8VA MESA REDONDA Puerto Varas 2010

Transcripción

1 ALGUNAS CONSIDERACIONES Y RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL E INSPECCION DE ENFRIADORES DE ACIDO 8VA MESA REDONDA Puerto Varas 2010

2 Enfriador disponible o en normal operación: Es el resultado de un control adecuado y sistemático. Mantenimientos (preventivos, sintomáticos, predictivos) periódicos. Variables de operación dentro de rango. Intervenciones al equipo adecuadas (reparaciones, revisiones, etc)

3 Empleando este método de análisis: Man Method Machine Material MAN: Operador del equipo o persona que lo interviene, tiene las competencias necesarias y entiende la importancia de las variables y desviaciones. Transmite la información en forma adecuada y oportuna a quien corresponde. No desatiende las alertas. Mantiene la metodología de trabajo en cada actividad. Sabe emplear instrumentos de medición.

4 METHOD: La metodología de gestión, debe asegurar controlar las variables a tiempo. Debe permitir rápida gestión sobre los resultados. Debe considerar acciones alternativas. Debe ser consistente con los planes y programas de mantenimiento. Debe ser consistente con la logística de repuestos y materiales. Las desviaciones deben ser documentadas y analizadas. Debe ser expedito y eficiente. i

5 MACHINE: Concordancia norma de fabricación del equipo y sus partes componentes (TEMA, ASTM, ASME, HEI). Diferentes marcas de equipos pueden significar variaciones en los controles o metodología de control. 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. Calibraciones de instrumentos tanto internos como externos. (I.Med: Si afecta al proceso, debe ser calibrado) ado)

6 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. Sin mencionar todos los aspectos constructivos, contar con tubos de calidad certificada bajo ASME V. Contar con una línea base del equipo.

7 Control de las Variables 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 diversas variables que se controlan

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9 Indicadores Protección anódica

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11 Determinar el estado de los tubos de un enfriador de tubo y carcasa: Técnicas No Destructivas o NDT: Pruebas hidráulicas o de presión (no indica grado deterioro). Boroscopio (Defectos accesibles a cámara, no dimensiona). Ultrasonido (IRIS) (Menor P.O.D. que EC). Ultrasonido no invasivo (no indica grado deterioro). Eddy Current (Reconocida y validada por ASME V). Los NDT buscan evitar detenciones imprevistas y aumentar la mantenibilidad pues reparar puede significar gran inversión de tiempo y recursos.

12 Breve comparación entre Ultrasonido IRIS & Eddy Current Breve comparación entre Ultrasonido IRIS & Eddy Current en tubos de intercambiadores de calor.

13 Breve comparación entre Ultrasonido IRIS & Eddy Current Breve comparación entre Ultrasonido IRIS & Eddy Current en tubos de intercambiadores de calor.

14 DEFECTOS EN LOS TUBOS 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 tubos, sin embargo, podemos catalogarlas en tres grupos: Defectos generados en la fabricación Defectos generados en la fabricación. Defectos a causa del montaje. Defectos producidos durante el servicio.

15 Defectos en fabricación: Los procesos de fabricación de tubos incluyen un control de calidad, que por lo general detecta los elementos defectuosos. Grandes fabricantes emplean un control en línea, sin embargo existen tubos defectuosos hallados en las inspecciones en el cliente. Tubo nuevo con falta de material en el interior, sólo una pequeña muesca en la parte exterior.

16 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. La mayoría de las empresas proveedoras de tubos extienden certificados de conformidad de lote, pero es importante conocer los procedimientos de inspección, desviaciones detectadas, calibración del equipo, competencias del especialista. Et Estos requerimientos i básicos están señalados en el Código ASME V. Defectos de fabricación pueden acortar la vida útil en tubos (ciclos dilatación/contracción, pérdida espesor pared, etc.)

17 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). Errores en el montaje y soldeo, generan fallas prematuras, tensiones residuales, exceso de calor en ZAT (HAZ) en soldeo contra placa haz tubos. Traslado debe asegurar buen funcionamiento posterior Ej: La empresa Carrier, fabricante de intercambiadores de calor y aire acondicionado. Debido a las constantes fallas en el proceso de expansión de los tubos, tomaron la decisión de adquirir una maquina especializada y automática que expande tubos sin daño.

18 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, 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 de enfriamiento. El agua también puede producir corrosión en la cara interior de los 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, 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). El exceso de cloro también puede ser un factor negativo (si es mayor a 300 ppm).

19 Defectos producidos durante el Servicio:

20 Defectos producidos durante el servicio:

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22 QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS? COMO LOS DETECTAMOS?

23 Existen diversos tipos de ensayos para detectar discontinuidades en tubos. El código ASME señala la técnica de Eddy Current como una de las escogidas. El código ASME V establece los requerimientos de inspección, procedimientos, equipo, informes mínimos para esta técnica. La ASNT (Asoc. americana de ensayos no destructivos) establece las competencias que debería tener el personal para efectuar la inspección. La ASM (Asoc. Americana de Materiales) establece los detalles de la técnica de Eddy Current, principios, p equipos, bobinas.

24 EDDY CURRENT es un método sin contacto para la inspección de tubos no ferromagnéticos. Permite la detección y 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. Todo defecto que modifica el flujo de las corrientes también modifica la impedancia de las bobinas de la sonda. Estas modificaciones en la impedancia de las bobinas es medida y usada para detectar los defectos en el tubo.

25 En qué aleaciones se puede aplicar? Aleaciones de acero inoxidable, ej: 316, 304. Aleaciones de cobre, ej: CuNi. Aleaciones de Bronce, ej: B. Almirantazgo. Aleaciones de Aluminio. Aleaciones de titanio. Aleaciones al grafito. Otras aleaciones: Incoloy, Inconel, Zirconium. Prácticamente a todos los tubos de intercambiadores de calor, excepto acero al carbono. Todas las aleaciones No Ferromagnéticas pueden ser analizadas por esta técnica.

26 Algunos ejemplos de aplicaciones: CONDENSADORES ENFRIADORES DE DE ENFRIADORES DE ACEITE MOTORES AIRE O GAS INTERCAMBIADORES HORIZONTALES Y VERTICALES

27 EN GENERAL PARA TODO EQUIPO QUE USE INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCASA ENFRIADORES DE AGUA - ACIDO ENFRIADORES DE ENFRIADORES DE AGUA MAR Y AGUA DESMINERALIZADA

28 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 aleación como geométricamente, con las mismas características de los tubos del enfriador a inspeccionar). Bobinas que puedan llenar al menos el 80% del diámetro interior de los tubos. Un procedimiento de inspección. Un registro de calibración. Un registro de hallazgos de discontinuidades. Un especialista con las competencias señaladas en ASME V y ASNT.

29 Si existe alguna discontinuidad en el tubo, varía la impedancia magnética de la bobina y esta diferencia es reflejada en la pantalla del equipo de inspección en forma de una señal. El especialista interpreta esta señal y adicionalmente recibe el soporte del software del equipo que posee un programa de interpretaciones de discontinuidades.

30 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 discontinuidades. El mismo tubo fotografiado en su parte posterior y frontal exhibe diferencias de espesor por desgaste.

31 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. Espesor : 16 BWG = 0,065 = 1,65 mm. 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 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 inspección de los cuatro enfriadores.

32 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:

33 Al tabular los datos de inspecciones, es posible verificar que la 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 p para todos los equipos. 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 % NDD % D % SD AÑOS TUBOS EQUIPO 1 8,8 1,3 0,0 0,0 80,4 10,1 89, EQUIPO 2 62,7 4,2 3,0 1,9 27,6 71,8 28, EQUIPO 3 10,4 21,22 18,3 43,2 00 0,0 93,2 68 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. En el resto de los equipos se observa que no por ser más antiguo el equipo presenta más defectos en sus tubos (desgaste bajo el 50% del espesor de pared es mayor para el equipo 2 que el equipo 1).

34 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, sino en ocasiones brusco e inesperado. Por lo tanto existen otros factores que han alterado el desgaste progresivo: ML <50% ML 50 70% ML 70 80% ML % NDD % D % SD AÑOS TUBOS EQUIPO 1 8,8 1,3 0,0 0,0 80,4 10,1 89, EQUIPO 2 62,7 4,2 3,0 1,9 27,6 71,8 28, 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.

35 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 o ha sido errónea. La información que evidencia las diferencias de rangos no fue registrada, entregada o recepcionada a tiempo. Las acciones correctivas no han sido suficientemente ágiles para remediar las diferencias.

36 Conclusiones La relación estado de los tubos-tiempo de uso, no es proporcional en todos los 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,.-de la protección anódica,.-adecuada gestión de mantenimiento,.-logística de repuestos..-control mediante el uso de inspecciones regulares.

37 Siendo uno de los objetivos de la actividad de mantenimiento el asegurar la disponibilidad del enfriador, mantener una tasa de comportamiento conocida, entonces la verificación ió del estado de los tubos en forma periódica empleando técnicas de ensayos no destructivos, es una herramienta clave. Una planificación de las actividades de mantenimiento e puede ser más asertiva gracias a una estimación congruente del desgaste de los tubos, del tiempo de vida de los repuestos estos y partes componentes, en este caso, el peor de las situaciones de resultados de inspecciones mediante Eddy Current pudo haberse reducido de haberse realizado controles a intervalos regulares.

38 Existen diversas técnicas de inspección ió 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 continuas recopilar suficiente información y establecer el comportamiento del equipo, tasas de deterioro, etc. Esto es válido inclusive para equipos nuevos o tubos nuevos, ya que permite establecer una línea de base, que servirá de comparación y partida para evaluaciones posteriores.

39 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 energía), enfriadores agua-aceite, agua-gas, gas-gas, etc. 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 las acciones realizadas las adecuadas para haber llegado a él.