Mejora de la confianza en los datos ILI mediante la verificación sobre el terreno
Cerrando el ciclo API 1163
Un componente crítico de cualquier campaña de inspección en línea (ILI) es la validación de los datos recopilados mediante mediciones directas sobre el terreno. Este proceso de validación tiene por objeto confirmar las dimensiones y clasificaciones de las características de ILI notificadas, lo que permite aumentar la confianza en la toma de decisiones sobre integridad. En Estados Unidos, el proceso es un requisito legal de la Administración de Seguridad de Oleoductos y Materiales Peligrosos (PHMSA); también se considera una buena práctica del sector en muchos otros países del mundo. Sin embargo, la calidad y fiabilidad de estas validaciones dependen en gran medida de la competencia del personal de campo.
La especificación de rendimiento publicada de un sistema ILI determinado proporciona una base estadística para su rendimiento de detección, clasificación y dimensionamiento. Estas especificaciones se crean y perfeccionan mediante pruebas exhaustivas de muestras representativas de anomalías en entornos a pequeña escala (pruebas de laboratorio), a escala real (pull-tests) y en tuberías reales. Las técnicas de verificación sobre el terreno no suelen tener el mismo nivel de rigor aplicado a la comprensión del rendimiento del sistema. La competencia del usuario puede influir significativamente en la tolerancia de las inspecciones sobre el terreno. Dado que puede variar significativamente de un operador a otro, las tolerancias en campo suelen ignorarse en la industria. Esto incluye las técnicas de ensayos no destructivos (NDT) y los métodos destructivos como el esmerilado y el pulido en campo.
Las características con una alta criticidad desde el punto de vista de la integridad que se identifican mediante ILI suelen seleccionarse en primer lugar para la verificación in situ. Esto es para asegurar que cualquier reparación crítica se lleve a cabo de manera oportuna para garantizar el funcionamiento seguro continuo del activo. Se puede utilizar un umbral de reparación conservador para garantizar que no sea necesario volver a examinar un defecto, ya que la planificación y excavación de las características puede suponer costes significativos tanto en términos de tiempo como de recursos. En este caso, la tolerancia de inspección es de menor importancia, ya que el conservadurismo inherente de la reparación elimina la necesidad de una tolerancia estricta sobre el terreno.
Sin embargo, a efectos de validación de ILI, minimizar la tolerancia en campo es de vital importancia. Sólo un pequeño número de características en el campo se utilizan para demostrar la aceptabilidad de, potencialmente, miles de características. Con el fin de validar el rendimiento de ILI, se necesita un sistema de validación con alta precisión y un nivel conocido de tolerancia para proporcionar confianza en el rendimiento de la especificación ILI – y no la tolerancia combinada mucho mayor de las 2 técnicas como se describe en API 1163.
La comprensión de las tolerancias en el campo tiene un impacto significativo en la campaña de validación y la integridad futura de la tubería.
Comprensión de las tolerancias de campo para la validación
Los gráficos de unidad son una herramienta visual clave para determinar el rendimiento de las herramientas ILI. Pero, ¿se utilizan correctamente si se ignora la tolerancia en campo? Sólo comprendiendo la importancia de la tolerancia combinada en relación con los gráficos de unidad se hace evidente la importancia real de la tolerancia en campo.
Para la pérdida de metal externa, la tolerancia de un sistema de fuga de flujo magnético (MFL) puede mejorarse fácilmente, en un orden de magnitud, utilizando técnicas de campo de alta precisión como micrómetros o escáneres láser (con una tolerancia típica de aproximadamente ±0,2 mm). Proporcionando una alta confianza en la medición ILI porque el aumento de la tolerancia combinada es pequeño, esto se ve típicamente en un gráfico de unidad donde hay poco o ningún aumento en la tolerancia combinada. Cualquier punto que caiga fuera de este rango de tolerancia combinada se dice que está fuera de especificación.
Para los sistemas ILI de detección ultrasónica de grietas (UTCD) o de transductor acústico electromagnético (EMAT), las tecnologías utilizadas para validarlos tienen un nivel de precisión y tolerancia similar, si no potencialmente inferior. Están muy influenciados por la tecnología de campo seleccionada, la experiencia del usuario, la morfología de la característica y el proceso implementado. Por lo tanto, la influencia en la tolerancia combinada es mayor.
BS 7910 recomienda una tolerancia de ±3 mm para una inspección convencional por ondas de cizallamiento de una grieta en la que se desconoce la tolerancia individual del inspector. Para una evaluación inmediata de la integridad utilizando las mediciones sobre el terreno, esto es suficiente, aunque potencialmente ineficaz cuando se trata de aplicar reparaciones. Contrariamente al razonamiento lógico, la aplicación de una gran tolerancia en el campo no es conservadora para validar el rendimiento del ILI, ya que disminuye la confianza en la precisión del dimensionamiento del ILI. A medida que aumentan las tolerancias combinadas, también aumenta la posibilidad de aceptar características que se alejan significativamente de la especificación del ILI. Esto se muestra en el siguiente gráfico, donde la ventana de aceptabilidad aumenta significativamente a medida que aumenta la tolerancia de verificación de campo. La variabilidad del dimensionamiento de grietas entre sistemas de dimensionamiento de grietas puede variar de 0,5 mm a 4 mm, como se menciona en un documento reciente de PPM titulado "Tolerance of ILI Validation Inspections, Why Is It Important, and How to Reduce It" (Tolerancia de las inspecciones de validación de ILI, por qué es importante y cómo reducirla) (Oldfield et al., 2023).
El gráfico anterior muestra que cuando se ignora la tolerancia en campo, el ILI parece estar fuera de especificación con más del 20% de las características situadas fuera de la tolerancia especificada del ILI. La inclusión de una contribución de ±0,7 mm de tolerancia en el campo significa que las características están dentro del 80% de confianza de la tolerancia combinada que limita con una alta confianza en los resultados de la especificación ILI. Sin embargo, con una tolerancia en campo de ±3,0 mm, todos los puntos están dentro de los criterios de aceptación de API 1163, pero hay una baja confianza en la tolerancia de dimensionamiento de la especificación ILI, que generalmente se aplica a todos los cálculos de integridad.
Es por esta razón que entender la tolerancia en campo es tan crítico: tiene el potencial de aumentar la incertidumbre sobre el rendimiento de la herramienta ILI cuando las tolerancias en campo son altas. Del mismo modo, también tiene el potencial de dar mucha más confianza en los resultados cuando las tolerancias en el campo pueden ser reducidas.
Solución
Especificar una tolerancia objetivo en el campo que tenga un efecto pequeño o insignificante sobre la tolerancia combinada debería dar la confianza de que es principalmente la tolerancia ILI la que se ha cumplido en lugar de una tolerancia combinada mayor. El reto, por tanto, consiste en garantizar que el técnico pueda alcanzar la tolerancia objetivo. La mejor manera de lograrlo es mediante una prueba a ciegas con defectos representativos en tuberías de propiedades similares, incluyendo diámetro y espesor de pared y material, para garantizar que el procedimiento y la tecnología utilizados son suficientes y, lo que es más importante, que los técnicos son lo suficientemente competentes como para seguir el procedimiento y cumplir los requisitos de la tolerancia objetivo.
API 1163 define el enfoque de tolerancia combinada (que se muestra en la ecuación siguiente). A partir de ella, la tolerancia objetivo deseada en campo puede ser retrocalculada (como se muestra en el siguiente gráfico para una tolerancia ILI fija de 1 mm). En este caso, una tolerancia en campo de ±0,7 mm da una tolerancia combinada de 1,2 mm. Se trata tanto de una influencia pequeña en la tolerancia combinada como de un objetivo realista para un técnico cualificado y experimentado.
Resumen
Comprender y minimizar la tolerancia en campo es un componente crítico en la validación del rendimiento de ILI. Con grandes tolerancias en el campo, la incertidumbre se proyecta sobre la capacidad de la herramienta ILI para cumplir con su especificación de rendimiento. Aunque las tolerancias pequeñas ofrecen una mayor confianza en el rendimiento del ILI en las validaciones de dimensionamiento de grietas, existe un compromiso entre lo que se puede conseguir de forma realista sobre el terreno y la minimización de la contribución a la tolerancia combinada. Sin embargo, comprender la tolerancia de cada uno de los inspectores sobre el terreno es un componente fundamental de esta tarea.
En el documento "Requisitos de verificación sobre el terreno" de ROSEN, que se publica con cada contrato marco de servicio, se puede encontrar orientación sobre el proceso de ensayo a ciegas y sobre cómo garantizar que los técnicos sobre el terreno utilizados para validar el rendimiento del ILI sean competentes. Se puede obtener más orientación hablando con un experto en la materia de ROSEN sobre cómo mejorar la calidad de los datos sobre el terreno y, en última instancia, la toma de decisiones sobre la integridad de las tuberías.
Referencias
Oldfield, T., Fowler, S. y Torres, D. (2023), "Tolerance of ILI Validation Inspections, Why Is It Important, and How to Reduce It," Pipeline Pigging and Integrity Management Conference< />