Estudio desgaste prematuro en tuberías sistema de emulsión (página 2)

En una solución ácida hay otra reacción, que también es función del potencial y que actúa captando protones; es la reacción de reducción del hidrógeno:

Dicha reacción es tanto más rápida cuanto menor sea el potencial del electrodo. Si operáramos a un cierto potencial al cual las dos primeras reacciones aseguran una acidificación localizada y dan lugar al picado. Si se comienza a bajar el potencial del electrodo la reacción (1) se hará cada vez más lenta y por consiguiente la producción de protones según la reacción (2) se hará también más lenta.

Al bajar el potencial la velocidad de reacción (5) irá en aumento. Finalmente habrá un potencial al cual la cantidad de protones producidos por la suma de las dos primeras reacciones es igual a la cantidad de protones consumidos por (5).

Por debajo de este potencial la reacción (5) consume más protones que los producidos por (1 y 2). De este modo si hubiera alguna acidificación desaparecería por debajo de este potencial. O sea, que si existieran picaduras activas, estas se desactivarían. Se ve así que hay un potencial por encima del cual se puede presentar el picado. Por debajo de dicho potencial, la acidificación localizada no puede producirse y no hay peligro del picado del metal.

Este potencial se determinará como potencial de corrosión del metal en la solución ácida en el interior de la picadura. De este modo, el potencial de picado debe ser mayor o igual que dicho potencial de corrosión.

2.2.6.5. Corrosión Galvánica

Dos metales distintos están conectados eléctricamente y sumergidos en una disolución electrolítica. Uno de ellos se corroerá preferencialmente.

Figura 2.5. Efecto galvánico en el acero.

Cualquier metal o aleación tiene un único potencial de corrosión, Ecorr, cuando se sumerge en una electrolito.

Si ponemos dos metales en contacto, el que tiene un Ecorr más negativo tiene un exceso de actividad electrónica, que se cede al metal o aleación más positiva.

• 2.2.6.6. Cavitación

La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. El fenómeno puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc.), que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas). Por los efectos destructivos que en las estructuras y máquinas hidráulicas mal proyectadas o mal instaladas produce la cavitación es preciso estudiar este fenómeno, para conocer sus causas y controlarlo. (Los constructores de bombas hidráulicas, por ejemplo, reciben con frecuencia reclamaciones y encargos de reposición).

En algunas situaciones la ebullición ocurre (cuando la temperatura no necesariamente es muy alta), formando burbujas de vapor, entonces estas se colapsan cuando el fluido las arrastra a una zona de mayor presión (con una velocidad menor). Este proceso puede introducir efectos dinámicos (implosión), si la burbuja se colapsa cerca de una pared de un dispositivo hidráulico esta podría, luego de un periodo de tiempo, causar daños en este por cavitación.

Descripción de la cavitación

Cuando un líquido fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, él liquido hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, implotando bruscamente las burbujas. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando cambian de estado, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy alto, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea con diferentes partes de la máquina.

Según se ha dicho, cuando, la corriente de un punto de una estructura o de una máquina alcanza una presión inferior a la presión de saturación de vapor, el líquido se evapora y se originan en el interior del líquido "cavidades" de vapor, de ahí el nombre de cavitación. En el interior del fluido existen, pues, zonas en que reina un gradiente fuerte de presiones que aceleran las burbujas y producen un impacto en el contorno (Venturis, tuberías, bombas, turbinas, etc.).

Se demostró con cálculos que una burbuja en colapso rápido produce ondas de choque con presiones hasta de 410 MPa. Estas fuerzas ya son capaces de deformar varios metales hasta la zona plástica, lo que está comprobado por la presencia de bandas de deslizamiento sobre partes de bombas o de otro equipo sujeto a cavitación.

Si la diferencia de velocidad es considerable, las diferencias de presión pueden también serlo. Para flujos de líquidos, esto podría resultar con problemas de cavitación, una situación potencialmente peligrosa que resulta cuando la presión del líquido se reduce hasta la presión de saturación del vapor y entonces este hierve. La presión de saturación del vapor es la presión a la cual comienzan a formarse burbujas de vapor en el líquido. Obviamente esta presión depende del tipo de líquido y de la temperatura.

Daño por cavitación

El daño por cavitación es una forma especial de corrosión-erosión debido a la formación y al colapso de burbujas de vapor en un líquido cerca de una superficie metálica, que ocurre en tuberías, turbinas hidráulicas, hélices de barcos, impulsores de, bombas y otras superficies sobre las cuales se encuentran líquidos de alta velocidad con cambios de presión.

Un daño por cavitación tiene un aspecto semejante a picaduras por corrosión, las zonas dañadas muestran una superficie más irregular en el caso de la cavitación. El daño por cavitación se atribuye parcialmente a efectos de desgaste mecánico. La corrosión interviene cuando el colapso de la burbuja destruye la película protectora, como se muestra esquemáticamente en la siguiente figura, con los pasos siguientes:

• 1) Se forma una burbuja de cavitación sobre la película protectora.

• 2) El colapso de la burbuja causa la destrucción local de la película.

• 3) La superficie no protegida del metal está expuesta al medio corrosivo y se forma una nueva película por medio de una reacción de corrosión.

• 4) Se forma una nueva burbuja en el mismo lugar, debido al aumento de poder nucleante de la superficie irregular.

• 5) El colapso de la nueva burbuja destruye otra vez la película.

• 6) La película se forma de nuevo y el proceso se repite indefinidamente hasta formar huecos bastante profundos.

El mecanismo anterior también funciona sin la presencia de una película protectora, ya que la implosión de la burbuja ya es suficiente para deformar el metal plásticamente y arrancarle pedazos de material. Se acepta generalmente que la cavitación es un fenómeno de corrosión-erosión.

Figura 2.6. Pasos del proceso de Cavitacion.

2.2.7. Inhibidores

Los problemas de corrosión pueden evitarse mediante una adecuada selección de materiales, diseños y técnicas de fabricación. Sin embargo, suele ocurrir que en numerosas aplicaciones es más económico modificar el medio corrosivo que el material. Esto es particularmente cierto cuando el medio corrosivo tiene poco volumen o cuando se trata de una situación temporal.

Se cuenta con gran variedad de inhibidores, dependiendo del proceso de corrosión que se desee inhibir. Muchos de ellos actúan por mecanismos bien definidos, cuyo conocimiento permitió el desarrollo de nuevos y más eficaces inhibidores. Otros, en cambio, se han hallado un tanto al azar, sin conocerse con precisión el porqué de su eficacia. Hay casos en que el medio contienen inhibidores naturales, tal es el caso del agua potable, donde una afortunada concurrencia de factores hace que las tuberías de distribución sean atacadas en grado apreciable.

En este caso es una combinación de pH, contenido en el oxígeno y CO, unidos a iones Ca y Mg junto con un bajo tenor en cloruros hacen que el medio resulte un poco corrosivo. En estas condiciones se forman sobre el acero películas con depósitos calcáreos que lo protegen. Sin embargo, si la concentración de calcio y de magnesio es muy baja, si el pH es bajo o si el contenido en cloruros es muy alto, el medio se torna corrosivo. En tales casos se debe recurrir a la adición de otros inhibidores para atenuar la corrosión.

2.2.7.1. Inhibidores pasivantes

La velocidad de corrosión de un metal se reduce notablemente a consecuencia de la formación en su superficie de una película de productos de corrosión. Cuando las circunstancias son adversas a la formación de dichas películas pasivantes, es posible, mediante el agregado de ciertos inhibidores, favorecer dicha formación.

De los inhibidores que actúan formando una película protectora pasivante, los mejor conocidos, al reducirse sobre la superficie son los cromatos alcalinos y los nitritos. Ambos compuestos, al reducirse sobre el hierro, estimulan la formación de películas de óxido férrico que pasivan el metal. En el caso del cromato, el efecto se intensifica debido a que el mayor producto de la reducción, óxido de cromo, es insoluble y contribuye a la formación de dicha película.

Hay un grupo de inhibidores pasivantes que para su funcionamiento requieren la presencia simultánea de oxígeno. Se los denomina inhibidores pasivantes indirectos, siendo un ejemplo típico los otros fosfatos y los polifosfatos. La acción de estos inhibidores se iniciaría por formación de una capa de óxido férrico que frena parcialmente la reacción anódica.

Esta capa de óxido férrico se sella luego, en forma más lenta, debido a la precipitación del fosfato ferroso. La corrosión se detiene tan pronto como la difusión del ión ferroso es frenada por los productos de corrosión.

2.2.7.2. Inhibidores de acción neutralizante

Tal como se vio anteriormente, el picado de metales es consecuencia de una acidificación localizada en la interfase metal – solución. Por consiguiente todo agente que dificulte dicha acidificación actuará como inhibidor del picado. De este modo, la simple alcalinización de la solución suele ser efectiva, al elevar el potencial de picado. También son efectivas las soluciones buffer que mantienen el pH en la zona alcalina o neutra. Como inhibidores de este tipo se pueden mencionar: boratos, silicatos, carbonatos, etc.

2.2.7.3. Inhibidores en fase vapor

En los últimos años se ha generalizado el empleo de estos inhibidores. son productos de muy alta tensión de vapor que se incluye en los recipientes o cajas de embalaje del material que se quiere proteger. Su uso se limita casi exclusivamente a materiales ferrosos. Su acción puede ser debida a la liberación de aniones inhibidores al ser adsorbidos por las películas superficiales húmedas.

De esta manera producen una inhibición local en zonas que de otro modo serían corroídas. Los productos liberados serían benzoatos, carbonatos, nitritos. Algunos de estos inhibidores son nitrito de diciclohexilamina, carbonato de ciclohexilamina, etc.

2.2.7.4. Inhibidores en medio ácidos

Antes de pintar chapas de acero, se debe limpiar su superficie. Una etapa frecuente de la limpieza es el decapado en medio ácido. Se suele usar, por ejemplo, ácido sulfúrico diluido del 5 al 20%, a una temperatura entre 70 y 95°C, en estas condiciones se eliminan las películas de óxido presentes en la superficie del acero.

En general se recurre a compuestos orgánicos, como por ejemplo el formaldehído. La mayoría de estos inhibidores en medio ácido actúan por adsorción en la superficie del metal.

Algunos de ellos retardan la acción catódica de desprendimiento de hidrógeno, otros interfieren con la disolución anódica del hierro, en tanto que se han encontrado ejemplos en los que en la interferencia parece producirse en ambas reacciones.

Con los inhibidores en medio ácido no se logra la eliminación total de la corrosión, como con los inhibidores descritos anteriormente, pero se observa una importante reducción de la reacción. La reacción final puede llegar a ser un 10% de la reacción sin inhibidor.

Del conocimiento de estas series prácticas se deducen los siguientes puntos para la protección contra la corrosión; Empleo de materiales que estén lo mas juntos posible en la serie de potenciales.

Evitar superficies muy grandes del metal más noble, pues aumenta el ataque en estas condiciones. Cuando sea posible, aumentar las áreas innobles.

En los plaqueados satisfactorios debe ser tan grueso que no deje que el medio agresivo se ponga en contacto con el metal de fondo.

2.3. Definición de términos básicos

Corrosión Química: son aquellos casos en que el metal reacciona con un medio no iónico (por ejemplo oxidación en aire a alta temperatura, reacción con una solución de yodo en tetracloruro de carbono, etc.).

Corrosión Electroquímica: considerados desde el punto de vista de la participación de iones metálicos, todos los procesos de corrosión son electroquímicos. Sin embargo, es usual designar corrosión electroquímica a la que implica un transporte simultáneo de electricidad a través de un electrolito. A este grupo pertenecen la corrosión en soluciones salinas y agua de mar, la corrosión atmosférica, en suelos, etc.

Corrosión Microbiológica: La corrosión puede acelerarse debido a la presencia de organismos microbianos, ya sea porque estos fabrican especies agresivas o porque actúan como catalizadores de las reacciones. La mayoría de los organismos activos son bacterias que reducen u oxidan compuestos de azufre como parte de su metabolismo.

Picadura: Se define como una cavidad o agujero con un diámetro en superficie inferior o igual a la profundidad.

Saponificación: Es una reacción química entre un ácido graso (o un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o alcalino, en la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido y de dicha base.

CAPÍTULO III

Marco metodológico

En este capítulo se describe la metodología seguida para realizar este trabajo, con la finalidad de facilitar la comprensión del proceso investigativo. El mismo está conformado por el tipo de diseño de la investigación, población y muestra, técnicas utilizadas para recaudar y manejar la información, procedimiento de recolección de datos, procesamiento de la información y el análisis de la misma.

3.1. Tipo de investigación

De acuerdo a la metodología, la investigación llevada a cabo fue de tipo explicativa. Según Fidias G. Arias (1999) "La investigación explicativa se encarga de buscar el por qué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto." (Pág. 20).

Se considera explicativa; ya que el estudio se basó en el establecimiento de relaciones entre variables; estuvo dirigido a determinar las causas y su interés se centró en explicar por qué ocurrió el efecto y en qué condiciones se dio.

3.2. Diseño de la investigación

El diseño de investigación es la estrategia general que adopta el investigador para responder el problema planteado. Para este estudio se siguieron varias etapas que permitieron abarcar la mayor parte del sistema de tuberías comenzando desde lo más general a lo específico sin intervenir en el proceso natural o modificar variable alguna.

En el caso de esta investigación el diseño es de campo debido que los datos de la muestra se derivan directamente de fuentes reales donde ocurrieron los hechos y la información recolectada se obtuvo en un ambiente natural en la que no hubo manipulación o control de ninguna variable. También se considera no experimental debido a que no se hizo variar de manera intencional las variables independientes para ver su efecto sobre otras, lo que se hizo fue observar el fenómeno tal como se dio en su contexto natural, para después analizarlo.

3.3. Unidades de análisis

La unidad de análisis define sobre que o quienes se van a recolectar los datos, y este depende del enfoque elegido para la investigación, del planteamiento del problema a investigar y de los alcances del estudio. (Hernández 2003).

Muestreo Probabilístico: proceso en el que se conoce la probabilidad que tiene cada elemento de integrar la muestra. En el caso de nuestro estudio se realizo por muestreo Probabilístico por Conglomerados.

De acuerdo con Fidias G. Arias (1999) "Muestreo por Conglomerados: se basa en la división del universo en unidades menores, para determinar luego las que serán objeto de investigación, o donde se realizará la selección." (Pág. 23)

Para lograr la obtención de las muestras se inicio con la clasificación de todo el sistema en zonas menores en función del riesgo de falla a criterio del personal de mantenimiento, estas fueron sometidas a un estudio de determinación de espesores críticos de trabajo por medio de la técnica de medición por ultrasonido y en base a la norma ASME 31.3.

A partir de estos resultados se determinaron las secciones de tuberías más críticas que sirvieron de referencia para ejecutar cambios y tomar muestras para la realización de los análisis requeridos. Vale resaltar que la diferencia con el muestreo estratificado radica en que no todos los conglomerados son objeto de selección, ya que puede haber algunos donde no se extraiga muestra. Mientras que en el estratificado, se debe extraer muestra de todos los estratos.

3.3.1. Población

La población o universo se refiere al conjunto para el cual serán válidas las conclusiones que se obtengan: a los elementos o unidades (personas, instituciones o cosas) involucradas en la investigación. (Morles, 1994, p. 17).

La investigación se basó en el estudio del desgaste prematuro de las tuberías del sistema de emulsión la cual fue divida en secciones y clasificada por el personal experimentado, tomando seis de estas para la medición de espesores a través de la técnica de ultrasonido. Una vez obtenido los resultados se reclasificó el estatus de nivel crítico seleccionándose zonas más críticas medidas según la norma ASME para espesores mínimos requeridos en tuberías sometidas a presión. Se tomó de toda la población entonces muestras provenientes de los puntos más críticos obtenidos con las mediciones de espesor.

3.3.2. Muestra

La muestra es un "subconjunto representativo de un universo o población." (Morles, 1994, p. 54).

Para la obtención de muestras se procedió a evaluar el estado de desgaste total presentados en el sistema de tuberías medidos y comparados entre sí, con un indicador común que es la norma de espesores mínimos requerido a través de la norma 31.3; la cual se llevo a cabo el área de laminación en frío específicamente en el sector del Tandem II. Se tomó de toda la población entonces muestras provenientes de los puntos más críticos obtenidos en las mediciones de espesor.

Tabla 3.1. Top 20 de las secciones más críticas de todo el sistema estudiado.

3.4. Técnicas de recolección de datos

Para la recolección de datos se hizo mención a las técnicas mediante las cuales se obtuvo la información necesaria para el desarrollo de la investigación. Estas tienen que ver con los procedimientos utilizados para la recolección de los datos. Entre las que tenemos: la observación directa, revisión de informes predictivos de espesores en tuberías y la revisión documental para obtener la mayor información posible relacionada con el problema y las variables involucradas.

• Revisión documental: Se realizaron búsquedas en los documentos de servicios administrativos CIT (Centro de Información Técnica), con la finalidad de conocer los antecedentes o trabajos previos relacionados a esta investigación, se obtuvo información teórica tanto digitalizada como física a través del Internet, Textos e Informes técnicos. Según Hurtado de Barrera (2010) "la información está contenida en texto escritos, ya sea porque la unidad de estudio es un texto o documento, o porque ya fue recogida y asentada por otra persona"(p.154)

• Observación directa: Fue aplicada desde el reconocimiento de todo el sistema de tuberías para su clasificación, para establecer condiciones físicas superficiales externas, para la verificación del cumplimiento superficial en las tuberías al momento de la medición de espesores, para la identificación y comprobación del tipo de desgaste sufrido.

3.5. Instrumentos de recolección de datos

Los instrumentos están en correspondencia con las técnicas y la selección de las técnicas a utilizar en una investigación está relacionada con el tipo de indicios que permiten captar el evento de estudio. Con respecto a los instrumentos, existen diferentes tipos, no todos los instrumentos de recolección de datos son instrumentos de medición. Algunos sólo permiten captar la información y otros sólo permiten registrarla. (Hurtado J. 2010)

Los instrumentos de registro permiten tener un soporte de la información en periodos de tiempos relativamente largos, de modo que se puede recuperar la información cuando lo necesite. Como las hojas de registro de Excel que se usaron para almacenar los datos de las mediciones.

• Planos de tuberías del sistema de emulsión, tanques principales y de retorno. Utilizados para señalar los resultados de medición de espesor y puntos críticos en las diferentes zonas.

• Reportes de parámetros de emulsión ROLMEX. Es un resumen estadístico que se presenta en cada turno, informando del comportamiento de las diferentes variables que se deben controlar en la emulsión, entre las que tenemos pH, cantidad de hierro, temperatura etc.

• Microsoft Office Excel. Fue uno de los principales instrumentos utilizados para almacenar datos y con el cual se creó un sistema para el cálculo de espesor mínimo de tubería requerido según la norma ASME 31.3, para indicar el estatus de desgaste a través de un semáforo de estado crítico y velocidad de desgaste tomando como indicador la perdida de espesor.

Los instrumentos de medición captan información de manera selectiva y precisa es decir solo aquella información que da cuenta del evento de estudio. Entre estos instrumentos tenemos:

• Scanner por Ultrasonido (DMS 2 TOP COAT): Es un instrumento basado en la aplicación del fenómeno de reflexión y refracción de ondas acústicas las cuales son de carácter elástico que se propagan solo donde hay átomos y moléculas capaces de vibrar, no así en el vacío. Dicho de otra manera, es un instrumento basado en la tecnología de las ondas electromagnéticas, específicamente el ultrasonido que no es más que una onda de alta frecuencia que viaja a través de los medios materiales y que no se propagan en el vacío. Se utilizo para realizar todas las medidas de espesores requeridas para el diagnostico del estado actual de cada sección de tubería estudiada.

Figura 3.1. Scanner por Ultrasonido (DMS 2 TOP COAT).

• Microscopio Electrónico de Barrido (MEB): Este un microscopio de alta tecnología utiliza un haz de electrones en lugar de un haz de luz para formar una imagen. Tiene una gran profundidad de campo, la cual permite que se enfoque a la vez una gran parte de la muestra. También produce imágenes de alta resolución, lo que significa que características espacialmente cercanas en la muestra pueden ser examinadas a una alta magnificación. La preparación de las muestras es relativamente fácil pues la mayoría sólo requieren que estas sean conductoras.

En el microscopio electrónico de barrido la muestra generalmente es recubierta con una capa de carbón o una capa delgada de un metal como el oro para darle propiedades conductoras a la muestra. Posteriormente es barrida con los electrones acelerados que viajan a través del cañón. Un detector mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectados en una imagen de TV o una imagen digital.

Figura 3.2. Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)

• Espectroscopio por arco y chispa: Este instrumento es basado en la atomización y excitación de la muestra tiene lugar entre dos electrodos conectados a un circuito, el paso de la electricidad entre ambos proporciona la energía suficiente para atomizar y excitar la muestra. La excitación se produce por energía eléctrica porque los electrodos permanecen fríos. Es una fuente muy sensible y se consigue volatilizar cantidades pequeñas de muestra. Los cuales producen tránsitos electrónicos en los orbitales atómicos más externos de los átomos o iones en fase gaseosa. Estas transiciones están cuantizadas y corresponden a la región UV visible. El análisis cuantitativo no depende del estado de oxidación.

En los átomos no existen tránsitos rotacionales ni vibracionales, por tanto se obtienen espectros de líneas (líneas más finas) a una determinada longitud de onda característica de cada elemento, debido a esto es válido para análisis cualitativo. Este tipo de análisis permite determinar los elementos presentes en una muestra así como el porcentaje de cada uno de ellos. Este método consiste en detectar las longitudes de onda característica de cada elemento cuando sus electrones son excitados mediante una chispa

Figura 3.3. Espectroscopio por arco y chispa

• Cámara Digital: Es una cámara fotográfica que en vez de capturar y almacenar fotografías en películas fotográficas como las cámaras fotográficas convencionales, captura la imagen mediante un sensor electrónico y la almacena en una memoria digital. Estas generalmente son multifuncionales y contienen algunos dispositivos capaces de grabar sonido y/o video además de fotografías.

• Cinta Métrica: Es un instrumento de medición, que tiene la particularidad de estar construido en chapa metálica flexible debido su escaso espesor, dividida en unidades de medición, y que se enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma. Se utilizo para determinar la distancia de los puntos a medir espesores y en la medición de longitud en general.

Fue necesario el cumplimiento de una serie de procedimientos para dar respuesta a los diferentes objetivos planteados, y así poder elaborar la presente investigación. A continuación se describen las actividades realizadas de acuerdo a los objetivos específicos:

3.6. Procedimiento de recolección de datos

• Elaboración del mapa de Desgaste de las Tuberías

La elaboración del mapa de desgaste contemplo varios pasos necesarios durante la primera etapa de la investigación.

1. Elección de las zonas a medir en todo el sistema. Se realizó en función de las consideraciones del personal de mantenimiento y de los tramos de tuberías no sustituidos recientemente. En el siguiente plano se observan las zonas seleccionadas.

Figura 3.4. Mapa general del Sistema de Emulsión del Tándem II.

2. Limpieza superficial externa de tuberías: Para lograr la efectiva medición a través de la técnica por ultrasonido de cada una de ellas fue necesario eliminar las capas de residuos de emulsión presentes en gran parte de sus superficies, en las tuberías para cada punto medido se hiso énfasis en cuatro zonas separadas radialmente a 90° y longitudinalmente después de cada soldadura. Para las paredes de tanques se realizaron la limpieza de cuadrados 50 x 50 cm en las esquinas de cada cara.

Esto debido a que dichas capas forman una barrera importante de residuos que impide la propagación de las ondas acústicas y evitan que estas lleguen al medio metálico para lograr obtener un resultado cuantitativa de la trayectoria recorrida, es decir estas capas evitan que el instrumento arroje algún resultado numérico que indique la medida de espesor requerido.

Figura 3.5. Residuos de emulsión presente en la superficie de las tuberías.

Figura 3.6. Estado superficial de la tubería luego de una jornada de limpieza.

Figura 3.7. Estado superficial de la Pared luego de una jornada de limpieza

3. Medición a través de la técnica por ultrasonido: Antes de aplicar esta técnica fue necesario hacer una representación isométrica en el caso de tuberías especificando los puntos a ser medidos, en el caso de paredes metálicas se realizaron bocetos que indicaran igualmente dichos puntos.

El proceso consistió en colocar el palpador del ultrasonido sobre cada uno de los puntos despejados en la superficie a medir enviando así una señal la cual indica el recorrido de la onda acústica a través del material metálico. Así mismo el instrumento es programado para registrar cada valor medido en un sistema de matrices que luego es descargado en un formato.

Para Tuberías:

Figura 3.8. Nomenclatura por tramo de tubería según su geometría.

Figura 3.9. Puntos medidos por tramo de tubería.

Para Paredes

Figura 3.10. Puntos medidos por sección de pared.

4. Tabla de Control para espesores mínimos. Para la elaboración del mapa de desgaste se utilizaron dos tipos de tablas, que permitieron analizar el estado o nivel crítico de los datos obtenidos a través del proceso de medición:

• 1) Las correspondientes a paredes de tuberías, codos y tees. Compuestas de varias casillas de clasificación:

• Sigla: En las que se coloco una abreviatura única que identificara él punto medido, la primera letra representa el orden alfabético por zonas estudiadas, la segunda la inicial indica si pertenece a una tubería o una pared y el valor numérico es el orden en el que midieron los puntos.

• Punto: Es el nombre que recibe la zona medida, que para el caso de las tuberías pueden ser de tres tipos: Spool para referirse a una sección recta, Codo para indicar el accesorio de cambio de dirección y Tee para nombrar este accesorio.

• Ángulos: Indica los lugares medidos en una zona, esto de forma radial y especificando el punto real donde se realizo la medida. Expresado en grados. Incluye también los valores numéricos de cantidad de medidas efectuadas en esa zona.

• Matriz de Valores Obtenidos: Se refiere a los valores recibidos del departamento de ingeniería, a partir de los datos recaudados con el sacan por ultrasonido de los espesores de pared en las tuberías medidas. Expresados en milímetros.

• Esp. Min. (Espesor Mínimo): Es el valor de espesor mínimo presentado en la matriz del punto medido, en otras palabras es el valor más pequeño obtenido en la medición de espesores de un punto determinado. Expresado en milímetros.

• Esp. Dis. (Espesor Disponible): Es el valor de espesor de pared original presente en cada punto medido de las tuberías y accesorios medidos, que dependen de la cedula o shedule al que pertenece dicha tubería. Es expresado en milímetros.

• Desgaste: Es el valor numérico que representa el porcentaje de desgaste real sufrido desde la instalación de la tubería hasta el momento actual o de medición. Esta celda está diseñada con un sistema de cambio de colores tipo semáforo que permite establecer el estado o nivel crítico de la pared, que depende del porcentaje de desgaste sufrido y el espesor mínimo requerido según la norma ASME 31.3.

Tabla 3.2. Representación de nivel crítico para un punto medido de tubería recta

Criterio utilizado para la elaboración la Tabla de Control. Para la definición de los valores con los cuales se determinara el rango para catalogar o incluir en un estatus crítico un punto medido se determino el espesor de pared mínimo requerido para una tubería.

• A. Espesor mínimo requerido según la presión del fluido (ASME 31.3). Este valor representa el menor espesor de pared más un espesor de corrosión, que puede soportar una tubería según el material de la misma, la temperatura de trabajo, la presión de diseño y el tipo de soldadura que está presente. Su expresión es la siguiente:

Donde:

• P = Presión de diseño (máxima presión de operación).

• D = Diámetro exterior.

• Sb = Esfuerzo permisible básico (Dependiente del material)

• E = Factor de calidad de junta longitudinal (Tipo de soldadura).

• Y = Coeficiente por temperatura (Dependiente del material).

• tc ( Espesor por Corrosión (Condiciones de Corrosión).

Una vez obtenido el valor de espesor de pared mínimo requerido de cada uno de los puntos medidos, se procedió a establecer los rangos que determinan los estatus de nivel crítico para cada uno.

Si hacemos la diferencia del espesor disponible (Esp. Dis) menos el espesor mínimo de pared (t) obtenemos el espesor de vida útil (tv). Para la determinación del estatus de nivel crítico será necesario hacer una analogía entre el porcentaje de desgaste (Des.) y los conceptos anteriores.

Esp. Dis.= 0% Des.

tv= 100% Des.

Figura 3.11. Indicación de los Tipos de espesores y sus niveles críticos

• B. Estatus:

• Color Verde: Admisible, representa el estado más óptimo de trabajo para las tuberías, en el cual el desgaste no representa ningún riesgo que ponga en peligro la integridad de la misma, siempre que se mantengan las condiciones usadas para la norma ASME 31.3.

El rango usado para clasificar estos puntos de espesor Admisibles, viene dado en porcentaje de desgaste, de la siguiente manera:

(0% Des. , 60% Des.( : Este estatus se aplica a medidas obtenidas desde espesores sin desgaste hasta el 60% del espesor de vida útil.

• Color Amarillo: Alerta, representa un estado en el que las tuberías pueden continuar en operación, sin embargo en el que el desgaste representa un riesgo de bajo nivel para la integridad de la misma y en el que se deben ir tomando las medidas necesarias para la planificación de un remplazo en dicho punto. Esto se cumple siempre que se mantengan las condiciones usadas para la norma ASME 31.3.

El rango usado para clasificar estos puntos de espesor Alerta, viene dado en porcentaje de desgaste, de la siguiente manera:

(60% Des. , 100% Des.( : Este estatus se aplica a medidas obtenidas con desgastes de espesores desde 60% hasta el 100% del espesor de vida útil.

• Color Rojo: Peligro, representa un estado en el que las tuberías pueden fallar en operación, el desgaste representa un alto riesgo para la integridad de la misma y se deben tomar decisiones para un remplazo en dicho punto. Vale tomar en cuenta también que aun estos puntos de alto riesgo están protegidos por la última capa de seguridad, el espesor de corrosión que evitara el fallo inmediato de las mismas. Esto se cumple siempre que se mantengan las condiciones usadas para la norma ASME 31.3.

El rango usado para clasificar estos puntos de espesor Peligro, viene dado en porcentaje de desgaste, de la siguiente manera:

Este estatus se aplica a medidas obtenidas con desgastes de espesores mayores a 100% del espesor de vida útil.

• 2) Las correspondientes a paredes de tanques:

• Región: En las que se coloco una abreviatura que identificara la pared en el que se ubicaba él punto medido, para la nomenclatura de cada una de sus paredes se estableció colocar el nombre de alguna zona frontal a la misma.

• Sigla: En las que se coloco una abreviatura única que identificara él punto medido, la primera letra representa el orden alfabético por zonas estudiadas, la segunda la inicial indica si pertenece a una tubería o una pared y el valor numérico es el orden en el que midieron los puntos.

• Punto: Es el nombre que recibe la zona medida, que para el caso de las paredes se clasificó según las zonas laterales a estas.

• Filas: Indica los lugares medidos en una zona, esto de forma matricial y especificando el punto real donde se realizo la medida. Se expreso en valores numéricos. Incluye también letras en orden alfabético las cuales representaron las columnas en el sistema matricial. Cada una de estas matrices indican la posición real en la pared de los puntos medidos

• Matriz de Valores Obtenidos: Se refiere a los valores recibidos del departamento de ingeniería, a partir de los datos recaudados con el sacan por ultrasonido de los espesores de pared en las tuberías medidas. Expresados en milímetros.

• Esp. Min. (Espesor Mínimo): Es el valor de espesor mínimo presentado en la matriz del punto medido, en otras palabras es el valor más pequeño obtenido en la medición de espesores de un punto determinado. Expresado en milímetros.

• Esp. Dis. (Espesor Disponible): Es el valor de espesor de pared original presente en cada punto medido de las tuberías y accesorios medidos, que dependen de la cedula o shedule al que pertenece dicha tubería. Es expresado en milímetros.

• Desgaste: Es el valor numérico que representa el porcentaje de desgaste real sufrido desde la instalación de la tubería hasta el momento actual o de medición. Esta celda está diseñada con un sistema tipo semáforo que permite establecer el estado o nivel crítico de la pared, que depende del porcentaje de desgaste sufrido y el espesor mínimo requerido según la norma ASME 31.3.

Tabla. Representación de nivel crítico para un punto medido en la pared del tanque

• A. Espesor mínimo requerido para tanques de base rectangular. Este valor representa el menor espesor de pared, que puede soportar una pared para un tanque rectangular según el material de la misma y geometría de la misma.

Su expresión es la siguiente:

Donde:

L, B, H, se representan en la siguiente figura:

Figura 3.14. Identificación de Variables de longitud para Tanques

Figura 3.15. Relación entre la geometría del Tanque y a

Una vez obtenido el valor de espesor de pared mínimo requerido de cada uno de los puntos medidos, se procedió a establecer los rangos que determinan los estatus de nivel crítico para cada uno, tomando como criterio el mismo usado para el caso anterior en tuberías.

3.6.2. Elaboración del Diagrama de Ishikawa (Causa-Efecto)

El Diagrama Causa-Efecto es llamado usualmente Diagrama de "Ishikawa" porque fue creado por Kaoru Ishikawa, experto en dirección de empresas interesado en mejorar el control de la calidad; también es llamado "Diagrama Espina de Pescado" porque su forma es similar al esqueleto de un pez: Está compuesto por un recuadro (cabeza), una línea principal (columna vertebral), y 4 o más líneas que apuntan a la línea principal formando un ángulo aproximado de 70º (espinas principales). Estas últimas poseen a su vez dos o tres líneas inclinadas (espinas), y así sucesivamente (espinas menores), según sea necesario.

Para la elaboración de este diagrama fue necesario establecer varios pasos que se especificaran a continuación:

• A. La Identificación y definición del problema, el cual se encontraba claramente planteado, de manera específica y concreta para que el análisis de las causas se orientaran correctamente evitando así cualquier tipo de confusiones, siendo este el siguiente: El DESGASTE PREMATURO sufrido por las tuberías del sistema de Emulsión del Tándem II. Escribiendo finalmente una frase corta y sencilla en el recuadro principal o cabeza del pescado "Desgaste Prematuro".

• B.  La Identificación de las principales categorías dentro de las cuales pueden clasificarse las causas del problema, en otras palabras se procedió a realizar una lluvia de ideas con un equipo de trabajo interesados en el tema, siendo esta la mejor estrategia para identificar la mayor cantidad de categorías posibles. Para lo cual se hizo necesario definir, desde lo más general, posibles factores o agentes que englobaban la mayor cantidad de causas que producían nuestro problema en estudio, para analizarlo de una manera determinada. Se asumió que todas las causas del problema que se identificaron, podían clasificarse dentro de una u otra categoría.

• C.  La identificación de causas, mediante una lluvia de ideas y teniendo en cuenta las categorías encontradas, se identificaron los posibles causas que daban origen a este problema. Éstas se presentaron como aspectos específicos de cada una de las categorías que al estar presentes de una u otra manera generan el problema. Dichas causas identificadas se ubicaron en las espinas, que confluyen en las espinas principales del pescado. En la que a su vez fueron identificadas algunas más complejas, descomponiéndose en subcausas. Éstas últimas se ubicaron en nuevas espinas, espinas menores, que a su vez confluyen en la espina correspondiente de la causa principal.

Finalmente, como se observar luego de la identificación de nuestro problema, el proceso de construcción del Diagrama Causa-Efecto se llevo a cabo en dos fases: en una primera fase, en la que se establecieron primero las categorías y una segunda en la que de acuerdo con ellas se determinan las posibles causas.

3.6.3 Proceso para el cálculo de velocidades de desgaste

Se requirió la obtención de fechas de instalación de los tramos de tuberías y con los datos de desgaste poder hacer el cálculo de velocidad. Para esto se realizo una investigación exhaustiva, con el apoyo del personal del personal de mantenimiento para hacer un promedio de fechas de instalación, necesarias para cumplir este objetivo.

Para el cálculo se utilizó el indicador de pérdida de espesor, el cual es el siguiente:

3.6.4 Proceso para la obtención de muestras a ensayar

Selección de las tuberías disponibles para el ensayo, Se tomaron las siguientes:

Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 2. Siglas TDA-1.

Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4. Siglas TDA-2.

Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, entrada al sótano del Bastidor 5.

Nomenclatura para el Análisis Químico y Metalográfico:

Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 2. Siglas TDA-1:

• Análisis Químico: B4-1 para el codo

B4-2 para la soldadura

B4-3 para el spool

• Metalografía: B4

Conjunto Spool-Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, del Bastidor 4. Siglas TDA-2:

• Análisis Químico: B3-1 para el codo

B3-2 para la soldadura

B3-3 para el spool

• Metalografía:A1

B3

Codo del sistema Válvulas Dosificadoras a Múltiple, entrada al sótano del Bastidor 5:

• Análisis Químico: A para la muestra

• Metalografía: A2

3.7 Análisis

El procesamiento de la información recolectada en la revisión documental e investigativa es uno de los aspectos cruciales que se deben realizar con eficacia, para dar respuesta al problema planteado en el estudio de la investigación. Es indispensable registrar todas las observaciones que se haga para poder organizarla y luego presentarlo en un conjunto coherente. Los datos obtenidos en este trabajo se presentarán a través de tablas y figuras donde se encuentran, los datos y las evidencias del mecanismo de desgaste.

El análisis de los datos de la investigación es del tipo cualitativo, a pesar de que se realizan una serie de cálculos, pues depende de la naturaleza del problema. El análisis de este tipo de datos implica tres actividades interrelacionadas: resumir la información, presentar la información a través de tablas y procesos causales de que es lo que significa la información. Todo este análisis de datos permite la elaboración de las conclusiones finales y las recomendaciones que pueden provocar mejoras de las condiciones estudiadas.

CAPITULO IV

Análisis de Resultados

En este Capítulo se describen los resultados obtenidos una vez realizado los procedimientos necesarios para el logro de cada uno de los objetivos. Dichos resultados se obtuvieron en función de las características propias del problema de investigación y de acuerdo a los procedimientos asumidos para así cumplir con los objetivos generales y específicos de la investigación propuesta.

• Realizar un mapa de zonas de desgaste del sistema de tuberías que permita establecer puntos críticos de corrosión.

Este mapa se realizó usando un procedimiento metodológico por conglomerado, en el cual las zonas de estudio se determinaron a través del criterio del personal de mantenimiento mecánico y tomando en cuenta las zonas más criticas observadas por ellos. Luego de esto se obtuvieron medidas de espesores a través de la técnica por ultrasonido, encontrando finalmente las secciones más críticas.

A continuación, se detalla una tabla resumen del resultado por medición de espesores, con los 25 puntos más críticos de todo el sistema de tuberías estudiados. En las mismas se especifica la ubicación de cada punto, los porcentajes de pérdida de espesor, los porcentajes máximos de pérdida de espesor según la norma ASME y la diferencia entre ambos valores.

La tabla es la siguiente:

Tabla 4.1. Listado de las 25 secciones más críticas de todo el sistema estudiado.

Como se puede observar en la tabla anterior, al finalizar la medición de espesores en las tuberías, siete de las mismas de todo el sistema se encuentran en estado de Peligro debido a que han sobrepasado el cien por ciento del desgaste permitido y calculado a través de la norma ASME 31.3. Esto significa que dichas secciones de tuberías en cualquier momento pueden fallar.

Mapa de cada una de las zonas medidas:

• a) Tuberías de succión de Tanques principales.

En este mapa existe tres tipos de succión según su diámetro, tres secciones de 20 pulgadas que se encuentran en estado de Alerta con mayor intensidad el correspondiente al tanque uno. De 12 pulgadas, nueve secciones que se encuentran en estado Admisible y de 8 pulgadas, nueve secciones los cuales ocho se encuentran Admisibles y uno en Alerta.

Como se verifica en la figura 4.1.

Figura 4.1. Tabla de control en Succión de Tanques principales.

• b) Paredes de Tanques principales.

En el siguiente mapa existe una medida de espesor original de 8 mm, variando para cada tanque el fenómeno de desgaste. Para el tanque 1, de nueve puntos medidos seis están en Alerta con mayor incidencia en la zona de succión principal en el lado tanque 2 y tres se encuentran en estado Admisible. Para el número 2, de catorce puntos medidos cuatro se encuentran en Alerta y diez en estado Admisible. Finalmente para el Tanque 3, de las catorce mediciones todas se encuentran estado admisible. Esto se puede verificar en la figura 4.2.

Figura 4.2. Tabla de control en Paredes de Tanques principales.

• c) Tuberías de Succión Bomba de Retorno-Manifor.

En la figura 4.3 se observa el estado actual de dichas tuberías, que tienen como característica que se encuentra conformada por diferentes tipos de secciones, rectas o spool de 8 mm y 6 mm, codos de 8 mm y 6 mm, y de una reducción de 8 a 6 mm. Son un total de ocho con esta configuración, para lo cual se requirieron cuarenta puntos de medición que arrojaron un resultado de dos puntos en peligro, que además representan los dos más críticos de todo el sistema medido; esto asociado a ser uno de los primeros tramos en tener contacto con el fluido de retorno que viene contaminado de finos de hierros, con altas velocidades por efecto de la acción de las bombas de retorno. Siete puntos en Alerta y treinta y un puntos en estado Admisible.

Figura 4.3. Tabla de control en Tuberías de Bomba de Retorno-Manifor.

• d) Tuberías de Succión Tanques Retorno-Bomba de Retorno.

Para la figura 4.4 se puede ver el estado actual del sistema de tuberías medidos, son todas de 8 pulgadas y encontramos dos tipos de secciones, rectas o spool y codos. Son un total de de ocho como el caso anterior, se realizaron veinticuatro puntos de medición que arrojaron como resultado que todos se encuentran en estado Admisibles, cabe destacar que esta zona medida corresponde a un sector recientemente sustituido.

Figura 4.4. Tabla de control en Tuberías de Tanques de Retorno-Bomba de Retorno.

• e) Paredes de Tanques de Retorno.

En el siguiente mapa existe un solo valor o medida de espesor original al igual que para las paredes de los Principales, de 8 mm. En el que para cada uno de los tanques tuvo diferentes comportamientos de desgaste, para el primer tanque o numero 1, de seis puntos medidos cuatro están en Alerta con mayor incidencia en la zona de succiones principales y dos se encuentran en estado Admisible.

Para el número 2, de ocho puntos medidos cinco se encuentran en Alerta con mayor incidencia en el lado tanque 3 y tres en estado Admisible. Para el tercer Tanque o numero 3, cinco se encuentran en Alerta con mayor incidencia en la zona de succiones principales y tres en estado Admisible. Finalmente, para el cuarto tanque, de siete medidas realizadas se obtuvieron tres en estado de Alerta, de lado tanque tres y cuatro resultaron Admisibles. Esto se puede verificar en la figura 4.5.

Figura 4.5. Tabla de control en Paredes de Tanques de Retorno.

• f) Tuberías de Filtros Auto limpiantes.

Para la siguiente zona estudiada solo se contaban con tuberías de 8 pulgadas de diámetro. Divididos en tuberías de entrada y salida, según la dirección de flujo. Para las de entrada de un total de quince puntos medidos uno se encontró en estado de Peligro y es una sección tipo codo. Mientras que seis secciones están en Alerta, acotando que todos los codos fueron encontrados como los más afectados, los puntos restantes se encontraron en estado Admisible.

En cuanto a las secciones de salida, de los veintiséis puntos medidos dos se encuentran en estado de Peligro, correspondientes a secciones tipo reducción y spool. Se obtuvieron también seis en estado de Alerta siendo la mayoría codos y dieciocho puntos restantes correspondieron a tuberías en estado Admisible. Todo esto se puede verificar en la grafica 4.6.

Figura 4.6. Tabla de control en Tuberías de Filtros Auto limpiantes.

• g) Tuberías de Válvulas Dosificadoras-Múltiple.

En la figura 4.7 encontramos los resultados de las mediciones realizadas en la zona de Válvulas Dosificadoras a Tubería múltiple, con un diámetro común en cada una de las secciones igual a 8 pulgadas. Fueron un total de 61 puntos medidos en los que se obtuvieron dos secciones en estado de Peligro correspondientes a codos, catorce puntos en estado de Alerta cuya mayoría corresponden a secciones tipo codo y cuarenta y seis son secciones Admisibles.

Figura 4.7. Tabla de control en Tuberías Dosificadoras-Múltiple.

Finalmente Luego de doscientos cincuenta y tres puntos medidos, se verifico que los más propensos al desgaste son los codos, debido al cambio de dirección que propician ellos. Además se encontró que la mayoría de las secciones en Alerta se encuentran en las tuberías de entrada y salida de filtros auto limpiantes, así como en las paredes de los Tanques de retorno.

• 4.2 Establecer posibles causas de fallas mediante un diagrama Causa-Efecto.

La revisión de la literatura en conjunto con las observaciones efectuadas en planta, permitió elaborar el diagrama causa-efecto mostrado en la figura 4.8, donde se presentan las posibles causas tanto principales como secundarias que originan el desgaste prematuro de las tuberías del sistema de emulsión del Tándem II de SIDOR, las cuales son las siguientes:

Figura 4.8. Diagrama Causa-Efecto o Diagrama de Ishikawa para el Desgaste Prematuro del sistema de Tuberías.

• 1. Maquina (Material): Este aspecto implica dos factores importantes que podrían ejercer gran influencia en el aumento de la velocidad de desgaste. La maquina que representa el conjunto de piezas o elementos que son capaces de transformar la energía en trabajo, en este caso aquellos elementos que influyen en el proceso y generan un impacto directo o indirecto en el desgaste prematuro de las tuberías. Mientras que el material son un conjunto de elementos agrupados que se pueden utilizar para un fin especifico, nos referimos en este estudio al tipo de material del cual se encuentran fabricadas las tuberías y los que se han usado para el ensamblaje de todo el sistema.

• 1.1 Deficiente control de temperatura, por la falta de un método que permita la manipulación planificada y exacta de la temperatura en cada sección del sistema o por lo menos en la mayor parte del mismo.

Esto causado a su vez por la Falta de puntos de control de las Temperaturas, que permitiría verificar y planificar planes para el control de cada uno de los tramos. La Temperatura es uno de los factores que influye muy directamente en la velocidad de desgaste, ya que esta afecta tanto al material como al sistema en el que este se encuentra.

• Alta presión de trabajo, la presión esta intrínsecamente relacionado con los esfuerzos internos del material y el estado del fluido que circula dentro del sistema, afectando las condiciones de diseño y por ende la eficiencia de los componentes del proceso como lo son las tuberías.

• Soldadura, este es uno de los aspectos más interesantes porque todo el sistema está ensamblado por un medio de soldadura, en los cuales por un mal proceso podría acelerarse la velocidad de degradación de las mismas.

Toda soldadura representa puntos de alta Energía, ya que estas son concentradores de esfuerzos, dichos puntos pueden ser centros de nucleación e inicia de fallas por corrosión desgaste.

La diferencia del potencial eléctrico entre la tubería y la soldadura, como es sabido cada material tiene un potencial electroquímico y cuando dos materiales unidos poseen una gran diferencia de potencial ocurre en su interface o unión un tipo de degradación llamado corrosión galvánica.

• Selección inapropiada del material de fabricación de las tuberías, si se comete el error de seleccionar un material inapropiado con características químicas y mecánicas menores a las de diseño se corre el riesgo inminente de sufrir daños prematuros, produciendo un alto costo a largo plazo.

• Filtros Magnéticos, estos son uno de los elementos del proceso encargado de eliminar del fluido la mayor cantidad de finos de hierro presentes en el mismo, para mantener la concentración dentro de la práctica o norma interna de la empresa, que en este caso es menores a 800 partes por millón. Cuando no se controlan los niveles de concentración de finos puede acelerarse el proceso de desgaste.

Entre las causas que podrían generar un aumento de finos, tenemos deficiencia del filtro como unidad o maquina encargada de mantener el nivel o en condiciones más extremas, tener estos sistemas fuera de servicio.

• 1.6 Diseño deficiente en sección de Bombas Principales, esto puede causar diferencias de presiones en el sistema propiciando la aparición del fenómeno denominado CAVITACION, el cual consiste en la formación de burbujas de aire que al encontrarse con la diferencia de presión podrían implosionar y causar un daño progresivo dentro de las tuberías, además un ineficiente transporte de fluido genera diferencia en la concentración de oxígeno que podría promover una pila de aireación diferencial generando así un tipo de desgaste por corrosión.

• 2. Método: Este punto se refiere a la forma y medios necesarios para llegar a un fin, enfocando el mismo en dos aspectos importantes, el de la forma de lograr una unión o ensamble de tramos de tuberías adecuados y la planificación de cómo seguir pasos para operar un elemento de limpieza como lo es un filtro.

• 2.6 Soldadura inadecuada según la tecnología, este aspecto afecta directamente la integridad del sistema de tuberías y al aumento de la velocidad de desgaste, ya que existen diversos métodos y técnicas de soldadura que dependiendo el material, posición y medio en el que se encuentra el material base, será el más indicado para usarse. No obtener soldaduras de calidad se traduce a presentar cualquier tipo de falla a corto o largo plazo en ese cordón.

• 2.2 Deficiencia en la práctica del uso de Filtros Magnéticos, esto puede generar un aumento de los niveles de finos de hierro traduciendo esto en mayor cantidad de partículas abrasivas contenidas en el fluido que generan mayor desgaste en las tuberías.

• 3. Hombre: este aspecto está directamente relacionado a los errores o ineficiente cantidad de conocimiento al momento de operar algún tipo de maquinaria o elemento del sistema de emulsión.

• 3.1 Deficiencia de operación de filtros Magnéticos, además de todo lo nombrado anteriormente acerca de la deficiencia de este equipo como maquina y el método de operación, también puede ocurrir, la falta de experiencia o de información para manejar este tipo de equipos por parte del hombre encargado de la operación del mismo.

• 3.2 Operación inadecuada de Bombas, al igual que para el equipo anterior, una inadecuada preparación o falta de experiencia pude causar el mal funcionamiento de las mismas, produciendo una variación de presiones que generan condiciones para producir daños en las tuberías.

• 4. Sustancia (Fluido): en este punto se tomarán los posibles factores causantes del desgaste prematuro de las tuberías en estudio, relacionados con el fluido que circula dentro de las mismas y que podrían afectar en mayor o menor medida la resistencia del material.

• 4.1 El azufre, en los aceites es probable que se formen compuestos de azufres que son muy dañinos y corrosivos, como lo son los clorados y ácidos sulfurosos. Estando expuesto el sistema a un medio que transporta cierta concentración de aceite es posible la formación de algún compuesto agresivo para el material.

• 4.2 El Cloro, la presencia de este elemento es muy problemático en sistemas de fluidos con canales de transporte de acero, ya que este elemento es muy reactivo y tiende a formar ácidos en medios acuosos y a su vez disociarse en forma de iones que promueven la corrosión en dicho metal. En este sistema se podría infiltrar el cloro a través del agua usada pera la preparación de emulsión. También generado por residuos de acido clorhídrico en las bandas provenientes del proceso de decapado, el cual usa este tipo de ácidos como base de su proceso y se encuentra inmediatamente anterior a este.

• 4.3 La Acidez, este factor pudiera aumentar el riesgo a un desgaste por corrosión, para cada tipo de material el efecto de la acides es diferente, en el caso del acero los medios ácidos promueven el aumento de la velocidad de corrosión, esto implica que la disminución del ph en el fluido puede ser causante del deterioro acelerado para nuestro material en estudio.

• 4.4 Abrasión, en este punto nos enfocaremos a los factores que provocan el aumento de la acción mecánica de rozamiento o desgaste entre dos materiales.

En este caso dos aceros uno formado por el material de fabricación de las tuberías y el otro por los finos de hierro generados como consecuencia del proceso de laminación en si, por supuesto un aumento en la cantidad de finos de hierro produce como efecto mayor desgaste, además el aumento de la velocidad del fluido igualmente producirá un aumento en el mismo.

• 4.4 Las Bacterias, es tipo de corrosión electroquímica, en el cual algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. existen algunas especies hidrógeno-dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En otro casos son muy afines al hierro y se clasifican en ferro bacterias.

Los elementos nombrados anteriormente pueden ser factores claves que generen el desgaste prematuro en las tuberías del sistema de emulsión del Tándem II. Existen algunos que por las condiciones en las que se encuentra el proceso son más probables que otras, como por ejemplo la abrasión por finos de hierro, que son consecuencia a su vez de la deficiencia de los filtros magnéticos, entre otros.

• 4.3 Determinar velocidad de corrosión mediante el indicador de pérdida de espesor.

En esta sección se calculo las velocidades de desgaste obtenidas por zonas medidas, fueron obtenidas usando el indicador de pérdidas de espesor obteniendo valores de milímetros de material perdidos en un año.

Se puede observar en la tabla 4.2, que esta clasificación se divide por grupos de estabilidad, los cuales son seis. Estos a su vez poseen subdivisiones que los clasifican por índice o grado dependiendo la velocidad de pérdida de espesor. Con diez niveles de estado crítico.

Tabla 4.2. Escala de la resistencia a la corrosión de los materiales metálicos.

Zona de Succión de los Tanques Principales:

Esta zona comprende tuberías de succión, con diámetros de 8pulgadas, 12 pulgadas y 20 pulgadas. Tuberías de Succión de 8 pulgadas, como se puede observar en el grafico 4.1 existe un comportamiento un poco heterogéneo en cuanto a las velocidades, con picos en puntos que representan los codos.

Grafico 4.1. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 8 pulgadas.

Sin embargo toda la curva se encuentra enmarcada dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.03 y 0.78 mm/año, obteniendo el menor valor una calificación de estable con grado cuatro y el valor mayor estabilidad disminuida de grado siete. Como se puede verificar con mayor facilidad en la grafica 4.2.

Grafico 4.2. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 8 pulgadas.

Tuberías de Succión de 12 pulgadas.

Grafico 4.3. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 12 pulgadas.

En una vista más cercana se puede notar que la curva se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.18 y 0.94 mm/año, obteniendo el menor valor una calificación de estabilidad disminuida de grado seis y el valor mayor estabilidad disminuida de grado siete. Como se puede verificar con mayor facilidad en la grafica 4.4.

Grafico 4.4. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 12 pulgadas.

Tuberías de Succión de 20 pulgadas, se puede observar existe un comportamiento con dos picos en cuanto a la curva de velocidades, dichos picos representan los tramos con mayor velocidad de desgaste. Esto se puede identificar en la grafica 4.5.

En un acercamiento a la curva se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.57 y 0.93 mm/año, obteniendo el menor valor una calificación de estabilidad disminuida de grado siete y el valor mayor estabilidad disminuida de grado siete igualmente. Esto se puede verificar más claramente en la grafica 4.6.

Grafico 4.5. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 20 pulgadas.

Grafico 4.6. Velocidad de desgaste de Succión Principal de 20 pulgadas.

Zona de Paredes de los Tanques Principales:

Esta zona se encuentra compuesta solo por las Paredes de los tanques principales con un espesor original de 8 mm, se puede observar un comportamiento bastante homogéneo, tendiendo a cero. Lo que indica la baja velocidad de desgaste que ha tenido esta zona durante su servicio. Como lo representa la grafica 4.7.

Grafico 4.7. Velocidad de desgaste en Paredes de Tanques Principales.

Haciendo un acercamiento a la curva, se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.02 y 0.1 mm/año, obteniendo calificaciones de estabilidad de grado cuatro para el primer valor y estabilidad de grado cinco para el segundo. Esto se puede verificar más claramente en la grafica 4.8.

Grafico 4.8. Velocidad de desgaste en Paredes de Tanques Principales.

Zona de Tuberías de Succión entre Bombas de Retorno y Manifor:

Esta zona se encuentra compuesta por tres diferente tipos de secciones de tuberías ensambladas, Rectas o Spool, Codos y Reducciones de 8 y 6 pulgadas de diámetro. Se observa el comportamiento más irregular de todas las curvas y con los mayores valores de velocidad en el sistema. Además se verifica que los tramos con mayor velocidad de desgaste son los codos y reducciones.

Esto se ve claramente en la grafica 4.9. Se obtuvieron valores mínimos de 0.17 mm/año y valores máximos de 4.16 mm/año, correspondiente estos a estabilidad disminuida de grado seis y poco estable de grado ocho respectivamente.

Grafico 4.9. Velocidad de desgaste en Tuberías de Bombas Retorno-Manifor.

Zona de Tuberías de Succión entre Bombas de Retorno y Tanques de Retorno:

Esta zona se encuentra compuesta por dos diferente tipos de secciones de tuberías, Rectas o Spool y Codos ambas de 8 pulgadas de diámetro. Se observa un comportamiento irregular de en la curva de velocidad y con lo más altos valores de la mismas en los puntos que representan codos. Indicando el segundo más elevado en velocidad de desgaste. Así se muestra en el grafico 4.10.

Grafico 4.10. Velocidad de desgaste en Tuberías Bombas Retorno-Tanques Retorno.

Haciendo un acercamiento a la curva, se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.30 y 2.01 mm/año, obteniendo calificaciones de estabilidad disminuida de grado seis para el primero y poco estable de grado ocho para el segundo valor. Esto se puede verificar más claramente en la grafica 4.11.

Grafico 4.11. Velocidad de desgaste en Tuberías Bombas Retorno-Tanques Retorno.

Zona de Paredes de los Tanques Principales:

Esta zona se encuentra compuesta solo por las Paredes de los tanques de Retorno con un espesor original de 8 mm, se puede observar un comportamiento bastante homogéneo o uniforme, tendiendo a cero. Lo que indica la baja velocidad de desgaste que ha tenido esta zona durante su servicio. Como lo representa la grafica 4.12.

Grafico 4.12. Velocidad de desgaste en Paredes de Tanques de Retorno.

Haciendo un acercamiento a la curva, se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.06 y 0.14 mm/año, obteniendo calificaciones de estabilidad de grado cinco para el primer valor y estabilidad disminuida de grado seis para el segundo valor. Esto se puede verificar más claramente en la grafica 4.13.

Grafico 4.13. Velocidad de desgaste en Paredes de Tanques de Retorno.

Zona de Tuberías de entrada de Filtros Auto Limpiantes:

Esta zona se encuentra compuesta por tres diferente tipos de secciones de tuberías ensambladas, Rectas o Spool, Codos y Reducciones. Se observa el comportamiento más regular de en la curva de velocidad y con lo más altos valores en los codos de la misma. Como se puede observar en la grafica 4.14.

Grafico 4.14. Velocidad de desgaste en Tuberías de entrada Filtros auto limpiantes.

Haciendo un acercamiento a la curva, se visualiza que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.04 y 0.6 mm/año, obteniendo calificaciones de estabilidad de grado cuatro para el primero y estabilidad disminuida de grado siete para el segundo valor. Como se observa en la grafica 4.15.

Grafico 4.15. Velocidad de desgaste en Tuberías de entrada Filtros auto limpiantes.

Zona de Tuberías de salida de Filtros Auto Limpiantes:

Esta zona está comprendida por tres diferente tipos de secciones de tuberías ensambladas, Rectas o Spool, Codos y Reducciones al igual que el anterior. Se observa el comportamiento más regular de en la curva de velocidad tendiendo a disminuir y con lo más altos valores en los codos de la misma. Como se puede observar en la grafica 4.16.

Grafico 4.16. Velocidad de desgaste en Tuberías de salida Filtros auto limpiantes.

Se verifica al hacer un acercamiento a la curva, que esta se encuentra dentro de un rango de valores comprendidos entre 0.03 y 0.78 mm/año, obteniendo calificaciones de estabilidad de grado cuatro para el primero y estabilidad disminuida de grado siete para el segundo valor. Como se observa en la grafica 4.17.

Grafico 4.17. Velocidad de desgaste en Tuberías de salida Filtros auto limpiantes.

Zona de Tuberías de Múltiple a Válvulas Dosificadoras: