquellos que buscan trabajar en industrias reguladas por API.

Aplicaciones del fitness for service

Las aplicaciones del fitness for service son amplias y abarcan diversas industrias. Para los profesionales del área de la confiabilidad, comprender estas aplicaciones puede abrir oportunidades en sectores como la ingeniería de petróleo y gas, la industria química, la generación de energía y más. Algunas de las aplicaciones comunes incluyen la evaluación de recipientes a presión, tuberías, estructuras metálicas y equipos diversos.

Los procedimientos de evaluación de FFS pueden ser usados para evaluaciones de equipos diseñados y construidos para los siguientes códigos:

• Código ASME B&PV, Sección VIII Div. 1
• Código ASME B&PV, Sección VIII Div. 2
• Código ASME B&PV, Sección I
• ASME B31.1
• ASME B31.3
• ASME B31.4
• ASME B31.8
• ASME B31.12
• API STD 650
• API STD 620
• API STD 530

Estándar API 579-1 (aptitud para el servicio), concepto y aplicaciones

Evaluaciones de aptitud para el servicio FFS: Un equipo multidisciplinario

Las evaluaciones de aptitud para el servicio se realizan mediante una combinación de análisis estructurales, cálculos de ingeniería y consideraciones de integridad material. Es esencial comprender la naturaleza del daño o defecto y evaluar su impacto en la capacidad funcional del componente. Esto implica no solo evaluar la geometría del daño, sino también considerar factores como la carga operativa, la temperatura y las condiciones ambientales.

Una evaluación típica por FFS (Fitness For Service) involucra diversas disciplinas de ingeniería y requiere la recopilación de datos de diferentes fuentes o áreas de conocimiento, algunas de estas áreas de conocimiento que pueden ser parte de una evaluación por FFS son las que se describen a continuación.

Análisis de esfuerzo

Una estimación aproximada de los esfuerzos que actúan sobre el componente de interés es necesaria para evaluar la integridad estructural y vida remanente.

Ingeniería de materiales/metalurgia

El desempeño de los distintos materiales sujetos a ambientes específicos, así como la temperatura y los niveles de esfuerzos que estos resisten son esenciales para garantizar una operación segura y confiable.

Integridad Mecánica

Los daños detectados deben ser cuidadosamente caracterizados por ensayos no destructivos antes de que sean evaluados. La tecnología de inspección más adecuada depende de una variedad de factores, incluyendo el tipo de defecto o daño presente y la accesibilidad de la zona de interés. Se realiza una evaluación de integridad mecánica de los hallazgos encontrados por medio de los códigos aplicables

Corrosión

El conocimiento de los mecanismos de daños ambientales es un requisito previo para la evaluación. Este conocimiento es útil para la recomendación de medidas adecuadas de remediación.

Ingeniero de proceso

La interacción con el personal de la planta es de suma importancia para comprender el funcionamiento del equipo de interés, información de temperatura, presiones, ciclos operativos, corrientes de proceso son datos claves para la evaluación por FFS.

Procedimiento de aplicación del FSS

Identificación del defecto y/o mecanismo de daño

El primer paso en una evaluación de fitness for service es la identificación del tipo de daño y causa que lo origina. El diseño y prácticas de fabricación, así como también el historial de servicio y condiciones ambientales se pueden utilizar para determinar las causas probables del daño. La identificación del defecto y/o mecanismo de daño lleva a la selección del procedimiento de evaluación.

Aplicabilidad y limitaciones de cada procedimiento de evaluación

La metodología de fitness for service es aplicable para evaluar equipos que se encuentran en servicio como recipientes a presión, tuberías, calderas, tanques de almacenamientos y componentes como bridas y boquillas. Cada procedimiento tiene un ámbito de aplicación que el analista de FFS debe tener claro para determinar la aplicación de la metodología.

Requerimientos de datos

Los datos requeridos para una evaluación por fitness for service dependen sobre el tipo de defecto o mecanismo de daño que está siendo evaluado. Los datos requeridos podrían incluir: diseño original del equipo, información pertinente a mantenimiento e historial operacional del equipo, operación futura esperada e información específica como dimensionamiento del defecto, estado de esfuerzo y propiedades del material. Para la interpretación y dimensionamiento del defecto o daño se deben aplicar las técnicas de inspección necesarias que presenten la mayor información posible para la evaluación.

Para detectar daños o defectos superficiales o subsuperficiales técnicas como inspección visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, entre otros, pueden ser utilizados. Para caracterizar la profundidad y configuración a través del espesor del defecto o daño se puede aplicar ultrasonido industrial, radiografía u otras técnicas de inspección volumétrica. El personal que realiza estas caracterizaciones debe tener amplia experiencia en identificación y caracterización de daños.

Nivel de evaluación y criterios de aceptación

La metodología de fitness for service por API 579-1/ASME FFS-1 incluye tres niveles de evaluación para defectos o daños. Cada nivel de evaluación proporciona un equilibrio entre un análisis conservador y otro no conservador, la cantidad de información requerida para la evaluación, la habilidad del personal que realiza la evaluación y la complejidad del análisis que se realiza. El nivel de complejidad, así como también la cantidad de información y habilidad del personal requerida para la evaluación incrementa con el aumento del nivel de evaluación.

Los niveles de evaluación (nivel 1, nivel 2 y nivel 3) proveen un balance entre conservacionismo, la cantidad de información requerida para la evaluación, la habilidad del personal que realiza la evaluación y la complejidad del análisis que está siendo desarrollado.

• Nivel 1: Este nivel de evaluación provee los criterios más conservadores que pueden ser utilizados con la menor cantidad de información del componente, además de que el personal que realiza la evaluación puede ser el personal de inspección o ingeniero de planta.
• Nivel 2: Este nivel provee una evaluación más detallada, por lo que proporciona resultados más exactos que en la evaluación de nivel 1. El personal que realiza la evaluación de nivel 2 puede ser un ingeniero de planta o ingeniero especialista con más experiencia y conocimiento en el desarrollo de evaluaciones de nivel 2.
• Nivel 3: Es una evaluación más detallada y más precisa que la evaluación de nivel 2; requiere información de inspección e información del componente más detallado. En la evaluación de nivel 3 son recomendados procedimientos de análisis basados en técnicas numéricas tales como elementos finitos y/o pruebas de materiales. El personal que realiza la evaluación debe ser un ingeniero especialista con amplia experiencia y conocimiento en evaluaciones por FFS.

Evaluación de vida remanente

La vida remanente se establece una vez que se ha determinado el componente con defecto como aceptable después de la evaluación por fitness for service y es usada para establecer un apropiado intervalo de inspección, un plan de monitoreo en servicio o la necesidad de una remediación. No pretende proveer un tiempo estimado preciso de falla del componente con el defecto.

Remediación

En algunas circunstancias que el componente no sea aceptado en la actual condición, o que sea difícil de estimar una vida remanente o como medio para mitigar el crecimiento de un daño es necesario contar con alternativas de remediación que puedan mantener o restablecer el componente en servicio. La alternativa de remedición dependerá del tipo de daño presente que podrán ser desde aplicación de recubrimientos orgánicos, epoxicos, parches de refuerzo, reclasificaciones y/o reparaciones, hasta la sustitución del componente.

Monitoreo en servicio

Los métodos típicos usados para el monitoreo en servicio incluyen pruebas de corrosión para determinar la velocidad de corrosión, pruebas para evaluar la actividad de hidrogeno, medición de los crecimientos en pérdida de metal o actividad de agrietamiento por métodos de examinación ultrasónica y pruebas de emisión acústica, entre otros.

Documentación

Para desarrollar una evaluación por fitness for service se debe recabar la mayor información posible de diseño, proceso e historial de mantenimiento del componente bajo evaluación. Esta misma información así como la generada por la metodología de evaluación (lecturas de campo obtenidas por NDT, mantenimiento, cálculos de vida remanente, condiciones de presión y temperatura, recomendaciones de remediación y monitoreo, entre otras), deben ser suficientemente documentadas tal que el análisis pueda ser repetido después y se pueda integrar un expediente de evaluación del componente.

Conclusión

En el mundo de la ingeniería y gestión de activos, las Evaluaciones de aptitud para el servicio (FFS) se erigen como un pilar fundamental para garantizar la longevidad y eficiencia operativa de equipos e instalaciones. Estas evaluaciones, en su esencia, representan un enfoque proactivo para mantener la integridad estructural en entornos industriales. Desde la identificación y análisis de daños hasta la evaluación de riesgos, cada fase contribuye a la toma de decisiones informada. En este artículo, exploraremos a fondo el complejo mundo del fitness for service, destacando su importancia, aplicaciones y consideraciones clave, incluyendo la relevancia de la normativa API 579-1.

Referencias

• ÁNGEL M. PEREZ SARMIENTO, JUAN A. LARA MAGALLANES, JESÚS H. GARCIA ORTIZ. Aplicación de la Metodología de Fitness For Service a un Separador de Descarga de Gas Acido; Consultado en fecha 11 de Diciembre de 2023; https://www.ndt.net/article/panndt2011/papers/140_Perez%20Sarmiento.pdf
• INSPENET: API RP 579-1/ASME FFS-1: Fitness-For-Service; Consultado en fecha 12 de Diciembre de 2023; https://inspenet.com/articulo/api-rp-579-1-asme-ffs-1-fitness-for-service/
• INSPECTRA. Evaluación de aptitud para el servicio FFS API 579; Consultado en fecha 12 de Diciembre de 2023; https://www.inspectra.com.bo/images/recursos/ingineering-and-inspection.pdf