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Boletín técnico de INDISA S.A.

Medellín, 16  de noviembre de 2007 No. 53

 

INTEGRIDAD ESTRUCTURAL

DE EQUIPOS Y PLANTAS EN SERVICIO (1 de 2)

Autor: José Fabio Vélez M.

Ingeniero especialista INDISA S.A.

 

 

Durante los últimos 50 años (o más), los equipos y plantas industriales se han diseñado bajo normas estándar bien conocidas y difundidas (ASME, API, etc.). Pero con que criterio o bajo que norma debería certificarse la integridad estructural de un equipo o planta industrial que ha estado en operación por varios años?

La perdida de espesor por corrosión, la aparición de poros o micro grietas, el deterioro superficial de los tubos de una caldera con 10 años de operación, determinarían que no cumple con las normas del código ASME, para fabricación de este tipo de equipos. Habría entonces que dar de baja la caldera?

La primera parte de este artículo pretende ilustrar que es la aptitud para el servicio (Fitness for service) y una parte del sistema de gestión de inspecciones, que continuara en el próximo boletín.

 

Introducción

Las plantas industriales de alta capacidad tecnológica como petroquímicas, refinerías, químicas, alimenticias, metalúrgicas, nucleares, etc., poseen equipos operando en condiciones extremas. En la actualidad, la tecnología alcanzada en el diseño de dichas plantas hacen que sus equipos trabajen a muy altas presiones y temperaturas, con el objeto de optimizar el rendimiento del proceso, pero manteniendo los límites de seguridad y controles requeridos.

Como consecuencia, en los últimos años han surgido nuevas especificaciones y requerimientos que apuntan a la adecuada selección de los materiales y a requisitos adicionales para el diseño, fabricación e inspección de los equipos. Por otro lado, el correcto funcionamiento de dichas plantas exige del control por especialistas con un alto grado de conocimiento y preparación con el fin de mantener operativos sus equipos.

En los años 90 ASME publicó un primer documento para determinar la resistencia remanente de tuberías corroídas, y en el año 2000 nace la inspección de equipos en servicio, con la emisión de las normas API 579/ 2000, 581/2000 y 571/2003. Pero solo recientemente se están consolidando las normas API 579-1 y ASME FS-1/2007 que ayudan a determinar el deterioro de un equipo en servicio y su criticidad. Se espera que en el futuro próximo se desarrollen metodologías normalizadas para evaluar plantas industriales completas, en servicio.

El control de las variables operativas del proceso, el aseguramiento de la calidad, el mantenimiento planificado y el conocimiento de la vida remanente o útil de las instalaciones, son los factores más importantes que hacen a una planta segura. Hoy, el manejo de las “Ultimas Tecnologías de Análisis de Integridad Estructural” requieren del conocimiento de varias disciplinas, tales como:

- Normas de aplicaciones vigentes y actualizadas.

-“Stress Analysis”, mediante técnicas de elementos finitos

- Mecánica de Fractura

- Ingeniería de Materiales y Soldadura

- Determinación de Vida Útil Remanente

- Análisis de Falla de Materiales y Componentes

El desarrollo de estas especialidades ofrece una solución efectiva a los tratamientos de los distintos problemas que se originan en la planta y permiten asegurar el correcto funcionamiento de los equipos, posibilitando la extensión en servicio de los mismos.

 

Aptitud Para El Servicio (Fitness for Service)

La aptitud para el servicio es una evaluación que se realiza a un equipo, con el propósito de determinar si está apto para continuar operando durante un período futuro determinado.

Es necesario llevarla a cabo cuando un equipo presenta fallas recurrentes, daño localizado, ha cumplido su vida útil según diseño y se desea prolongar su servicio o bien está sometido a un cambio en las condiciones de operación.

Como resultado de esta evaluación se obtiene la recomendación de mantener el equipo operando en las condiciones actuales, repararlo, disminuir la carga a un nivel seguro o retirarlo de servicio.

Dada la gran cantidad y diversidad de equipos y recipientes industriales (torres, intercambiadores, separadores, acumuladores, zepelines, etc.), se hizo necesario optimizar las frecuencias y tipos de ensayos, en función de la condición de servicio del equipo y el riesgo que presentaba. Para ello se tomaron como base las normas API 579 (Aptitud para el servicio) y 581 (Inspección basada en riesgo).

 

Sistema de Gestión de Inspecciones

Un sistema de gestión de inspecciones, consiste en priorizar los equipos de mayor riesgo y definir el nivel y frecuencia de las inspecciones más adecuadas en cada caso.

Para el diseño del sistema de gestión se toma como base la metodología de Inspección Basada en Riesgo (RBI) de la norma API 581.

RBI es un método para utilizar el riesgo como base para priorizar y gestionar los esfuerzos de un programa de inspección. En general, en una planta en operación, un relativo alto porcentaje del riesgo está asociado con un pequeño porcentaje de equipos. RBI permite orientar los mayores esfuerzos de inspección y mantenimiento para proveer un alto nivel de cobertura sobre los equipos de alto riesgo y establecer recursos apropiados para los equipos de bajo riesgo.

Un beneficio potencial de un programa de RBI es poder incrementar los tiempos de operación, mientras se mejora y se minimiza el nivel de riesgo de los equipos.

El objetivo de un programa de RBI puede ser sintetizado en:

1. Clasificar las unidades de operación dentro de una planta para identificar áreas de alto riesgo.

2. Estimar un valor de riesgo asociado con la operación de cada equipo basado en una metodología consistente.

3. Priorizar el equipamiento basado en la medición de riesgo.

4. Diseñar programas de inspección apropiados.

5. Manejar sistemáticamente el riesgo de falla de equipos.

El método define el riesgo del equipo como la combinación de dos términos:

• La consecuencia de una falla.

• La probabilidad de la falla.

Incluye un análisis cualitativo que permite una rápida priorización para posteriormente efectuar un análisis más detallado en equipos de mayor riesgo. El resultado del análisis cualitativo posiciona la unidad en una matriz de riesgo (figura 1)

     

Matriz de Riesgo

Figura 1.

En el próximo boletín continuara la explicación del sistema de gestión de inspecciones.


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