8VA MESA REDONDA Puerto Varas 2010

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ALGUNAS CONSIDERACIONES

Y RECOMENDACIONES PARA

EL CONTROL E INSPECCION

DE ENFRIADORES DE ACIDO

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Enfriador disponible o en normal

operación:

y

Es el resultado de un control adecuado y

sistemático.

y

Mantenimientos (preventivos, sintomáticos,

predictivos) periódicos.

y

Variables de operación dentro de rango.

y

Intervenciones al equipo adecuadas

q p

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Empleando este método de análisis:

M

an

M

ethod

M

achine

M

aterial

MAN:

•Operador del equipo o persona que lo interviene, tiene las competencias

necesarias y entiende la importancia de las variables y desviaciones

variables y desviaciones.

•Transmite la información en forma

adecuada y oportuna a quien corresponde. adecuada y oportuna a quien corresponde. •No desatiende las alertas.

•Mantiene la metodología de trabajo en cada actividad.

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METHOD:

y

La metodología de gestión, debe asegurar

controlar las variables a tiempo.

p

y

Debe permitir rápida gestión sobre los

resultados.

y

Debe considerar acciones alternativas.

y

Debe ser consistente con los planes y

y

Debe ser consistente con los planes y

programas de mantenimiento.

y

Debe ser consistente con la logística

y

Debe ser consistente con la logística

de repuestos y materiales.

Las desviaciones deben ser

y

Las desviaciones deben ser

documentadas y analizadas.

D b

dit

fi i t

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MACHINE:

•Concordancia norma de fabricación del equipo y sus partes componentes (TEMA, ASTM, ASME, HEI).

•Diferentes marcas de equipos pueden significar •Diferentes marcas de equipos pueden significar

variaciones en los controles o metodología de control. •Diversificación de repuestos y procedencia de estos.Diversificación de repuestos y procedencia de estos.

•Ausencia de energías externas que afecten al enfriador (vibraciones externas, del mismo equipo, etc).

•Intervenciones documentadas y actualizadas.

•Intervenciones no deben dificultar posteriores controles. •Captura lectura de datos debe ser expedita

•Captura-lectura de datos debe ser expedita.

•Calibraciones de instrumentos tanto internos como

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MATERIAL: MATERIAL:

•Calidad del ácido que es enfriado.

•Temperatura y flujo del ácido y del agua.

•Calidad del agua que enfría, dureza, partículas en suspensión, sedimentos, lodo, basura.

Cloración del agua de enfriamiento y su pH •Cloración del agua de enfriamiento y su pH.

•Sin mencionar todos los aspectos constructivos, contar con tubos de calidad certificada bajo ASME V.

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Control de las Variables

Si bien cada equipo tiene por diseño Si bien cada equipo tiene por diseño instrumentos de lectura y captura de datos diferentes, las variables en sí , son similares.

En forma genérica revisaremos el posible impacto de las desviaciones de los rangos aceptables de las

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Indicadores Protección

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Determinar el estado de los tubos de un enfriador de tubo y carcasa: Técnicas No Destructivas o NDT:

yPruebas hidráulicas o de presión (no indica grado yPruebas hidráulicas o de presión (no indica grado

deterioro).

yBoroscopio (Defectos accesibles a cámara, noBoroscopio (Defectos accesibles a cámara, no

dimensiona).

yUltrasonido (IRIS) (Menor P.O.D. que EC).( ) ( q )

yUltrasonido no invasivo (no indica grado

deterioro).

yEddy Current (Reconocida y validada por ASME

V).

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DEFECTOS EN LOS TUBOS

f ó

No todos los defectos tienen su origen en la acción corrosiva del ácido o dicho de otra forma:

Existen diversas causales que producen defectos en los Existen diversas causales que producen defectos en los tubos, sin embargo, podemos catalogarlas en tres grupos:

y Defectos generados en la fabricación y Defectos generados en la fabricación. y Defectos a causa del montaje.

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Defectos en fabricación:

y Los procesos de fabricación de tubos incluyen un

control de calidad, que por lo general detecta los

l d f

elementos defectuosos.

y Grandes fabricantes emplean un control en línea, sin

embargo existen tubos defectuosos hallados en las embargo existen tubos defectuosos hallados en las inspecciones en el cliente.

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y Los certificados de fabricación emitidos por el proveedor,

además de señalar composición química del material, cumplimiento de normas de fabricación, deben incorporar aspectos de su control de proceso y producto terminado

aspectos de su control de proceso y producto terminado.

y La mayoría de las empresas proveedoras de tubos

extienden certificados de conformidad de lote, pero es extienden certificados de conformidad de lote, pero es importante conocer los procedimientos de inspección, desviaciones detectadas, calibración del equipo,

t i d l i li t E t i i t bá i

competencias del especialista. Estos requerimientos básicos están señalados en el Código ASME V.

y Defectos de fabricación pueden acortar la vida útil en tubos y Defectos de fabricación pueden acortar la vida útil en tubos

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Defectos producidos durante el armado montaje Defectos producidos durante el armado, montaje de los tubos y partes componentes:

•Los procesos de instalación pueden originar defectos (herramientas no calibradas, utilización inadecuada de herramientas, procedimientos mal ejecutados o inadecuados)

mal ejecutados o inadecuados).

•Errores en el montaje y soldeo, generan fallas prematuras, tensiones residuales, exceso de calor en ZAT (HAZ) en soldeo contra placa haz t b

Ej: La empresa Carrier, fabricante de intercambiadores de calor y aire acondicionado. Debido a las tubos.

•Traslado debe asegurar buen funcionamiento posterior

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Defectos producidos durante el Servicio: Defectos producidos durante el Servicio:

•Son los más conocidas por los usuarios y sus causas pueden ser propias del uso del equipo, funcionamiento sub-estándar de éste, propias del uso del equipo, funcionamiento sub estándar de éste, intervenciones al equipo, etc.

•La corrosión producida por la acción del ácido no es el único daño. •También existe corrosión por ataques microbianos del agua deTambién existe corrosión por ataques microbianos del agua de enfriamiento.

•El agua también puede producir corrosión en la cara interior de los tubos.

tubos.

•Otro deterioro por agua se debe a la presencia de incrustaciones, que generan por impurezas acumuladas (sólidos en suspensión, sales disueltas) se adhieren a las paredes interiores del tubo sales disueltas) , se adhieren a las paredes interiores del tubo, dificultando la transferencia de calor o aislantes.

•El pH del agua puede afectar la integridad de los tubos (en calderas es recomendable un pH entre 10 y 12)

es recomendable un pH entre 10 y 12).

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¿QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS?

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y Existen diversos tipos de ensayos para detectar y Existen diversos tipos de ensayos para detectar

discontinuidades en tubos.

y El código ASME señala la técnica de Eddy y El código ASME señala la técnica de Eddy

Current como una de las escogidas.

y El código ASME V establece los requerimientos y El código ASME V establece los requerimientos

de inspección, procedimientos, equipo, informes mínimos para esta técnica.

mínimos para esta técnica.

y La ASNT (Asoc. americana de ensayos no

destructivos) establece las competencias que destructivos) establece las competencias que debería tener el personal para efectuar la inspección.p

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EDDY CURRENT es un método sin contacto

para la inspección de tubos no ferromagnéticos. Permite la detección y medición de discontinuidades del metal como medición de discontinuidades del metal, como la corrosión, erosión, desgaste, picaduras, cortes, pérdida del espesor y grietas en materiales no ferrosos.

Dos bobinas son excitadas con corriente eléctrica para producir un campo magnético alrededor de ellas. Este campo magnético penetra en el material del tubo y genera corrientes alternas opuestas en el material corrientes alternas opuestas en el material. Todo defecto que modifica el flujo de las corrientes también modifica la impedancia de las bobinas de la sonda.

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En qué aleaciones se puede aplicar?

y Aleaciones de acero inoxidable, ej: 316, 304. y Aleaciones de cobre, ej: CuNi.

y Aleaciones de Bronce, ej: B. Almirantazgo., j g y Aleaciones de Aluminio.

y Aleaciones de titanio.Aleaciones de titanio. y Aleaciones al grafito.

y Otras aleaciones: Incoloy Inconel Zirconium y Otras aleaciones: Incoloy, Inconel, Zirconium.

y Prácticamente a todos los tubos de intercambiadores de calor, excepto

acero al carbono acero al carbono.

y Todas las aleaciones No Ferromagnéticas pueden ser analizadas por

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Algunos ejemplos de aplicaciones:

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EN GENERAL PARA TODO EQUIPO

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P li l ió di t Edd C t i Para realizar una evaluación mediante Eddy Current es necesario :

•Tener un equipo de inspección calibrado

•Un estándar de referencia (que es un tubo con defectos artificiales y tanto en •Un estándar de referencia (que es un tubo con defectos artificiales y tanto en aleación como geométricamente, con las mismas características de los tubos del enfriador a inspeccionar)

del enfriador a inspeccionar).

•Bobinas que puedan llenar al menos el 80% del diámetro interior de los tubos. •Un procedimiento de inspecciónUn procedimiento de inspección.

•Un registro de calibración.

•Un registro de hallazgos de discontinuidades.

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Si existe alguna discontinuidad en el tubo, varía la impedancia

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Se han compilado a lo largo del tiempo los resultados de las inspecciones mediante Eddy Current a cuatro enfriadores de ácido de

cuatro plantas diferentes, en distintas ubicaciones geográficas.

Las discontinuidades consideradas, corresponden a deterioros por

pérdida de material en el exterior de los tubos debido a los efectos del ácido. Para simplificar el análisis, se han descartado defectos de fabricación, roces de las placas, ataques microbianos y otras, p , q y discontinuidades.

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Sobre los cuatro enfriadores de ácido examinados, las Sobre los cuatro enfriadores de ácido examinados, las

características comunes de fabricación de los tubos de los equipos son:

OD diámetro exterior : ¾” = 0 75” = 19 05 mm OD - diámetro exterior : ¾ = 0,75 = 19,05 mm.

y Espesor : 16 BWG = 0,065” = 1,65 mm. y Aleación : Acero Inoxidable 316 L.

Se ha descartado el número de tubos como variable y sólo se pretende establecer una comparación entre los

hallazgos por inspección con Eddy Current y el estado de hallazgos por inspección con Eddy Current y el estado de cada enfriador.

El dispositivo EC, ajuste, frecuencias de

inspección, procedimiento evaluación, bobinas , factor de llenado bobina-tubo, estándares de referencia, son los mismos usados en la

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Se realizaron las inspecciones a los cuatro equipos con la técnica de Se realizaron las inspecciones a los cuatro equipos con la técnica de Eddy Current y al graficar los datos en un esquema del haz de tubos, los cuatro equipos se ven como sigue:

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y Al tabular los datos de inspecciones, es posible verificar que la p , p q

relación entre tiempo de uso de los tubos y los hallazgos de

discontinuidades o alteraciones en la naturaleza uniforme de los tubos, no es directamente proporcional para todos los equipos. p p p q p Los datos que no siguen el mismo comportamiento corresponden al equipo N°3, con tubos más nuevos, pero con mayor daño.

ML <50% ML 50 70% ML 70 80% ML 80 100% NDD % D % SD AÑOS TUBOS ML <50% ML 50‐70% ML 70‐80% ML 80‐100% NDD % D % SD AÑOS TUBOS EQUIPO 1 8,8 1,3 0,0 0,0 80,4 10,1 89,9 18‐20 EQUIPO 2 62,7 4,2 3,0 1,9 27,6 71,8 28,2 15‐18 EQUIPO 3 10 4 21 2 18 3 43 2 0 0 93 2 6 8 < 5 EQUIPO 3 10,4 21,2 18,3 43,2 0,0 93,2 6,8 < 5 EQUIPO 4 0,0 0,6 0,0 0,0 94,8 0,6 99,4 10 ML :Pérdida de Material o reducción del espesor del tubo. NDD: Sin Discontinuidad detectada.

% SD: Porcentaje de tubos sin discontinuidades detectadas. %D : Porcentaje de discontinuidades halladas. % SD: Porcentaje de tubos sin discontinuidades detectadas. %D : Porcentaje de discontinuidades halladas.

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Considerando todos los desgastes en general, si comparamos la columna %D (Porcentaje de daño) con el tiempo de uso de los tubos (Años Tubos), podemos deducir que el deterioro no ha sido progresivo y lento, como se supone debe ser el objetivo de la protección anódica-catódica, sinoj p en ocasiones brusco e inesperado. Por lo tanto existen otros factores que han alterado el desgaste progresivo:

factores que han alterado el desgaste progresivo:

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•Las variables que permiten mantener a un equipo en •Las variables que permiten mantener a un equipo en condiciones controladas han salido de rango, una de ellas, combinaciones de ellas o todas en cierto momento.

•La acción de verificar las variables no ha sido oportuna oLa acción de verificar las variables no ha sido oportuna o ha sido errónea.

•La información que evidencia las diferencias de rangos no fue registrada, entregada o recepcionada a tiempo.g , g p p

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y Conclusiones

La relación “estado de los tubos-tiempo de uso”, no es proporcional en todos los y Conclusiones

casos, sino más bien es :

.-El resultado del correcto funcionamiento del equipo, .-Del control de las variables de operación,

.-De la oportuna gestión sobre las desviaciones detectadas, p g .-De la protección anódica,

.-Adecuada gestión de mantenimiento, . Adecuada gestión de mantenimiento, .-Logística de repuestos .

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y Siendo uno de los objetivos de la actividad de mantenimiento el asegurar Siendo uno de los objetivos de la actividad de mantenimiento el asegurar

la disponibilidad del enfriador, mantener una tasa de comportamiento

id t l ifi ió d l t d d l t b f

conocida, entonces la verificación del estado de los tubos en forma periódica empleando técnicas de ensayos no destructivos, es una herramienta clave.

y Una planificación de las actividades de mantenimiento puede ser más U a p a cac ó de as ac dades de a e e o puede se ás

asertiva gracias a una estimación congruente del desgaste de los tubos, del tiempo de ida de los rep estos partes componentes en este caso el del tiempo de vida de los repuestos y partes componentes, en este caso, el peor de las situaciones de resultados de inspecciones mediante Eddy

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E i t di té i d i ió di t

y Existen diversas técnicas de inspección mediante ensayos no

destructivos (NDT), con diferentes alcances y limitaciones, sin

embargo, su fin último es proporcionar al cliente el estado actual del equipo y sus partes componentes permitiendo en inspecciones

equipo y sus partes componentes, permitiendo en inspecciones continuas recopilar suficiente información y establecer el

comportamiento del equipo, tasas de deterioro, etc.

y Esto es válido inclusive para equipos nuevos o tubos nuevos ya y Esto es válido inclusive para equipos nuevos o tubos nuevos, ya

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y Cabe destacar que existen otras aplicaciones de inspección Cabe destacar que existen otras aplicaciones de inspección

mediante Eddy Current a intercambiadores de calor de tubo y carcasa, no sólo enfriadores de ácido, sino

condensadores en diferentes procesos (Ej Generación de condensadores en diferentes procesos (Ej. Generación de energía), enfriadores agua-aceite, agua-gas, gas-gas, etc.

é

y Tal como un control médico de rutina, siempre es

conveniente realizar chequeos, inspecciones para verificar que el estado actual sea el resultado del estado esperado y

q p y