ALGUNAS CONSIDERACIONES ALGUNAS CONSIDERACIONES ALGUNAS CONSIDERACIONES ALGUNAS CONSIDERACIONES Y RECOMENDACIONES PARA Y RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL E INSPECCION EL CONTROL E INSPECCION DE ENFRIADORES DE ACIDODE ENFRIADORES DE ACIDODE ENFRIADORES DE ACIDODE ENFRIADORES DE ACIDO

8VA MESA REDONDAPuerto Varas 2010

Enfriador disponible o en normal Enfriador disponible o en normal Enfriador disponible o en normal Enfriador disponible o en normal operación: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 q p(reparaciones, revisiones, etc)

Empleando este método de análisis: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 desviacionesvariables 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.•Sabe emplear instrumentos de medición.

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

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 externos. (I.Med: Si afecta al proceso, debe ser calibrado)e te os ( ed S a ecta a p oceso, debe se ca b ado)

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.con tubos de calidad certificada bajo ASME V.•Contar con una línea base del equipo.

Control de las VariablesControl de las VariablesControl de las VariablesControl 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 diversas variables que se controlandiversas variables que se controlan

Indicadores Protección Indicadores Protección anódicaanódica

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

Pruebas hidráulicas o de presión (no indica gradoPruebas hidráulicas o de presión (no indica gradodeterioro).Boroscopio (Defectos accesibles a cámara, noBoroscopio (Defectos accesibles a cámara, no

dimensiona).Ultrasonido (IRIS) (Menor P.O.D. que EC).( ) ( q )Ultrasonido no invasivo (no indica grado

deterioro).Eddy Current (Reconocida y validada por ASME

V).Los NDT buscan evitar detenciones imprevistas y aumentarLos NDT buscan evitar detenciones imprevistas y aumentarla mantenibilidad pues reparar puede significar graninversión de tiempo y recursos.

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

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

DEFECTOS EN LOS TUBOSDEFECTOS EN LOS TUBOSf óNo todos los defectos tienen su origen en la acción

corrosiva del ácido o dicho de otra forma:Existen diversas causales que producen defectos en losExisten diversas causales que producen defectos en lostubos, sin embargo, podemos catalogarlas en tres grupos:

Defectos generados en la fabricaciónDefectos generados en la fabricación.Defectos a causa del montaje.Defectos producidos durante el servicio.

Defectos en fabricación:Los procesos de fabricación de tubos incluyen uncontrol de calidad, que por lo general detecta losl d felementos defectuosos.

Grandes fabricantes emplean un control en línea, sinembargo existen tubos defectuosos hallados en lasembargo existen tubos defectuosos hallados en lasinspecciones en el cliente.

Tubo nuevo con falta de material en el interior, sólo una pequeña muesca en la parte exterior.

Los certificados de fabricación emitidos por el proveedor,además de señalar composición química del material,cumplimiento de normas de fabricación, deben incorporaraspectos de su control de proceso y producto terminadoaspectos de su control de proceso y producto terminado.La mayoría de las empresas proveedoras de tubosextienden certificados de conformidad de lote, pero esextienden certificados de conformidad de lote, pero esimportante conocer los procedimientos de inspección,desviaciones detectadas, calibración del equipo,

t i d l i li t E t i i t bá icompetencias del especialista. Estos requerimientos básicosestán señalados en el Código ASME V.Defectos de fabricación pueden acortar la vida útil en tubosDefectos de fabricación pueden acortar la vida útil en tubos(ciclos dilatación/contracción, pérdida espesor pared, etc.)

Defectos producidos durante el armado montajeDefectos producidos durante el armado, montajede 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

constantes fallas en el proceso de expansión de los tubos, tomaron la decisión de adquirir unamaquina especializada y automática que expande tubos sin daño.

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 tubosales 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).•El exceso de cloro también puede ser un factor negativo (si es mayor a 300 ppm).

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

Defectos producidos durante el servicio:Defectos producidos durante el servicio:

¿QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS?¿QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS?¿QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS?¿QUE DEFECTOS SON MAS SEVEROS?

¿COMO LOS DETECTAMOS?¿COMO LOS DETECTAMOS?¿COMO LOS DETECTAMOS?¿COMO LOS DETECTAMOS?

Existen diversos tipos de ensayos para detectarExisten diversos tipos de ensayos para detectar

discontinuidades en tubos.

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

Current como una de las escogidas.

El código ASME V establece los requerimientosEl código ASME V establece los requerimientos

de inspección, procedimientos, equipo, informes

mínimos para esta técnica.mínimos para esta técnica.

La ASNT (Asoc. americana de ensayos no

destructivos) establece las competencias quedestructivos) establece las competencias que

debería tener el personal para efectuar la

inspección.p

La ASM (Asoc. Americana de Materiales) establece los detalles de la técnica

de Eddy Current, principios, equipos, bobinas.y , p p , q p ,

EDDY CURRENT es un método sin contacto

para la inspección de tubos no

ferromagnéticos. Permite la detección y

medición de discontinuidades del metal comomedición 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 materialcorrientes 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.

En qué aleaciones se puede aplicar?En qué aleaciones se puede aplicar?En qué aleaciones se puede aplicar?En qué aleaciones se puede aplicar?

Aleaciones de acero inoxidable, ej: 316, 304.

Aleaciones de cobre, ej: CuNi.

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

Aleaciones de Aluminio.

Aleaciones de titanio.Aleaciones de titanio.

Aleaciones al grafito.

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

Prácticamente a todos los tubos de intercambiadores de calor, excepto

acero al carbonoacero al carbono.

Todas las aleaciones No Ferromagnéticas pueden ser analizadas por

esta técnicaesta técnica.

Algunos ejemplos de aplicaciones:Algunos ejemplos de aplicaciones:Algunos ejemplos de aplicaciones:Algunos ejemplos de aplicaciones:

CONDENSADORES ENFRIADORES DE DE ENFRIADORES DECONDENSADORES ENFRIADORES DE DE ACEITE MOTORES

ENFRIADORES DE AIRE O GAS

INTERCAMBIADORESINTERCAMBIADORES HORIZONTALES Y

VERTICALES

EN GENERAL PARA TODO EQUIPO

QUE USE INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCASA DE TUBO Y CARCASA

ENFRIADORES DE AGUA ACIDOAGUA - ACIDO

ENFRIADORES DEENFRIADORES DE AGUA MAR Y AGUA DESMINERALIZADA

P li l ió di t Edd C t iPara 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.

•Un especialista con las competencias señaladas en ASME V y ASNT.

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.

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.

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

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 mmOD - 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 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.

Se realizaron las inspecciones a los cuatro equipos con la técnica deSe 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:

 

Al tabular los datos de inspecciones, es posible verificar que la p , p qrelación 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 pLos 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 TUBOSML <50% ML 50‐70% ML 70‐80% ML 80‐100% NDD % D % SD AÑOS TUBOSEQUIPO 1 8,8 1,3 0,0 0,0 80,4 10,1 89,9 18‐20EQUIPO 2 62,7 4,2 3,0 1,9 27,6 71,8 28,2 15‐18EQUIPO 3 10 4 21 2 18 3 43 2 0 0 93 2 6 8 < 5EQUIPO 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.

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 depresenta más defectos en sus tubos (desgaste bajo el 50% del espesor de pared es mayor para el equipo 2 que el equipo 1).

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:

ML <50% ML 50‐70% ML 70‐80% ML 80‐100% NDD % D % SD AÑOS TUBOSEQUIPO 1 8,8 1,3 0,0 0,0 80,4 10,1 89,9 18‐20EQUIPO 2 62,7 4,2 3,0 1,9 27,6 71,8 28,2 15‐18EQUIPO 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.

•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

•Las acciones correctivas no han sido suficientemente

ágiles para remediar las diferencias.

Conclusiones

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

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 .

-Control mediante el uso de inspecciones regulares .-Control mediante el uso de inspecciones regulares.

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.

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

Current pudo haberse reducido de haberse realizado controles a intervalos

regulares.

E i t di té i d i ió di t 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.

Esto es válido inclusive para equipos nuevos o tubos nuevos ya 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.

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.

éTal 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 ylas acciones realizadas las adecuadas para haber llegado a él.