Nueva tecnología de inspección para la detección de fugas y del estado estructural de ductos y tuberías

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Autor: Ing, Ph.D. Yolanda Reyes, 02 noviembre 2022.

La corrosión interna en las tuberías se intensifica con el tiempo, disminuyendo el espesor de la pared de estos activos, causando fallas por erosión, y obstrucción de las tuberías y accesorios. La corrosión afecta a diferentes tipos de metales que se utilizan en varias plantas industriales, generando fallas, defectos y produciendo fugas. Actualmente existen pocos métodos para detectar este tipo de fallas antes de que causen daños. Usualmente, la tubería se repara y se vuelve a inspeccionar. El uso de una adecuada tecnología puede limitar el impacto de las fugas en tuberías y ductos, y traer consigo ahorros importantes para los operadores industriales.

A medida que se deteriora la infraestructura de estos sistemas, se comienzan a formar un creciente número de fugas que pueden causar catástrofes ambientales y humanos, traduciéndose en altos costos para las empresas. Para combatir este problema, algunas tuberías sin sistemas de detección de fugas están siendo modernizadas, mientras que aquellas con sistemas de detección incorporados son revisadas y actualizadas para mejorar su fiabilidad y rendimiento. Si bien se entiende que un sistema de detección de fugas no puede reducir la probabilidad de fallas de las mismas, la aplicación de tecnología avanzada en campo puede ayudar a disminuir la consecuencia de cualquier fuga significativamente.

Un sistema ideal de detección de fugas debe tener la capacidad de:

» Detectar fugas por debajo de 0,0001% (1 parte por millón).

» Precisar localización de fugas a menos de 1 metro.

» Generar cero falsas alarmas.

» Ser moderno en tuberías existentes.

» Trabajar bajo condiciones transitorias, estacionarias y de cierre.

» Ser un sistema de bajo costo de instalación y mantenimiento.

La realidad de las tecnologías y técnicas actualmente disponibles es algo diferente de un sistema ideal, pero los avances en campo continúan proporcionando mejoras. Las tecnologías de detección de fugas disponibles en gran medida pueden dividirse en dos grupos:

» Métodos externos que detectan físicamente la presencia de una fuga.

» Métodos internos que utilizan salidas de sensores de campo, como flujo y presión para inferir una fuga basada en la computación.

Las técnicas de inspección por ultrasonidos más comunes implican el uso de Ondas Libres (bulk waves) cuyo modo de propagación no se ve afectado por las condiciones de contorno de la pieza inspeccionada. Existen 2 tipos de ondas libres: longitudinales y transversales, y son utilizadas principalmente para inspeccionar áreas cercanas al transductor.

Por otro lado, las Ondas Guiadas (guided waves) se propagan siguiendo los límites de la pieza inspeccionada, y por ello la geometría de dicha pieza afecta al modo de propagación ( Figura 1). Al contrario que las ondas libres, existen cientos de tipos ondas guiadas con diferentes velocidades y frecuencias en una geometría de pieza dada. El número de modos incrementa exponencialmente la complejidad del análisis, pero también abre la puerta a innumerables aplicaciones de los ultrasonidos.

Figura 1. Ondas Guiadas. Fuente: Innerspec.

En este contexto el instituto de investigación, Southwest Research Institute (SwRI) ha creado la próxima generación de transductores que utilizan tecnología de ondas guiadas por ultrasonido para detectar anomalías en las tuberías, lo que permite a los operadores evitar fugas en forma preventiva.

Desarrollada originalmente por SwRI en 2002, la tecnología se conoce como collar de transductor magnetoestrictivo (MsT). La versión actualizada tiene un diseño plano y delgado, lo que permite su uso en tuberías en espacios reducidos. El nuevo diseño de MsT también cuenta con ocho sensores que le dan al transductor la capacidad de monitorear constantemente la condición de la tubería e identificar y localizar con precisión fallas y daños por corrosión en la tubería, con el fin de evitar que ocurran fugas en primer lugar.

El dispositivo puede soportar temperaturas de hasta 400 grados Fahrenheit en configuraciones personalizadas. El dispositivo utiliza el sensor magnetoestrictivo (MsS) desarrollado por SwRI, que genera y recibe ondas guiadas que se propagan a lo largo de una estructura alargada, guiadas por sus límites. Esta técnica permite que las ondas viajen largas distancias con poca pérdida de energía. En algunos casos, se pueden inspeccionar cientos de metros desde una sola ubicación, aunque los obstáculos como los acoplamientos requerirían un sensor adicional.

“En lugar de usar un sensor para cubrir toda la circunferencia de una tubería, lo que permite medir solo la ubicación axial de una anomalía, ahora tenemos ocho sensores en el transductor”, dijo el ingeniero del personal de SwRI, Sergey Vinogradov, quien desarrolló la tecnología con el ingeniero del personal Keith. Bartels y otros miembros del personal de SwRI. “Cada uno de los sensores está conectado de forma independiente a la electrónica para que se puedan adquirir todas las señales de onda guiada posibles. Los algoritmos combinan esta información para detectar y ubicar mejor la anomalía tanto axial como circunferencialmente, y el crecimiento de la corrosión se puede monitorear examinando conjuntos de datos adquiridos con el tiempo”.

El sistema MsS puede enviar datos a un terminal remoto a través de una unidad transmisora ​​inalámbrica o mediante una conexión por cable. Está diseñado principalmente para tuberías de transmisión de petróleo y gas para evitar fugas costosas y dañinas antes de que comiencen. Sin embargo, la tecnología es versátil y se ha utilizado para otros sectores industriales, como los que se utilizan para agua, calefacción o plantas químicas.

Fuente. Propia  

El texto del portal www.swri.org solo se usa para propósitos educacionales y no comerciales

Referencias bibliográficas:

https://es.innerspec.com/guided-waves

https://www.swri.org/sites/default/files/brochures/improved-magnetostrictive-transducer-structural-health-monitoring.pdf

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