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• Juan Roberto López Betanzos

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Universidad de las Américas Puebla MAESTRIA EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DUCTOS

Fabricación e Instalación Mecánica de Tuberías IM570

DIABLO INSTRUMENTADO ULTRASONICO

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Fabricación e Instalación Mecánica de Tuberías IM570

INDICE I.- INTRODUCCIÓN II.- FUNCIONAMIENTO III.- COMPARACION DE LAS TÉCNICAS DE INSPECCIÓN IV.- APLICACIÓN DEL DIABLO INSTRUMENTADO V.- REPRESENTACIÓN ESQUEMATICA Y SIMBOLOGÍA VI.- TIPOS DE DIABLOS VII.- ESTANDARES Y CÓDIGOS VIII.- PROCESO DE EMSAMBLE IX.- CONCLUSIONES

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INTRODUCCIÓN

"Diablo“: término utilizado en la industria petrolera mexicana para identificar la herramienta o dispositivo empleado para

limpieza o inspección interior de

tuberías.

El propósito

fundamental de la inspección interior con equipo instrumentado en un ducto, consiste en detectar, localizar y cuantificar anomalías en la pared interna y externa por manufactura, servicio, así como las situaciones que presentan un riesgo potencial para la operación segura de la línea y para las personas que viven cerca de los D.D.V. donde están alojados los ductos.

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FUNCIONAMIENTO

Existen 2 tipos de diablos instrumentados cada uno tiene su técnica de inspección en el presente trabajo trataremos solo los de inspección ultrasónica.

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Las herramientas ultrasónicas se basan en el principio de radiación mecánica en forma de pulsos u ondas de baja intensidad y alta frecuencia. Estos pulsos se pueden generar mediante accesorios electromecánicos (tales como cristales piezoeléctricos) y transmitidos al ducto a través de un acoplante líquido o semi-sólido, agua, hidrocarburos líquidos, gelatinas, etc.

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COMPARACIÓN570DE LAS TÉCNICAS DE INSPECCIÓN Característica

Flujo magnético

Ultrasónicas

Medición Indirecta

Medición Directa

Permite cuantificación limitada, dado que las señales del defecto son comparadas con las de los defectos de referencia.

Permite dimensionamiento confiable y buena repetitivilidad.

No tiene límite establecido.

Límite Máximo de Espesor Algunos ductos de pared gruesa no se pueden magnetizar de manera adecuada.

Detección y Dimensionamiento

Límite Mínimo de Espesor Espesor mínimo de pared no establecido. Señal Aprox. Proporcional Tamaño del Defecto

al

Los defectos mas grandes producen señales mayores y son mas fácil de detectar. Rango Optimo de Velocidad

Revisión

de

espesores

Límite Mínimo de Espesor Espesor de pared remanente de 0.16 pulgadas o menos no puede ser medido debido a la duración finita de la interfaz del eco. Cuando hay mayor presencia de corrosión se tiene mayor pérdida de señal La amplitud de las reflexiones ultrasónicas puede caer por debajo del límite o del nivel de detección Rango Optimo de Velocidad

Generalmente 3-5 mph. Preferido para Integridad

Límite Máximo de Espesor

de

Menos de 2 mph. Preferido para Monitoreo de Corrosión

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APLICACIÓN DEL DIABLO INSTRUMENTADO LOS PARAMETROS IMPORTANTES PARA ELEGIR UN DIABLO INSTRUMENTADO:

Propósito de la inspección, es decir, para revisar la integridad del ducto o para monitorear la corrosión. Restricciones debidas al ducto (líquido o gas, limpieza, presencia de curvas y/o reducciones de diámetro). Costos totales de inspección, incluyendo costos de verificación y excavación. Exactitud de medición requerida. La precisión del dimensionamiento de los defectos necesita ser alta para líneas que son operadas cerca de la presión máxima de operación, MAOP; pero se puede bajar para líneas que operan por debajo de la MAOP.

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TRABAJOS PREVIOS

Etapa de evaluación y modificación de tuberías: se deben checar el diámetro interno de las válvulas y verificar que cumpla con las tolerancias mínimas, las tees deben contener barras guías para evitar que la herramienta de inspección se atore, los radios de curvatura de los codos deben exceder los tres diámetros de la tubería (1.5 veces el diámetro para diablo de ultrasonido y 3 veces el diámetro para diablos de flujo magnético) Después, se efectuara una corrida de limpieza con el propósito de asegurarse que no existan obstrucciones a lo largo de la línea que dificulten el tránsito de las herramientas subsecuentes. Enseguida se correrá un diablo calibrador de diámetro interno, el cual está diseñado para dimensionar y localizar restricciones del tipo abolladuras, ovalamientos y dobleces que podrían obstruir el paso del diablo instrumentado.

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Etapa de calibración de espesores en las trampas de diablo: con el propósito de conocer el diámetro interior y espesores reales en tramos de tubo y accesorios, se deberá realizar una medición de espesores de tal manera que la tubería se encuentre en condiciones de seguridad durante la operación de las corridas de los diablos.

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Etapa de inspección en el ducto con diablo instrumentado: La operación de una corrida de diablo involucra el envío, trayectoria y recibo del mismo y cada tipo de diablo tiene requerimientos distintos de velocidad. Por lo que estos requerimientos significan incrementar o disminuir la cantidad de flujo en la línea.

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REPRESENTACIÓN ESQUEMATICA Y SIMBOLOGÍA

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TIPOS DE DIABLOS

En la actualidad se cuenta comercialmente con varios Diablos instrumentados o inteligentes, diablos de limpieza, diablos medidores de diámetro interior, diablos de inspección geométrica, diablo geoposicionador, etc. DIABLOS DE LIMPIEZA

Su objetivo es de asegurarse que no habrá obstrucciones que impidan el paso del diablo calibrador de diámetro interno, asi para remover cualquier formación de cera que puduiera estar presente.

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Fabricación e Instalación Mecánica de Tuberías IM570 CALIBRADORAS DIABLO DE PLACAS

Cuenta con placas de aluminio de dos milímetros de espesor y un diámetro externo del 10% al 15% menor del diámetro del ducto. Estas placas de aluminio tienen numerosas ranuras radiales marcadas dentro de ellas y espaciadas aproximadamente cada dos pulgadas alrededor de la circunferencia externa de la placa y se extienden hacia adentro aproximadamente de una a una pulgada y media desde el borde. Las placas están dimensionadas y espaciadas de tal forma que se aproximen al diámetro interno y de curvatura requerida para detectar cualquier obstrucción y permitir que las herramientas de inspección subsecuentes, pasen a través del ducto sin dañarse. DIABLO SIMULADOR

El simulador es una replica exacta de la herramienta de inspección final, excepto que no lleva ningún tipo de instrumento o aditamento electrónico. Si el simulador sale sin ningún daño, entonces se considera seguro el lanzamiento de la herramienta “inteligente”.

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DIABLO DE INSPECCIÓN GEOMÉTRICA

La herramienta geómetra se utiliza para medir y ubicar radios de curvatura, abolladuras y algunas otras obstrucciones que pudieran estar presentes a lo largo del ducto.

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DIABLO DE INSPECCIÓN CON CÁMARA

Esta herramienta está limitada a la inspección de imperfecciones superficiales internas que se manifiestan mediante algún cambio en la superficie. Aunque las imágenes se pueden obtener solo en lugares con buena visibilidad y la técnica está limitada a gases y líquidos limpios y claros, hay varias situaciones en que esta técnica de inspección visual es útil. El diablo utiliza una cámara de 35 mm con una luz estroboscópica y lentes de ángulos amplios. DIABLO PARA DETERMINAR FRACTURAS

Dependiendo del tipo de ducto, tipo de material y condiciones de operación, se pueden presentar diferentes tipos de fracturas o anomalías que aparentan ser fracturas. Estas posibles fracturas pueden ser: fracturas por fatigas fracturas de fatiga por corrosión fracturas de corrosión por esfuerzo, SCC fracturas por inducción de hidrógeno, HIC corrosión por esfuerzo de sulfuros.

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ESTÁNDARES Y/O CÓDIGOS ASOCIADOS Normatividad

Descripción

API-RP-570

Inspection, Repair, Alteración, and Rerating of In-Service Piping Systems.

API-RP-571

Recognition of Conditions Causing Deteriorating or Failure.

ASME B31.4

Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid-Petroleum Gas Anhydrous Ammonia, and Alcohols.

ASME B31.G

Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines.

Norma Pemex CID-NOR-001/99

Requisitos mínimos de seguridad para el diseño, construcción, operación, mantenimiento e inspección de tuberías de transporte.

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PROCESOS DE ENSAMBLE

A continuación se muestra en la figura el ensamblaje de un diablo instrumentado ultrasónico así como sus partes principales:

•

Receptor / Transmisor de marcación.

•

Cuerpo de batería hermético.

•

Ruedas del odómetro.

•

Cuerpo hermético de preacondicionamiento de datos. Los datos ultrasónicos y auxiliares son comprimidos y dispuestos en la unidad microprocesador múltiple para ser almacenados en la cinta digital. La evolución de los datos se llevo a cabo después de la corrida de prueba.

•

Capas de poliuretano.

•

Cuerpo ultrasónico hermético. El modulo electrónico de ultrasonido esta dividido en 64 canales multiplexados. El flujo de datos es hasta de 400 kByte/seg.

•

Conductos herméticos para cada cable de sensor entrando a la cavidad de la herramienta.

•

Transductores ultrasónicos herméticos, instalados en el portador de sensores de poliuretano.

•

Cables y tapones sellados a presión.

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CONCLUSIONES

En la actualidad existen diferentes métodos para evaluar las condiciones de un ducto, se puede evaluar directamente la condición mecánica de la tubería, por medio de pruebas no destructivas, equipos o "diablos" instrumentados, prueba hidrostática, etc. o indirectamente, por medio de la inspección de los sistemas anticorrosivos (recubrimiento, protección catódica e inhibidores) o del derecho de vía. El método de evaluación se selecciona de acuerdo a las condiciones de cada ducto o a los resultados de un análisis de riesgos. Las “ Herramientas o Diablos Inteligentes “ están siendo empleadas cada vez con mayor frecuencia para cumplir con fines de mantenimiento preventivo de los ductos durante su operación. Esto permite cumplir con los requerimientos de disponibilidad, confiabilidad, seguridad y uso económico de las redes de tuberías de alta presión que desplazan productos líquidos o gaseosos de valor energético estratégico. El desarrollo de esta nueva generación de herramientas de inspección permite la máxima precisión y repetitivilidad en la medición directa de los espesores remanentes, lo cual otorga confiabilidad a los cálculos de resistencia mecánica remanente del ducto.