Tecnologías utilizadas en la inspección de tuberías de gas natural

Introducción

Durante el procedimiento de transporte de gas, es importante mantener la integridad del gasoducto y del fluido que transporta; lo cual, se puede lograr a través de inspecciones y limpiezas programadas; así, todo sólido o fluido que afecte el proceso de transporte debe ser eliminado del interior de la tubería. Cuando el ducto presente daños irreparables, es necesario realizar las correcciones que permitan controlar y/o solucionar el problema; evitando poner en riesgo la integridad del sistema de transporte.

Problemas operacionales como fatiga y ruptura del material del gasoducto, fugas de gas o disminución en la producción; desencadenan pérdidas económicas, daños en equipos y/o lesiones a trabajadores; lo cual, hace inevitable el uso de herramientas que permitan dar apoyo en la correcta selección de la herramienta de limpieza y mantenimiento interior de acuerdo a los requerimientos operativos y de integridad del gasoducto.

En la actualidad las industrias gasíferas (figura 1a), requieren tener un programa integral para mejorar la seguridad de sus sistemas de tuberías de transmisión de gas natural (figura 1b). Se utilizan una variedad de herramientas para verificar el estado, la solidez y la seguridad de las tuberías. Estas herramientas van desde estudios de fugas en el campo utilizando equipos de detección sensibles hasta inspecciones en línea y pruebas de presión.

Evaluación de integridad

Una de las etapas más representativas a considerar en un Programa de Gestión de Integridad de Sistemas de Tuberías para transporte de fluidos peligrosos, es la evaluación de la integridad de los tramos que componen un ducto, con el fin de identificar el deterioro causado, conocer su estado y determinar su vida útil remanente para continuar en servicio, y establecer la necesidad de medidas como reparación o reemplazo. Es importante someter el gasoducto a mantenimientos preventivos que permitan evitar o disminuir los problemas que afecten su integridad; una de las formas es usando herramientas para la limpieza e inspección interna del ducto. La correcta selección de estas herramientas permiten obtener una solución óptima a los posibles problemas que se presenten en la tubería; logrando así, que todo el sistema funcione de manera óptima y pueda cumplir con los requerimientos y objetivos planteados

Para esta evaluación de integridad se cuenta con la Práctica Recomendada (PR) API 1160 [1], donde se sugieren las técnicas a considerar:

• Prueba hidrostática: Para la realización de esta prueba es necesario colocar fuera de servicio el tramo de tubería a evaluar, llenarlo de agua u otro fluido conveniente hasta alcanzar una presión mayor a la presión de operación por un tiempo determinado. Si el tramo falla por no cumplir las condiciones para mantener esta presión, es preciso ubicar, reparar el fragmento y realizar nuevamente la prueba antes de poner el ducto nuevamente en operación. Este tipo de pruebas son muy usadas cuando la tubería no puede ser inspeccionada internamente.
• Evaluación directa: Este tipo de evaluación integra información específica de un tipo de amenaza (corrosión externa, corrosión interna, Stress corrosion cracking (SCC), por ejemplo) para determinar segmentos con alta probabilidad de falla, que serán posteriormente examinados directamente con técnicas no destructivas que permitan realizar un diagnóstico estimado de la condición del ducto. Para lo cual, se debe tener acceso a los sectores identificados; sin embargo, en algunas ocasiones no es viable este ingreso (por ejemplo, en tuberías encamisadas, cruces de ríos o vías o excavaciones peligrosas).
• Inspección en Línea (ILI): Este método también conocido como En Línea o In-Line (Smart Pigging) es una de las metodologías más usadas en la inspección del estado real de la tubería, se realiza mediante el uso de herramientas, las cuales se insertan dentro de la tubería, y viajan con el flujo del producto, para realizar labores específicas de limpieza o inspección. Entre las más comúnmente utilizadas son fuga de flujo magnético (MFL), ultrasonido (UT), transductores electromagnéticos – acústicos (EMAT) y de corrientes de Eddy (ET).    

Herramientas de inspección y mantenimiento en gasoductos     

Prueba hidrostática

Método aplicado con el propósito de garantizar la hermeticidad e integridad de tuberías de gas, y localizar posibles debilidades de fallas.

La prueba hidrostática es un método probado para verificar la capacidad de una tubería de gas natural para operar a un nivel seguro de presión (conocido como la presión de operación máxima permitida, o MAOP), con la finalidad de garantizar la confiabilidad de la instalación durante su operación normal.

Los códigos de diseño de los equipos y sistemas de tuberías Integridad según API 1160/ASME B31.8, entre otros, establecen claramente las prácticas recomendadas de cómo realizar la prueba hidrostática, con el fin de garantizar la integridad física de las personas y los equipos. En la figura 2, se observa el equipo de prueba Hidrostática y la instalación de las conexiones que se utilizara para elevar presión.

Pasos para realizar pruebas hidrostáticas

La realización de una prueba hidrostática implica los siguientes pasos:

• La sección de la tubería que se va a probar se retira de servicio y se purga de todo el gas natural, y el interior se limpia mecánicamente.
• La sección se sella en ambos extremos y se llena completamente con agua.
• El agua se presuriza a la presión de prueba.
• La presión de prueba se mantiene y monitorea durante un período de tiempo establecido, típicamente 8 horas. Si no hay una pérdida de presión, entonces la sección de la tubería se vacía, se seca completamente y se vuelve a poner en servicio.
• Si una sección no alcanza o no mantiene la presión, eso significa que la presión de la prueba hidrostática ha causado que la tubería tenga fugas o se rompa. Si eso ocurre, se localiza la fuga, se repara y se vuelve a probar la sección de la tubería.

Todo equipo nuevo debe ser sometido a una prueba de presión (hidrostática), en los talleres o de la misma forma se realiza en campo en caso de una construcción o proyecto industrial.

La prueba hidrostática también aplica cuando se reemplaza o se reparan líneas existentes y permite: determinar la calidad de la ejecución del trabajo de fabricación o reparación de la línea o equipo, comprobar las condiciones de operación para garantizar la seguridad tanto de las personas como de las instalaciones y finalmente detectar fugas.

Inspecciones internas de líneas o tuberías

Los dispositivos de inspección de línea interna o inspección en línea (ILI) disponibles, se encuentran los dispositivos llamados “Smart Pigs” (Cochinos Inteligentes) pueden equiparse con cámaras robóticas y sensores para verificar el grosor de la tubería y las soldaduras, también detectan fallas por corrosión (Figura 3). La principal desventaja de los Smart Pigs es que la línea debe diseñarse para acomodar estos dispositivos (es decir, puntos de inserción y extracción de Smart Pig, transiciones suaves entre segmentos de tubería, giros de radio mínimo, segmentos de tubería del mismo diámetro, válvulas sin tapón, etc.).

La inmensa mayoría de las tuberías en industrias Gasíferas se diseñaron y construyeron antes de que se desarrollara la tecnología Smart Pigs. Estas líneas requerirían una reconstrucción significativa para acomodar las inspecciones en línea.

Herramienta de inspección en línea InVista™ de Quest Integrity Group[3]

Quest Integrity utiliza la tecnología de herramienta inteligente (smart pig) para inspeccionar y evaluar tuberías o ductos en refinerías y plantas químicas. La tecnología InVista™, basada en ultrasonido, representa una opción de evaluación innovadora, para el Programa de Inspección de tuberías o ductos de las plantas industriales.

Los resultados de las inspecciones y los formatos de los informes se adecuan para que coincidan con los programas de planta ya establecidos según API 570 y 574 [2]; y la información obtenida durante las inspecciones puede ser aplicada para realizar una evaluación de la vida útil remanente y adecuación utilizando los programas computacionales Life Quest propiedad de Quest Integrity Group.

Las tuberías diseñadas antiguamente, incluyendo aquellas ubicadas en áreas de alta población, tienen geometrías tales como curvaturas de radio pequeño y cambios de diámetro; las cuales, han llevado a clasificarlas como “no inspeccionables”. La herramienta de inspección InVista™ de la empresa Quest Integrity Group, es capaz de inspeccionar dichas tuberías y entregar información del 100% de la superficie, las cuales no pueden ser inspeccionadas por otras herramientas ILI.

La herramienta es capaz de navegar por codos o curvas de 1 diámetro, es una herramienta muy fácil de modificar a la necesidad de la tubería, Inspecciones realizdas en tuberias con 6”/8” de diámetro y otra de 8”/10” de diámetro, han demostrado que la herramienta no solo puede navegar en la tubería, sino que también es capaz de recolectar la información completa de una tubería con diámetros múltiples.

InVista está diseñada para detectar y cuantificar el problema de corrosión bajo aislación CUI y cada uno de los mecanismos de deterioro prevalente en los circuitos de tuberías o verticales los mecanismos de deterioro interno son también registrados con el mismo nivel de precisión ya que un gran porcentaje de los circuitos de tuberías o ductos no son accesibles debido a la aislación externa alturas elevadas o por ser líneas enterradas.

La detección precisa y la cuantificación de los defectos son elementos críticos para asegurar que la operación de la planta continúe sin problemas sin experimentar una pérdida súbita de contenido adicionalmente a la pérdida de metal de las paredes. La herramienta detecta también abolladuras, ampollamientos, deformaciones, y valida la información recolectada, también durante el proceso de inspección si no existe acceso al interior de la tubería o ducto al final del recorrido. Esta herramienta posee posee la tecnología para viajar de regreso y ser recogida en el mismo punto de lanzamiento solo invirtiendo el flujo.

Una vez que la inspección finaliza; la misma, es chequeada para verificar cualquier potencial de contaminación de sustancias peligrosas, la forma externa de la herramienta permite una fácil descontaminación; si así, es requerido después de verificar y remover los contaminantes la información recolectada es inmediatamente descargada a un computador y los resultados de la inspección son analizados por un técnico certificado, los resultados de la inspección son generados y entregados al cliente algunas horas después de la inspección los informes de inspección se modifican en sus formatos para adecuarlos a los programas de inspección de tuberías o ductos de las plantas según API 570 o API 574.

Siendo la herramienta capaz de recolectar toda la información en una sola pasada, la herramienta disminuye el costo operacional asociado con la inspección en línea. Adicionalmente, la base de datos generada por ultrasonido de alta fidelidad de la herramienta InVista™, puede ser evaluada rápidamente, usando el programa computacional de la empresa, LifeQuest™Pipeline, de tal forma de entregar como resultado, una evaluación de la tubería según API 579 Nivel 2 en el informe final de la inspección.

A continuación, se presenta un video del dispositivo InVista, cortesía de QuestIntegrityGrp.

Inspección visual en tuberías con cámaras de video en líneas de gas

La inspección visual en el interior de tuberías se puede realizar de forma remota a través de cámaras de video guiadas o mediante el uso de sondas de videoscopia (Figura 4). La inspección con cámara implica excavar varios agujeros a lo largo de la línea de transmisión para poder insertar una cámara atada que registrará las condiciones internas de la tubería. Las imágenes de video de la cámara se transmitirán a un dispositivo de monitoreo y grabación cercano, las cualesseran anlizdas uego, profesionales capacitados lo analizarán y determinarán si es necesario realizar acciones adicionales.

Para realizar una inspección con cámaras, implica los siguientes pasos:

• Se excavarán varios agujeros o fosos a lo largo de la línea de transmisión para acceder a la tubería subterránea.
• La tubería se pone fuera de servicio temporalmente y se sella del resto del sistema.
• Una vez que la tubería esté cerrada en ambos extremos, se purgará de gas natural para que los operadores puedan abrir y trabajar dentro de la tubería de manera segura.
• En este punto, se insertará una cámara en la tubería para registrar las condiciones internas.

Conclusión

La integridad de ductos implica garantizar que estos y todos sus componentes relacionados funcionen correctamente. Es importante establecer un Programa de Gestión de Integridad de Sistemas de Tuberías para transporte de gases, hidrocarburos y fluidos peligrosos, con el fin de identificar el deterioro, establecer la necesidad de medidas como reparación o reemplazo someter el gasoducto a un mantenimiento preventivo que permitan evitar o disminuir los problemas que afecten su integridad; que garantice que los ductos estén diseñados, construidos y operados para que sean seguros, confiables y sostenibles.

Referencias

1. API RP 1160 (2013) Managing System Integrity for Hazardous Liquid Pipelines.
2. API 570/574 Piping Inspection Code.
3. Quest Integrity Group: https://www.youtube.com/watch?v=OLqqWq88GlM