Inspección Interna (In Line Inspection – ILI)

Método primario o principal para evaluar la condición de integridad de los ductos en importantes extensiones comprendidas entre instalaciones de trampas de “scraper”, de lanzamiento y recepción, adecuadas para ILI.

Cuando el ducto puede inspeccionarse completamente mediante herramientas ILI, esta técnica tiene una gran ventaja frente a otras metodologías debido a que esta posibilita la detección temprana de anomalías o de características desconocidas de la cañería, las cuales luego requieren ser confirmadas en campo a través de la examinación directa (intervención de anomalías). Las anomalías que las distintas herramientas ILI pueden detectar y/o dimensionar según el tipo son: ovalizaciones, reducciones de diámetro, abolladuras, pérdidas de metal, variaciones de espesor, fisuras y/o grietas, metales en cercanía del ducto, accesorios en desuso, reparaciones existentes (medias cañas, ponchos, etc.), derivaciones, instalaciones puntuales, etc.

En el mercado se encuentran disponibles herramientas inteligentes con diversas tecnologías aplicadas que permiten medir o evaluar la condición de integridad de las tuberías. La selección de la herramienta apropiada depende del tipo de anomalía que se intenta localizar y/o dimensionar y de la aptitud de las instalaciones (trampas de scraper, curvas/codos, restricciones, etc.).

A continuación, se enumeran las herramientas disponibles más habitualmente utilizadas:

• Herramientas de Pérdida de Metal (convencionales y alternativas):

• MFL: Magnetic Flux Leakage (pérdida de flujo magnético) estándar y de alta resolución.

• Ultrasonido.

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• Herramientas de Detección de Fisuras:

• Ultrasonido.

• MFL Transversal o TFI (pérdida de flujo magnético circunferencial).

• Herramientas de Inspección Geométrica (Caliper tool)

• Herramientas de Mapeo (Mapping tool)

Para el presente proyecto ampliaremos las herramientas para la detección de discontinuidades en soldadura, gritas y/o fisuras y pérdida de metal. Siendo estas ultrasonido y MFL transversal (TFI).

3.3.1.1. Herramienta de ultrasonido (UT)

Las herramientas ultrasónicas para la inspección en línea aparecieron por primera vez a principios de los años ochenta. La misión de estas herramientas era la detección y dimensionamiento de la pérdida de metal. Las herramientas de inspección de fisuras aparecieron por primera vez a mediados de la década de 1990. La principal ventaja de las herramientas de ultrasonido es su capacidad, a diferencia de las herramientas de pérdida de flujo magnético, para proporcionar mediciones cuantitativas de la pared de la cañería inspeccionada. La experiencia también ha demostrado que solo el uso de ultrasonido proporciona un medio confiable para detectar grietas y/o fisuras. Las herramientas de inspección por ultrasonido en general están equipadas con un número suficiente de transductores ultrasónicos para asegurar una cobertura circunferencial completa de la cañería. Funcionan en un modo de pulso-eco con una frecuencia de repetición bastante alta. La incidencia directa de los pulsos ultrasónicos se usa para medir el grosor de la pared y la incidencia de 45º se usa para la detección de grietas y/o fisuras. Si bien la medición del grosor de la pared está más o menos establecida, la detección de grietas y/o fisuras en las cañerías solo ha estado disponible desde hace algunos años. En términos de procesamiento de datos, las herramientas de ultrasonido representan una de las tareas más desafiantes en las pruebas no destructivas. Se deben controlar varios cientos de sensores y registrar sus ecos. El procesamiento de datos en línea tiene que poder reducir la cantidad de datos grabados y garantizar que se almacenen todos los datos relevantes. La velocidad de inspección de la herramienta depende del medio y puede variar dentro de un cierto rango. El proceso de inspección debe ser completamente automático y no puede

41 supervisarse durante una ejecución. Los datos se almacenan en memorias de estado sólido que son los medios más seguros y confiables de almacenar datos. La Figura 14 muestra una herramienta en una configuración de 24 pulgadas.

Figura 14. Herramienta de inspección ultrasónica de alta resolución para tuberías de 24 pulgadas.

La herramienta se compone de varios recipientes a presión y un portador de sensor posterior. La parte frontal de la herramienta está cubierta por una unidad protectora de parachoques que cubre la carcasa del transmisor. El primer cuerpo contiene baterías que aseguran un suministro seguro de energía a la herramienta para varios días. La unidad electrónica y de grabación de la herramienta está alojada en el segundo recipiente e incorpora suficientes canales para cubrir diferentes diámetros de cañerías. El portador del sensor está hecho de poliuretano y aloja los transductores ultrasónicos. Para adaptar la herramienta a un diámetro de tubería diferente, los discos de poliuretano se intercambian, lo que se puede hacer rápidamente. También se encuentran disponibles tamaños de herramientas para cubrir diámetros de tubería por debajo de 20 pulgadas, el diámetro más pequeño actual para la detección de grietas y/o fisuras es de 10 pulgadas. En general, hay dos diseños diferentes de portadores de sensores para herramientas de ultrasonido. Uno para medir el espesor de la pared o corrosión y otro para la detección de grietas y/o fisuras.

La versión de detección de grietas y/o fisuras, que se muestra aquí, contiene sensores orientados en un ángulo predeterminado a la pared de la tubería que aseguran que las ondas de corte ultrasónicas se desplacen bajo un ángulo de 45º dentro del metal. La Figura 15 muestra la disposición de los sensores ultrasónicos para la detección de grietas y/o fisuras. Con el fin de evitar cualquier zona ciega en las proximidades de la mitad longitudinal de soldadura, los sensores se montan en una orientación horaria y la otra mitad en una orientación antihoraria. Todos los sensores están montados en placas de metal. El patín de poliuretano asegurará un punto muerto constante.

42 Figura 15. Montaje de sensores para detección de grietas y/o fisuras.

En el modo de detección de grietas y/o fisura habrá 360 sensores aproximadamente inclinados correspondientes a un paso de sensor de 10 mm para cualquier dirección (en sentido horario y antihorario), junto con 24 sensores para la medición del espesor de la pared. Estos últimos sensores son necesarios para la detección de soldaduras circunferenciales, lo que permite una ubicación precisa de los defectos. El espacio del sensor está diseñado de manera que cada parte de la tubería esté cubierta por varios sensores. La Figura 16 muestra la configuración de los sensores ultrasónicos en el cuerpo del soporte del sensor para un soporte del sensor de detección de grietas y/o fisuras.

Figura 16. Configuración de sensores.

43 3.3.1.2. Herramienta TFI (Magnetic Flux Leakage)

Las herramientas de pérdida de flujo magnético circunferencial surgieron en la segunda mitad de la década de 1990 para inspeccionar defectos angostos orientados axialmente, en la mayoría de los casos asociados con soldaduras de costura longitudinal en cañerías. En la Figura 17 se muestra una herramienta de este tipo.

Figura 17. Herramienta TFI.

El principio de funcionamiento es el siguiente: la pared del tubo es magnetizada circunferencialmente a un alto nivel de saturación utilizando magnetos permanentes de alto poder. Si los defectos internos o externos están presentes, se “fuga” el flujo magnético más allá de la pared del tubo, y esta distorsión o “fuga” se mide por los sensores de efecto Hall que están incorporados a la herramienta.

Los sensores de efecto Hall detectan cualquier campo de dispersión y provocan la salida de una señal eléctrica (señal analógica) proporcional a la profundidad y forma del defecto.

Esta señal analógica es recibida por un microcontrolador que se encarga de la conversión analógica/digital y su posterior grabado en una tarjeta de almacenamiento. Al final del recorrido por la tubería esta tarjeta es retirada y los datos son almacenados en una computadora. El software para el tratamiento de datos permitirá observar la lectura de cada uno de los sensores de tal forma que, al hallarse una imperfección, el cambio de valor se notará como un pico o una depresión cuyo valor dependerá del tamaño del defecto.

El MFL axial, tal como se utiliza en herramientas de pérdida de metal, es menos eficaz en pérdida de metal muy estrecha orientada longitudinalmente ya que no obstruye el flujo axial lo suficiente para una detección y dimensionamiento confiables. En la Figura 18 se ilustra el efecto que producen los defectos estrechos alineados (a) con la dirección de

44 magnetización y no interrumpen la pérdida de flujo tanto como aquellos orientados perpendicularmente (b).

Figura 18. Magnetización axial de cañerías.

Pero si la magnetización está orientada circunferencialmente, los defectos orientados axialmente largos y estrechos se presentarán como un obstáculo y promoverán la pérdida de flujo, ver Figura 18.

Figura 19. Magnetización circunferencial de cañerías.

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