Normas para mantenimiento de tanques

http://www.petroleo.com/pi/secciones/PI/ES/MAIN/IN/ARTICULOS/doc_59662_HTML.html?idDocumento=59662
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Mantenimiento

Protegen su integridad si se aplican en forma apropiada
Rick E. R. Meyer – B.Sc. Física Experimental, Chris Broekmeulen- Ingeniero mecánico, Noviembre 2007

Existe un retraso de más de 16 años en el mantenimiento general de los tanques de almacenamiento, a pesar de la mayor atención que hoy se presta al tema. Las normas API y EEMUA apuntan a reparar esta situación y a minimizar los problemas asociados con el servicio de los mismos, al fijar requisitos mínimos para su inspección. Conozca la forma de su aplicación y papel de las compañías de inspección.

Para asegurar la integridad estructural de los tanques de almacenamiento convencionales en superficie, durante el siguiente período de mantenimiento, con base en una estructura efectiva de costos, se requiere una evaluación apropiada sobre cada elemento de la estructura de los tanques, sus cimientos y su operación.

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Fig. 1. Inspectores certificados operan una herramienta MFL sobre el fondo recubierto de un tanque, para detectar pérdidas de metal internas y laterales del piso (no aceptables).

Hasta cierto punto, las normas API (más específicamente la publicación API No. 653) y EEMUA (la publicación No. 159) han ayudado a los propietarios de tanques de almacenamiento, con normas para mantenimiento, inspección y reparación. Sin embargo, no está siempre claro cuáles son los beneficios concretos de estas normas para los propietarios de tanques. No obstante, estas normas internacionales han forzado a las compañías de inspección a mantenerse a la cabeza de los desarrollos tecnológicos y a mejorar sus conocimientos especializados en ingeniería de tanques y en el manejo de estos activos.

El costo del mantenimiento

Accidentes serios y costosos presentados con tanques de almacenamiento en todo el mundo durante la última década, han provocado una mayor atención en los temas de seguridad, costos y protección del medio ambiente. Como resultado de esto, gobiernos de todo el mundo han hecho, en forma progresiva a partir de 1990, cada vez más estricta la legislación sobre la integridad y la frecuencia de las inspecciones.

Antes de 1990, los tanques eran vistos como los “patitos feos” en el interior de las refinerías y las plantas químicas. Como el mantenimiento de los tanques se mantenía en un mínimo, tanto en presupuesto como en esfuerzos, existía un retroceso enorme en el mantenimiento global. Adicionalmente, las reparaciones se efectuaban como resultado de los incendios, ocasionados por la falta de normas apropiadas. Aunque hoy se presta más atención al mantenimiento de los tanques en general, debemos ser realistas y comprender que para compensar este retraso en el mantenimiento mundial, se requerirán más de 16 años de tiempo y esfuerzos.

No existe la menor duda de que las medidas de precaución mencionadas, contribuyen en forma significativa a la operación segura de los activos y a la protección del medio ambiente. A pesar de estas ventajas, tales medidas son potencialmente difíciles de llevar a cabo. Además, incrementan los costos operacionales y de capital para los propietarios de los tanques, cuyo principal reto es determinar las condiciones de los tanques después de haber estado en servicio por muchos años.

Más aún, los dueños de los activos están reduciendo sus presupuestos de mantenimiento, a fin de cumplir con las expectativas financieras de sus accionistas. Estos recortes en los gastos, a menudo están en conflicto con las metas y planes iniciados en 1990. El punto principal es cómo reducir el retraso actual. O para colocarlo en otros términos: ¿cuál es la mejor forma de invertir el dinero cuando un tanque queda fuera de servicio? A menudo, los métodos de inspección, basados en el riesgo, están considerados como la solución a este problema. Sin embargo, se debe tener en cuenta que ninguna metodología será efectiva, a no ser que exista una participación técnica e inteligente de los expertos.

La inspección detallada de los tanques de almacenamiento basada en observaciones visuales y monitoreo de corrientes, así como las prioridades fijadas por los registros de inspecciones ya efectuadas, son un enfoque viable. Tecnologías como las emisiones acústicas pueden ser utilizadas para obtener una primera impresión sobre la extensión de la corrosión en el fondo del tanque y detectar las fugas en las láminas del fondo, que hacen necesario suspender la operación del tanque. Sin embargo, las actividades de inspección deben ir más allá que la simple medida de los espesores, el escaneo del fondo, y otras formas de examen, como la penetración de colorantes o MPI. Los resultados finales de la inspección requieren el respaldo de un ingeniero competente, familiarizado con el diseño de tanques y el análisis de esfuerzos. Este ingeniero debe definir posteriormente los niveles necesarios de integridad estructural que deben mantenerse hasta la próxima inspección detallada.

El API (Instituto Americano del Petróleo) y la EEMUA (Asociación de Usuarios de Materiales y Equipos de Ingeniería), han apoyado a los propietarios de tanques con normas para los tanques de almacenamiento convencionales. Estos documentos fijan los requisitos esenciales de inspección para los tanques de almacenamiento verticales, en superficie, y fabricados de acero, con el propósito de que los problemas en el servicio de los mismos sean minimizados. Se logra una disminución de riesgos mediante una minuciosa explicación de los aspectos más importantes del proceso de inspección (incluido el criterio de rechazo), especialmente en:

* La determinación del estado del techo.
* La determinación del estado de las paredes.
* La determinación del estado del fondo.
* La determinación del estado de los cimientos.
* Los accesorios del tanque.

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Fig. 2. Los objetivos finales de cualquier perfil de costos en la operación de un tanque son: la reducción del tiempo fuera de servicio (el costo de no tenerlo disponible), la reducción en los costos de mantenimiento e inspección, y la optimización del balance entre el tiempo en servicio y un riesgo aceptable.

Para que estos requisitos sean interpretados y comprendidos en forma apropiada, se dan normas exhaustivas en muchas de las características clave de diseño, y en los problemas que se presentan durante los procesos de operación y reparación. Las reglas establecidas en esas normas deben considerarse requisitos mínimos; por ejemplo, ellas no aprueban, recomiendan o respaldan ningún diseño específico ni limitan los métodos de inspección, reparación, modificación o reconstrucción en manera alguna. Las autoridades locales adoptan hoy, más o menos totalmente, uno o ambos documentos.

La API y la EEMUA también ofrecen cursos que incluyen un examen final. Los candidatos que lo aprueban, reciben el certificado de competencia de acuerdo con las normas mencionadas.

Se han adelantado estudios para determinar los costos de operación de los tanques convencionales. Cada siete a 15 años, los tanques deben ser retirados del servicio por un período de tres a 12 meses, para inspecciones y reparaciones internas. Los costos de tales paradas, incluidos drenajes, limpieza, degasificación y pruebas hidrostáticas, aceptables ambientalmente, oscilan entre US$0,5 y US$1,5 por metro cúbico de capacidad, por año. A esta cifra se debe agregar un promedio de US$1,0 por metro cúbico por mes como pérdida de ingresos. Puesto que nunca se ha comprobado que las inspecciones con frecuencia y extensión específicas son de hecho necesarias y adecuadas, puede decirse que estos costos resultan relativamente altos.

Las inspecciones API/EEMUA y sus consecuencias. El porqué de una inspección API/EEMUA

La verificación de todos los resultados de las inspecciones, con base en los códigos y normas aplicables, es una de las áreas más problemáticas para los propietarios de los activos. En la mayoría de los casos, la evaluación de la corrosión es el único aspecto cubierto en las verificaciones hechas por los propietarios. Sin embargo, cuando se afrontan tareas complejas, como los cálculos de la integridad estructural, de estabilidad de las paredes de un tanque corroído para soportar las cargas de viento, o los cálculos de ventilación, se requiere a menudo el apoyo de un ingeniero especialista.

Adicionalmente, el juicio profesional sobre los diferentes asentamientos en los tanques, es despreciado a menudo. O la ingeniería de una unión frágil en un techo, por ejemplo, no siempre se enfoca de manera correcta. Tales evaluaciones las llevan a cabo inicialmente inspectores mecánicos, que algunas veces son asesorados por ingenieros consultores sin la suficiente experiencia en tanques de almacenamiento.

La introducción de las normas API y EEMUA sobre el mantenimiento de tanques permite juzgar, con base en una ingeniería apropiada, si la integridad técnica del tanque que se examina, es o no adecuada para el siguiente período de servicio.

Aunque no constituyen un manual de instrucciones exhaustivo que permita a los operadores resolver todos los problemas, las normas API 653 y EEMUA 159 suministran un enfoque sistemático para determinar las condiciones actuales (guías). También facilitan el conocimiento sobre la interpretación de los datos por parte de los inspectores, puesto que ellos confían en que los exámenes deben ser llevados a cabo por inspectores calificados, y dan las guías sobre los requisitos mínimos de las herramientas de inspección que deben utilizarse. Al facilitar considerablemente la revisión final de chequeo de cumplimiento, estos documentos suministran suficientes guías y respuestas que ayudan a los operadores a determinar si se han recolectado suficientes datos de inspección.

Aún más, ellos describen las posibles amenazas sobre los diversos componentes de los tanques y definen las acciones correctivas adecuadas (reparaciones, medidas de mitigación). Se puede decir, por lo tanto, que estos documentos promueven un procedimiento de evaluación objetivo y consistente. En consecuencia, indirectamente ellos protegen la integridad de los tanques de almacenamiento si se utilizan en forma apropiada.

Aunque regulaciones globales pueden eliminar estas normas, debe recordarse que las normas API/EEMUA son establecidas por representantes experimentados de las más grandes compañías petroleras. Este argumento se debe utilizar en las negociaciones con las autoridades locales que propongan requisitos más estrictos.

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Fig. 3. El cambiante mundo del mantenimiento de tanques.

Consecuencias para las compañías de inspección

Independientemente de los componentes del tanque inspeccionado y del tipo de tecnología utilizada, un buen inspector debe hacer explícitas, al propietario del tanque, las limitaciones de los métodos de inspección utilizados. Se requiere que los encargados de llevar a cabo la inspección interna del tanque sean, tanto para la API y como para la EEMUA, inspectores autorizados que hayan sido sometidos a un entrenamiento riguroso y hayan aprobado el examen final estipulado y controlado por la API y la EEMUA, respectivamente.

Se debe recordar que un inspector de tanques autorizado o certificado puede no tener un gran conocimiento o experiencia sobre tanques, a pesar de haber superado la prueba. Esto no siempre es reconocido por los comités de la API/EEMUA, que deben mejorar los controles en tal sentido.

La evaluación de la integridad estructural en las áreas de los tanques que no cumplen los estándares, se hace a menudo según el caso. Se debe esperar que un inspector de tanques certificado esté en capacidad de definir si la técnica más detallada –Modos de Fallas y Análisis de los Efectos (FMEA)–, técnica que reduce el riesgo de fallas, es necesaria cuando se haya detectado una anomalía. Un buen asesor en la integridad de tanques debe reportar estos problemas al propietario del tanque, que luego debe consultar con un ingeniero de construcción experto en Métodos de Elementos Finitos (FEM), para definir las medidas de mitigación (desde el punto de vista de costos efectivos).

Los administradores de línea que utilizan los servicios de inspectores de tanques certificados, pueden considerar que el desempeño de estos inspectores de tanques no es de su responsabilidad. Después de todo, ellos no poseen información sobre los cursos de entrenamiento de sus inspectores, y los programas y exámenes de los mismos. Sin embargo, tales gerentes de línea deben estar advertidos de que si algo sale mal, ni el establecimiento de entrenamiento y acreditación, ni el examinador externo, ni la organización de inspección externa o el cuerpo de control, aceptarán responsabilidad alguna.

Por el contrario, los esquemas de los certificados de las compañías, como los suministrados por la API y la EEMUA, hacen énfasis en que la certificación por los inspectores es responsabilidad del empleador. El sistema asigna una clara responsabilidad al empleador con respecto al entrenamiento del inspector, su experiencia, calidades y certificación. De hecho, la diferencia entre la calificación y la certificación refuerza este punto de vista, ya que el empleador debe calificar a cada individuo una vez este haya sido certificado para llevar a cabo inspecciones.

Esto quiere decir que el empleador siempre debe aceptar la responsabilidad final. Pero cuando un inspector falla en detectar una anomalía, ¿de quién es la culpa?

Con la introducción y la utilización de las normas API/EEMUA, los estándares de calidad han mejorado considerablemente. Como resultado de lo anterior, se espera que las compañías de inspección de tanques atiendan estas solicitudes, a menudo con términos muy cortos. En resumen, las compañías de inspección están obligadas a suministrar:

• Inspectores calificados con altos niveles de experiencia, que incluyan un sistema de gerencia de alta calidad (por ej., programas de desarrollo de personal).
• Altos niveles de tecnología de inspección (herramientas):
– Confiabilidad del equipo (para minimizar el tiempo de inspección).
– Repetibilidad del sistema de inspección (para maximizar la eficiencia del monitoreo).
– Sensibilidad (habilidad para detectar la relación señal/ruido).
– Tamaño (número de sensores, tipo de los mismos, clase de defectos, modelos).
• Estandarización, por ejemplo, formato de los reportes, procedimientos.
• Preparación mínima (para minimizar el tiempo de preparación y los costos, por ej., limpieza).
• Más herramientas de inspección disponibles (para minimizar el tiempo total de parada y los costos).

Se puede agregar que las compañías de inspección de tanques han invertido una cantidad considerable de dinero en las mejoras requeridas. Esto es necesario para sobrevivir en el negocio de inspección y mantenimiento de tanques en general.

Otro aspecto que ha variado considerablemente durante la última década, es el hecho de que los propietarios esperan que se les dé una solución a los problemas detectados. Mientras en el pasado, los inspectores sólo entregaban los resultados al terminar la inspección de los tanques, hoy los propietarios solicitan información sobre qué secciones de sus activos necesitan ser reparadas y qué método utilizar. Quieren saber, por ejemplo, cómo volver a poner el tanque en condiciones de cumplir con las normas prescritas. Esto significa que los clientes les confían a las compañías de inspección, no sólo los servicios de inspección, sino también su consejería en ingeniería. Este desarrollo ha llevado a debates entre las compañías de inspección sobre si ellas deben entrenar su personal hasta los niveles requeridos, o entrar en asociación con contratistas de ingeniería. Cualquiera sea la decisión, existe una tendencia en las licitaciones a solicitar los dos tipos de especialistas de los principales contratistas proponentes.

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Fig. 4. Requisitos esenciales para una inspección de alta calidad: todos los elementos deben estar balanceados.

Mejoría de la calidad y confiabilidad de la inspección

La inspección de los tanques se licita y se contrata con base en una suma fija, por tiempo y costos de materiales, o una tasa por pie o metro cuadrado más los costos de viaje. Muchas compañías adjudican el trabajo de inspección de los tanques a la propuesta más baja. Cada compañía debe decidir cómo seleccionar la compañía de inspección de los tanques y cómo evaluar la experiencia y el apoyo técnico. Muy a menudo, sólo la herramienta NDT (pruebas no destructivas) es considerada la parte más esencial. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el cliente adquiere un servicio de inspección exhaustivo.

Cuando se toman decisiones relacionadas con los servicios de inspección, los operadores de los tanques deben estar conscientes de que no existe una solución única que suministre el grado de certeza que se espera idealmente. La adaptabilidad del método de inspección seleccionado, la calidad de la inspección y la cantidad de información recolectada, determinan que los defectos que se buscan sean o no, encontrados. Dada la naturaleza de la detección de los defectos, se pueden identificar tres elementos importantes, que deben estar balanceados para asegurar el más alto grado de calidad y confiabilidad posible de los servicios de inspección: operador-procedimiento-herramienta.

Operador

La selección de la persona adecuada para el trabajo es el primer requisito esencial. Puesto que algunos individuos nunca llegarán a ser buenos inspectores, independientemente de cuánto entrenamiento reciban, es importante no tratar de colocar un tapón cuadrado en un hueco redondo. Por lo tanto, los procedimientos de enganche deben incluir una evaluación del potencial del empleado para llevar a cabo el trabajo. Una vez seleccionada la persona apropiada y entrenada para la norma requerida, es importante asegurarse de que las calidades adquiridas sean monitoreadas en forma regular, y actualizadas con el fin de mantener y aun mejorar los estándares de calidad en el futuro. Con este objetivo, la línea de mando debe introducir un sistema de gerencia, un procedimiento de monitoreo de los directivos, esquemas de calificación y programas de entrenamiento posteriores.

Procedimientos

Se deben desarrollar procedimientos de inspección que cubran todos los aspectos de los métodos de inspección utilizados, incluida la interpretación de las señales. Estos procedimientos se deben implementar, por ejemplo, según las normas ASNT SNT-TC1A o EN473. Una vez definidos, estos deben enviarse al propietario de los tanques para su aprobación.

En cumplimiento de los procedimientos de trabajo requeridos, el inspector también debe optimizar las condiciones de inspección en el sitio y tomar las acciones correctivas cuando sea necesario. Por ejemplo, si no existen los permisos de trabajo para entrar a los tanques, o se encuentran serpentines de calentamiento que no habían sido reportados, o la altura de los techos flotantes es muy baja, etc.

Herramientas

La gerencia de las compañías de inspección deberá hacerse responsable de que los equipos de inspección estén actualizados con los últimos desarrollos en tecnologías innovadoras, de que estén calibrados adecuadamente y mantenidos en forma confiable y apropiada. Es importante evitar problemas de equipo que puedan molestar al inspector o hasta al mismo cliente, y dar como resultado una calidad de inspección baja, con la pérdida resultante del trabajo.

También se recomienda que el inspector se asegure de que el propietario del tanque entienda los límites y conozca lo que se puede esperar de la herramienta de inspección que se va a utilizar, para evitar discusiones posteriores.

El reporte final

En resumen, se puede concluir que la gerencia de las compañías de inspección debe tratar de optimizar todas las condiciones de inspección. Sin embargo, los propietarios de los tanques también deben contribuir a unas buenas condiciones de inspección, asegurando una limpieza apropiada y un fácil acceso a los sitios que se han de examinar. Sólo entonces se pueden esperar resultados positivos.

El reporte final debe indicar todas las deficiencias y, o, amenazas, incluidos el asentamiento, las alturas de llenado permisibles, los análisis de corrosión y la integridad estructural. Este reporte también debe suministrar un resumen con las recomendaciones sobre acciones correctivas, e indicar si se requiere un seguimiento más estricto por parte de un ingeniero de diseño de tanques, para regresar el tanque nuevamente al cumplimiento de las normas aplicables. Debe tenerse presente que los métodos determinísticos como los estipulados en las guías API/EEMUA, no son siempre fáciles de implementar, puesto que tienden a utilizar un enfoque de ingeniería de diseño. Es esencial entender que un inspector API 653 o EEMUA 159 no está entrenado para ejecutar el trabajo de un ingeniero de diseño de tanques.

Es imperativo que la gerencia de una compañía de inspección comprenda completamente la importancia del criterio de calidad mencionado, si la compañía quiere llegar a tener éxito en el negocio del mantenimiento e inspección a largo plazo. Más aún, las limitaciones en el cumplimiento de las normas (API 653 y EEMUA 159) deben ser reconocidas por las dos partes, el contratista de la inspección y el propietario del tanque.

Referencias

Tank inspection, repair, alteration, and construction, API Standard 653.
Inspection of atmospheric and low API pressure storage tanks, Recommended Practice 575.
Welded steel storage tanks, API Standard 650.
User’s Guide to the maintenance and inspection of above-ground vertical cylindrical storage tanks, EEMUA Publication No. 159.
Guide for designers and users on frangible roof joints for fixed roof storage tanks, EEMUA Publication No. 180.
Risk management in NDT, D. Thomas, Insight, Vol. 40, No. 5, May 1998.
Here are guidelines for inspecting AST internals, Steve Caruthers, Oil & Gas Journal, July 8, 1996.

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