UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE
SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERA
INDUSTRIAL TRABAJO DE GRADO
DISEO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA LA PLANTA COMPRESORA PJ2
DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN BASADO EN EL SISTEMA DE INSPECCIN
DE LAZOS PARA CONFIABILIDAD OPERACIONAL (SILCO) DE PETRLEOS DE
VENEZUELA, S.A., DISTRITO FURRIAL.
MARTNEZ BELLORN ALEJANDRA REBECA
PUERTO ORDAZ, MAYO DE 2010
DISEO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA LA PLANTA COMPRESORA PJ2
DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN BASADO EN EL SISTEMA DE INSPECCIN
DE LAZOS PARA CONFIABILIDAD OPERACIONAL (SILCO) DE PETRLEOS DE
VENEZUELA, S.A., DISTRITO FURRIAL.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE
SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERA
INDUSTRIAL TRABAJO DE GRADO
DISEO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA LA PLANTA COMPRESORA PJ2
DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN BASADO EN EL SISTEMA DE INSPECCIN
DE LAZOS PARA CONFIABILIDAD OPERACIONAL (SILCO) DE PETRLEOS DE
VENEZUELA, S.A., DISTRITO FURRIAL.
Trabajo de Grado presentado ante el Departamento de Ingeniera
Industrial de la UNEXPO Vicerrectorado Puerto Ordaz como requisito
para la obtencin del ttulo de Ingeniero Industrial.
PhD. Mayra D Armas Tutor Acadmico
Ing. Melvin Lpez Tutor Industrial
PUERTO ORDAZ, MAYO DE 2010
MARTNEZ BELLORN, ALEJANDRA REBECA. Diseo de Sistema de
Mantenimiento para la Planta Compresora PJ2 del Complejo
Operacional Jusepn basado en el Sistema de Inspeccin de Lazos para
Confiabilidad Operacional (SILCO) de Petrleos de Venezuela, S. A.,
Distrito Furrial, 2010. Pgs. 118 Trabajo de Grado. Universidad
Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de Sucre.
Vicerrectorado Puerto Ordaz. Departamento de Ingeniera Industrial.
Tutor Acadmico: PhD. Mayra D Armas. Tutor Industrial: Ing. Melvin
Lpez. Referencias Pg. 105 Captulos: I. El Problema. Il.
Generalidades de la Empresa. III. Marco Terico. IV. Marco
Metodolgico. V. Resultados. Conclusiones. Recomendaciones.
Anexos.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE
SUCRE VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERA
INDUSTRIAL TRABAJO DE GRADO
ACTA DE APROBACIN
Quienes suscriben, miembros del Jurado Evaluador designados por
la Comisin de Trabajos de Grado del Departamento de Ingeniera
Industrial de la Universidad Nacional Experimental Politcnica
Antonio Jos de Sucre, Vicerrectorado Puerto Ordaz, para evaluar el
Trabajo de Grado presentado por el (la) ciudadano(a): ALEJANDRA
REBECA MARTNEZ BELLORN, portador de la Cdula de Identidad No
V-16.162.844, titulado: DISEO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA LA
PLANTA COMPRESORA PJ2 DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN, BASADO EN EL
SISTEMA DE LAZOS PARA CONFIABILIDAD OPERACIONAL (SILCO) DE
PETRLEOS DE VENEZUELA, S.A., DISTRITO FURRIAL , para optar al
ttulo de INGENIERO INDUSTRIAL, consideramos que este cumple con los
requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo declaramos
APROBADO.
________________________ PhD. Mayra D Armas Tutor Acadmico
________________________ Ing. Melvin Lpez Tutor Industrial
________________________ Ing. Emerson Surez Jurado Evaluador
________________________ Msc. Ivn Turmero Jurado Evaluador
Dedicado a:
Dios Todopoderoso. Mi madre y hermanos. Mis amigos. A una
persona muy especial, Ta Yazmn, se que desde el cielo nos acompaas
y cuidas a todos los que te queremos!
vi
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por haberme regalado el milagro de la vida y llenarme de
fe, voluntad y constancia para lograr todos mis objetivos y
alcanzar esta anhelada meta y tambin por rodearme de personas que
han estado dispuestas a brindarme su apoyo.
A mi madre, Del Valle Bellorn por su lucha constante para
motivarme a formarme como profesional y como persona. Igualmente a
mis hermanos y a mi familia por su valiosa ayuda.
A mis tutores, Ing. Melvin Lpez por su amistad y asesora tcnica
en la realizacin de mi trabajo de grado, a PhD. Mayra D Armas por
su orientacin, sus enseanzas y por haber tenido la oportunidad de
trabajar como preparadora.
A PDVSA, por ofrecerme la oportunidad de realizar mi trabajo de
Grado, formarme a nivel profesional y por todo lo aprendido durante
mi estada en esta empresa.
Al personal que labora en las Plantas Compresoras y al personal
de ICCEE: Guillermo, Vctor, Jos C., Moiss, Ramn C., Pablo, Edward,
Mara S., Morelia y Wilmar por toda su colaboracin.
A la UNEXPO Vice-rectorado Puerto Ordaz, mi casa de estudios y a
todos los profesores con quienes tuve la oportunidad de compartir,
aprender todo lo relacionado a mi carrera y a formarme acadmica e
integralmente.
vii
A mis amigos y compaeros: Leo, Andrea, Carlitos, Vanessa, Lili,
Anghi, Oscar, Gaby, Emely, Jhoanna, Paola, Daniel, Armando, Csar F
y a todos mis compaeros de Ingeniera Industrial que siempre han
estado conmigo a lo largo de mi carrera y con quienes he compartido
muchos momentos y experiencias que de una u otra manera nos han
dejado algn aprendizaje. A Marbelis, Dolianna, Raquel, Leyddy,
Meyris y Aleyda quienes siempre han estado pendiente de mis
estudios y sobretodo por mantener durante tanto tiempo una amistad
muy grande.
A mis compaeros tesistas: Neyla, Mirvis, Luisana, Kasandra,
Rafael, Ramn S., Orlando y a mi hermanito Diego, nuestra integracin
y equipo de trabajo fue excelente, gracias a ustedes por hacer
todos estos meses ms llevaderos y brindarme su amistad, espero
siempre nos mantengamos unidos.
A todos, muchsimas Gracias!
viii
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOS DE
SUCRE VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERA
INDUSTRIAL TRABAJO DE GRADO
DISEO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA LA PLANTA COMPRESORA PJ2
DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN BASADO EN EL SISTEMA DE INSPECCIN
DE LAZOS PARA CONFIABILIDAD OPERACIONAL (SILCO) DE PETRLEOS DE
VENEZUELA, S.A., DISTRITO FURRIAL.
Autor: Martnez Bellorn, Alejandra Rebeca. Tutor Acadmico: PhD.
Mayra D Armas. Tutor Industrial: Ing. Melvin Lpez.
RESUMEN
En el siguiente trabajo se desarroll un sistema de mantenimiento
para la Planta Compresora PJ2 del Complejo Operacional Jusepn
basado en el Sistema de Inspeccin de Lazos para Confiabilidad
Operacional (SILCO) de Petrleos de Venezuela, S.A., Distrito
Furrial. La investigacin es de tipo documental, descriptiva y de
campo. Los resultados obtenidos fueron: quince (15) lazos de
corrosin, cincuenta y cinco (55) circuitos y trescientos sesenta y
cinco (365) puntos de inspeccin. Mediante el anlisis de
jerarquizacin se obtuvo que los lazos ms crticos son los 2, 4, 6,
8, 9, 10, 12, 13 y 14 respectivamente debido a que la informacin
sobre los mismos es muy limitada y no poseen inspecciones. Las
mediciones con Ultrasonido se realizarn en Enero de 2011 y en
Septiembre de 2011 para garantizar la integridad mecnica de la
Planta.
Palabras clave: Corrosin, Mecanismo de Corrosin, Lazos de
Corrosin, Anlisis de Criticidad, Silco.
ix
NDICE GENERALDEDICATORIA AGRADECIMIENTOS RESUMEN INTRODUCCIN
CAPTULO I EL PROBLEMA 1.1 Planteamiento del Problema 1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo General 1.2.2 Objetivos Especficos 1.3 Alcance 1.4
Limitaciones 1.5 Justificacin 5 5 6 6 6 3
vi vii ix 1
II
GENERALIDADES DE LA EMPRESA 2.1 Antecedentes de la Empresa 2.2
Ubicacin de la Empresa 2.3 Visin de la Gerencia de Mantenimiento
2.4 Misin de la Gerencia de Mantenimiento 2.5 Poltica de la Calidad
de la Gerencia de Mantenimiento 2.6 Descripcin del Complejo
Operacional Jusepn 2.6.1 Descripcin del proceso de la Planta
Compresora Jusepn 2 14 11 8 9 11 11 11
III
MARCO TERICO 3.1 Antecedentes 3.2 Bases Tericas 3.2.1 Corrosin
17 16
3.2.2 Caractersticas de la Corrosin 3.2.3 Factores que afectan
la Corrosin 3.2.4 Clasificacin y Tipos de Corrosin 3.2.4.1 Corrosin
Uniforme 3.2.4.2 Corrosin Galvnica 3.2.4.3 Picaduras Pitting
3.2.4.4 Hendiduras (Crevices) 3.2.4.5 Ataque selectivo (Leaching)
3.2.4.6 Esfuerzos (Stress Corrosion Craking) 3.2.4.7 Corrosin
Intergranular 3.2.4.8 Erosin/Corrosin 3.2.4.9 Fatiga 3.2.4.10
Corrosin dulce o corrosin por CO2 3.2.4.11 Corrosin agria o
corrosin por H2S 3.2.4.12 Corrosin por oxgeno 3.2.4.13 Biolgica
3.2.5 Inhibidores de Corrosin 3.2.5.1 Clases de Inhibidores 3.2.6
Ensayos No Destructivos (END) 3.2.6.1 Objetivos de los ensayos
no
17 18 20 20 20 22 23 24 25 25 26 27 28 29 30 30 31 31 32 32
destructivos 3.2.6.2 Mtodos de ensayos no destructivos 3.2.7
Mecanismos de Corrosin 3.2.8 Anlisis referencial de jerarquizacin
de lneas y equipos de proceso del lazo 3.2.9 Sistema de Inspeccin
de Lazos para Confiabilidad Operacional (SILCO) 3.2.9.1 Objetivos
del SILCO 3.2.9.2 Alcance del SILCO 3.2.9.3 Variable SILCO 3.2.9.4
Ventana SILCO 3.2.9.5 Diseo de plan selectivo de inspeccin 38 39 39
39 41 37 33 35 36
IV
MARCO METODOLGICO 4.1 Tipo De Estudio De La Investigacin 4.2
Poblacin y Muestra 4.3 Recursos 4.3.1 Recursos Humanos 4.3.2
Recursos Materiales 4.4 Tcnicas y/o instrumentos de recoleccin de
datos 4.4.1 Revisin Documental 4.4.2 Observacin Directa no
Participante 4.4.3 Entrevistas no Estructuradas 4.5 Procedimiento
47 48 48 48 46 47 45 46
V
RESULTADOS 5.1 Descripcin de los Lazos de Corrosin establecidos
5.2 Jerarquizacin de los lazos PCJ-2 5.3 Determinacin de la mano de
obra, duracin y costos de las actividades de inspeccin 5.4 Anlisis
de los resultados 5.5 Plan de Mantenimiento para planta compresora
Jusepn 2 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
ANEXOS 102 104 105 106 92 94 51 89 89
LISTA DE TABLASN 3.1 3.2 3.3 3.4 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
5.9 5.10 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 5.19 Serie
galvnica Vs. fem. Rangos de Corrosin por CO2 Severidad de Corrosin
por H2S Matriz de criticidad para lneas y equipos de proceso de
lazo Valores operacionales para el Lazo - 1 Equipos estticos
correspondiente al PJ2 Lazo - 1 Lneas de proceso correspondiente al
PJ2 Lazo - 1 Valores operacionales para el Lazo - 2 Especificacin
de los Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 2 Especificacin de
las Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 2 Valores operacionales
para el Lazo - 3 Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de
Corrosin N 3 Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de
Corrosin N 3 Valores operacionales para PJ2 Lazo 4 Especificacin de
los Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 4 Especificacin de las
Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 4 Valores operacionales del
PJ2 Lazo 5 Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de
Corrosin N 5 Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de
Corrosin N 5 Valores operacionales para el PJ2 Lazo 6 Equipos
estticos correspondiente al PJ2 Lazo 6 Especificacin de las Lneas
de Proceso del Lazo de Corrosin N 6. Valores operacionales para el
PJ2 Lazo 7 Pg. 22 28 30 37 52 52 53 54 55 55 57 57 57 59 59 59 61
61 62 63 64 64 66
5.20 5.21 5.22 5.23 5.24 5.25 5.26 5.27 5.28 5.29 5.30 5.31 5.32
5.33 5.34 5.35 5.36 5.37 5.38 5.39 5.40 5.41 5.42 5.43
Equipos estticos para el PJ2 Lazo 7 Lneas de proceso para el
lazo de corrosin 7 Valores operacionales para PJ2 Lazo 8
Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 8.
Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 8
Valores operacionales para el PJ2 Lazo 9. Especificacin de los
Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 9 Especificacin de las
Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 9 Valores operacionales
para el PJ2 Lazo 10. Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo
de Corrosin N 10 Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de
Corrosin N 10. Valores operacionales para el PJ2 Lazo 11
Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 11
Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 11
Valores operacionales para el PJ2 Lazo 12 Especificacin de los
Equipos Estticos del Lazo de Corrosin N 12 Especificacin de las
Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 12 Valores operacionales
para el PJ2 Lazo 13 Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo
de Corrosin N 13 Valores operacionales para el PJ2 Lazo 14
Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 14
Valores operacionales para el PJ2 Lazo 15 Especificacin de las
Lneas de Proceso del Lazo de Corrosin N 15 Puntos inspeccionados
por perodo
66 67 68 69 69 71 71 72 73 74 74 76 76 77 79 79 80 82 82 84 85
86 87 96
LISTA DE FIGURAS
N 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Ubicacin
Geogrfica de PDVSA Jusepn, Distrito Furrial Diagrama de Flujo de
Proceso Complejo Operativo Jusepn Esquema de proceso compresores C1
y C2 de PCJ 2 Esquema de proceso compresores C-3 y C-4 de la PCJ 2
Corrosin uniforme Corrosin galvnica Corrosin por picaduras Corrosin
crevice Corrosin selectiva Corrosin SCC Corrosin intergranular
Corrosin erosin Corrosin por fatiga
Pg. 10 10 15 15 20 21 23 24 24 25 26 27 28 40 50 52 54 56 58 61
63 66 68
3.10 Flujograma de acciones SILCO 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7
5.8 5.9 Lazos de corrosin de la Planta Compresora Jusepn (PCJ-2)
Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 1 Diagrama
de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 2 Diagrama de
Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 3 Diagrama de Proceso
Simplificado del Lazo de Corrosin N 4 Diagrama de Proceso
Simplificado del Lazo de Corrosin N 5 Diagrama de Proceso
Simplificado del Lazo de Corrosin N 6 Diagrama de Proceso
Simplificado del Lazo de Corrosin N 7 Diagrama de Proceso
Simplificado del Lazo de Corrosin N 8
5.10 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 9
5.11 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 10
5.12 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 11
5.13 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 12
5.14 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 13
5.15 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 14
5.16 Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de Corrosin N 15
5.17 Resultados de la jerarquizacin de los lazos de corrosin de
PJ2
70 73 75 79 81 84 86 89
GRFICOS
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
Plan de inspeccin actual vs plan de inspeccin propuesto (Costos)
Plan de inspeccin actual vs plan de inspeccin propuesto (H-H)
Avance de inspeccin de PJ2 Puntos a inspeccionar Enero 2011 Puntos
a inspeccionar Septiembre 2011
91 92 95 99 101
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A B C Posiciones de medicin mediante ultrasonido en
tuberas y accesorios Formato para el anlisis de criticidad de lneas
y equipos de proceso Caractersticas ms resaltantes de los quince
(15) lazos de corrosin establecidos por la metodologa SILCO para la
Planta Compresora Jusepn 2 (PJ2) Anlisis cromatogrfico del Gas
Natural para PCJ 2 Resumen de circuitos PCJ 2 y codificacin de
isomtricos Caractersticas de los circuitos PJ2 cargados en SILCO
Isomtrico del circuito 001P2 Tabla de medicin de espesores circuito
001P2, inspeccin ao 2009 Tabla de medicin de espesores circuito
001P2, inspeccin ao 2007 Reporte SILCO: Espesores de retiro del
circuito 001P2 Reporte SILCO: Grfica de puntos del circuito
001P2
Pg. 107 108 112
D E F G H I J K
112 113 114 115 116 116 117 118
ANEXOS DIGITALIZADOS
Isomtricos de Planta Compresora Jusepn 2 Tablas de medicin de
espesores ao 2009 Tablas de medicin de espesores ao 2007 Reporte
SILCO: Espesores de retiro Grfica de puntos por circuito Puntos que
requieren medicin original Programacin Enero 2011 PJ2 Programacin
Septiembre 2011 PJ2
INTRODUCCIN
En la industria petrolera los daos causados por un problema de
corrosin pueden ser muy amplios, ya sea por la ruptura de una
pieza, fuga u otro, la reparacin de una falla, aparte del costo
inherente a la sustitucin de un tramo de tubera daado, hay que
tener en cuenta el dao causado al ambiente, muchas veces
irreversibles, puede provocar accidentes de importante magnitud, as
como el posible paro en la industria y los consiguientes problemas
de desabastecimiento que puede llegar a acarrear.
La Planta Compresora Jusepn 2 maneja un gas que contiene agentes
corrosivos como el sulfuro de hidrgeno (H2S) y el dixido de carbono
(CO2) presentes en las lneas y equipos, que en combinacin con el
agua que el gas arrastra, pueden originar la activacin de distintos
mecanismos de corrosin, provocando as problemas de degradacin por
corrosin interna en las lneas y equipos que conforman esta planta
compresora. Esta corrosin es resultado de las condiciones
operacionales del proceso. Por tal motivo es importante llevar un
control de las mismas a travs de un plan de inspeccin. Actualmente,
no se cuenta con ello por lo que las frecuencias de las
inspecciones implementadas no es la ptima y a su vez es difcil
estimar el tiempo de vida til de los equipos que conforman esta
planta, adems se debe tener en cuenta que todo esto se traduce en
costos.
Basado en lo anterior, el Departamento de Inspeccin y Control de
Corrosin de Equipos Estticos (ICCEE), de la Gerencia de
Mantenimiento de PDVSA Distrito Furrial, como una forma de
optimizar los recursos pone en marcha el presente proyecto a fin de
implementar el software llamado Sistema de Inspeccin de Lazos de
corrosin (SILCO), el cual combina las metodologas:
Lazos de Corrosin, Inspeccin Basada en Riesgos (IBR) y el
Sistema de Inspeccin en Marcha (SIEM), para realizar seguimiento de
las variables operacionales a manera de establecer frecuencias
ptimas de inspeccin de acuerdo a las condiciones operacionales y a
su vez estimar el tiempo de vida til de los equipos y lneas, este
sistema tambin permitir establecer los rangos de operacin as como
mantener una base de datos actualizada sobre la integridad mecnica
de las instalaciones.
La informacin para desarrollar la investigacin, se apoyar en la
documentacin acerca del proceso de la planta, historiales de
fallas, isomtricos, mediciones de espesores por ultrasonido y
visitas a la planta. La investigacin consiste bsicamente en
identificar las variables y determinar los mecanismos de corrosin
predominantes de acuerdo a los lazos de corrosin seleccionados, una
vez cargada toda la data en el sistema se podr monitorear cada lazo
con el fin de garantizar la confiabilidad de las instalaciones.
La estructura del informe se presenta de la siguiente manera: en
el captulo I se expone el problema, el captulo II contiene los
aspectos generales de PDVSA Jusepn, en el captulo III se presentan
las bases tericas de la investigacin, el captulo IV es el marco
metodolgico, en el captulo V se muestran los resultados y el plan
de mantenimiento para PJ2. Posteriormente se presentan las
conclusiones, recomendaciones y anexos que dan soporte de la
informacin obtenida.
2
CAPTULO I
EL PROBLEMA
Este captulo describe la problemtica y los objetivos que
persigue la investigacin que se emprende para implementar SILCO en
PJ2 de Jusepn.
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
PDVSA, como empresa dedicada a la exploracin y produccin de
energa, necesita establecer lneas de transferencia de gas y crudo
hacia los distintos Centros de Operacin que conforman la geografa
nacional; normalmente, estos productos dependiendo de su
procedencia, contienen impurezas que influyen en la corrosin de los
materiales y en las propiedades de los productos tratados.
La corrosin tiene efectos no deseados como fugas y fallas que
traen como consecuencia paradas de plantas no programadas que se
traducen en costos elevados, e incluso pueden provocar accidentes
fatales y daos al ambiente, razn por la cual resulta necesario que
la empresa aproveche las bondades de la tecnologa, para desarrollar
proyectos que contribuyan a mantener bajo control y reducir en lo
posible los efectos negativos que se desprenden de la corrosin.
En la Planta Compresora 2 ubicada en el Complejo Operacional
Jusepn de PDVSA, se maneja un flujo de gas de aproximadamente 20
MMPCND compuesto bsicamente por CO2 y H2S que al hacer contacto con
el agua se
convierte en un agente altamente corrosivo y en esta instalacin
no se inyecta actualmente algn producto para tratamiento qumico que
minimice este problema. Adems la frecuencia de inspeccin sistemtica
establecida es bianual para todas las plantas que conforman el
complejo sin considerar la condicin de las mismas, adicionalmente
no se tiene al alcance informacin suficiente sobre los equipos ni
registros histricos sobre los mantenimientos y fallas ocurridas en
dicha planta. De esto se deriva que el tiempo de vida til remanente
de las lneas no se puede determinar, as como la frecuencia ptima
para realizar las inspecciones acorde a la criticidad de los
equipos y lneas de transferencia, todo esto acarrea mayor cantidad
de mantenimientos correctivos efectuados y por ende se generan
mayores costos.
De acuerdo a lo anteriormente expuesto, el Departamento de
Inspeccin y Control de Corrosin de Equipos Estticos (ICCEE),
adscrito a la Gerencia de Mantenimiento, en bsqueda de mejorar la
utilizacin de los recursos propone facilitar el seguimiento de las
condiciones operacionales mediante la definicin de lazos de
corrosin, circuitos y puntos de control para predecir fallas y
desviaciones en los mismos. De esta manera, se podr optimizar la
frecuencia de las inspecciones y garantizar la confiabilidad en las
instalaciones de las plantas a evaluar, por lo cual emprendi la
presente investigacin proponiendo aplicar el Sistema de Inspeccin
de Lazos de Corrosin (SILCO), el cual ha sido implementado con xito
en otras instalaciones de PDVSA. SILCO es un software que sirve de
herramienta para la predictibilidad de corrosin interna, que
combina las metodologas: Lazos de Corrosin, Inspeccin Basada en
Riesgos (IBR) y el Sistema de Inspeccin en Marcha (SIEM),
utilizados para planes de inspeccin y mantener bajo monitoreo las
variables operacionales que necesiten ser evaluadas.
4
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
Para llevar a cabo el estudio planteado se formularon los
objetivos siguientes:
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Disear un Sistema de Mantenimiento para la Planta Compresora PJ2
del Complejo Operacional Jusepn basado en el Sistema de Inspeccin
de Lazos para Confiabilidad Operacional (SILCO) de Petrleos de
Venezuela, S.A., Distrito Furrial.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS:
1. Identificar
las
variables
operacionales
y
corrosivas
de
las
instalaciones. 2. Establecer los lazos y circuitos de corrosin.
3. Determinar los mecanismos de degradacin que afectan las lneas y
equipos de las plantas. 4. Clasificar los Lazos de Corrosin basado
en el anlisis referencial de jerarquizacin (anlisis de criticidad).
5. Calcular la frecuencia ptima de inspeccin para cada punto de
control de acuerdo a su condicin mediante el software SILCO. 6.
Determinacin de mano de obra, recursos, duracin y costos de las
actividades de inspeccin. 7. Programacin de las actividades de
inspeccin para la Planta Compresora PJ2 basado en SILCO.
5
1.3 ALCANCE El estudio se realizar en el Departamento Inspeccin
y Control de Corrosin de Equipos Estticos y contempla la descripcin
de los lazos de corrosin establecidos en la planta compresora PJ2
desde las facilidades de entrada, compresin y facilidades de
salida, incluyendo los sistemas de alivio y venteo, drenaje y gas
combustible de la planta. En estas se estudian las caractersticas y
variables del proceso de compresin, mecanismos de corrosin,
especificaciones de equipos y lneas, verificacin de isometras,
tablas de mediciones de ultrasonido y asignacin de cdigos para uso
en el sistema de Inspeccin de Lazos de Corrosin para
Confiabilidad
Operacional.
1.4 LIMITACIONES
Los inconvenientes que se presentan durante la realizacin del
proyecto se deben a la falta de equipos computadores, lo cual
retrasa el proceso de obtencin de informacin, redaccin del informe
y carga de data. Otra limitacin encontrada es precisamente la falta
de documentacin de historiales de fallas y especificaciones tcnicas
de los equipos que forman parte de las instalaciones de la planta,
este es precisamente uno de los motivos por los cuales se emprende
la presente investigacin.
1.5 JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
La ejecucin del proyecto permitir a la Gerencia de Mantenimiento
programar las inspecciones por puntos de control de los equipos y
lneas de acuerdo a su condicin mecnica y monitoreo de variables
operacionales con el propsito de realizar las acciones oportunas al
costo ptimo y estudios necesarios segn sea el tipo de falla, para
reducir los mantenimientos
6
correctivos que generan riesgos operacionales y costos mayores
por concepto de paradas de plantas.
La aplicacin del software SILCO permitir estimar el
comportamiento de las velocidades de corrosin de las lneas y
equipos de la Planta Compresora 2 del Complejo Operacional Jusepn,
con lo cual se podr contar un monitoreo de las condiciones de las
mismas, adems definir rangos recomendados de operacin para evitar
la prdida de material y/o propiedades mecnicas, se podr determinar
la vida til de los equipos y las lneas de proceso y gracias a esto
se obtendr una data actualizada, por tanto la operacin de estas
instalaciones aumentar la confiabilidad y productividad.
7
CAPTULO II GENERALIDADES DE LA EMPRESA
En este captulo se abordarn aspectos relevantes como; ubicacin,
antecedentes, misin, visin, polticas de calidad, objetivos,
estructuras organizativas, tanto de la empresa como de la Gerencia
donde se realiza el trabajo de investigacin.
2.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA
Petrleos de Venezuela, S.A. (PDVSA) fue constituida como empresa
del Estado Venezolano en el ao 1.976. Desde entonces, se ha
convertido en una de las corporaciones energticas ms importantes
del mundo, siendo la Casa Matriz que se encarga del desarrollo de
la industria petrolera, petroqumica y carbonfera.
PDVSA est orientada a planificar, coordinar, supervisar y
controlar las actividades operativas de sus divisiones; tanto a
nivel nacional como internacional, con el fin de motorizar el
desarrollo armnico del pas, afianzar el uso soberano de los
recursos, potenciar el desarrollo endgeno y propiciar una
existencia digna y provechosa para el pueblo venezolano.
Desde sus inicios, PDVSA estuvo encaminada hacia la produccin de
sedimentos para la exportacin y actualmente ocupa una destacada
posicin entre los refinadores mundiales y la red de manufactura.
Adems; realiza actividades en las reas de petroqumica, investigacin
y desarrollo
tecnolgico, educacin y adiestramiento en sectores vinculados con
la industria energtica.
Para la comercializacin de los productos, petrleos y derivados;
PDVSA forma parte de la Organizacin de Pases Exportadores de
Petrleo (OPEP), donde se asigna una cuota determinada para colocar
productos finales en mercados internacionales. Asegura la capacidad
de las refineras en Venezuela, la exportacin de crudo y la
capacidad de las refineras venezolanas en el exterior.
En la actualidad; tambin se encarga de la comercializacin de
otros productos como Carbn, Gases Combustibles y Orimulsin, y como
resultado del cambio de patrn de depuracin y la modernizacin de las
refineras, se purifica buena parte de los residuales y un gran
volumen de crudos pesados y extrapesados.
2.2 UBICACIN DE LA EMPRESA
Petrleos de Venezuela S.A. (PDVSA) est presente a lo largo y
ancho de la geografa nacional, encontrndose en los estados: Falcn,
Zulia, Lara, Barinas, Anzotegui, Monagas, Sucre, entre otros.
Para el mejor desarrollo y gestin la Corporacin Energtica
Venezolana cuenta con PDVSA Exploracin y Produccin (E&P), la
cual est dividida de la siguiente manera: Divisin Oriente, Divisin
Occidente y Divisin Centro Sur.
La Divisin Oriente en particular, dispone de diversas reas
operacionales que se subdividen en distritos operacionales, entre
los cuales se encuentran los distritos: Anaco, Costa Afuera, Punta
de Mata, Furrial y San Tom.
9
La empresa donde se llev a cabo el proyecto pertenece al
Distrito Furrial; el cual abarca todos los campos petroleros
ubicados en el noroeste del estado Monagas. El rea de estudio se
encuentra en el Complejo Jusepn, ubicado en las inmediaciones de la
poblacin de Jusepn (ver figura 2.1). Este complejo est formado por
las siguientes unidades: La Planta de Recuperacin Secundaria de
Oriente (RESOR), Planta de Extraccin de Lquidos Jusepn (antigua
ACOGAS), Planta de Tratamiento Sistema de Agua Efluente Norte
(SAEN), Sistema Deshidratador de Crudo, Tanque de Estabilizacin,
siete (7) Mdulos de Produccin ubicados en la Estacin Principal
Jusepn y el Mdulo Adicional JOM (Jusepn-Orocual-Manresa), Planta
Recuperadora de Vapor (REVA) integrada por cuatro (4) unidades
(RV-1, 2, 3 y 4) y la Planta Compresora Jusepn integrada nueve (9)
unidades compresoras modulares PC-JUS-2, 6, 8, 9,10,43 y MP-JUS-3,
4 y 5.
Figura 2.1: Ubicacin Geogrfica de PDVSA Jusepn, Distrito
FurrialFuente: Intranet www.PDVSA.com.ve
10
2.3 VISIN DE LA GERENCIA DE MANTENIMIENTO
Ser una organizacin lder mundial por su excelencia en el
mantenimiento de equipos e instalaciones de la industria
petrolera.
2.4 MISIN DE LA GERENCIA DE MANTENIMIENTO
Mantener los equipos e instalaciones ubicadas en el Distrito
Norte de la Divisin Oriente, en forma confiable y segura, mediante
la aplicacin de las mejores prcticas de mantenimiento clase
mundial, con trabajadores altamente capacitados y motivados, con
responsabilidad social, en armona con el medio ambiente y
contribuyendo a la creacin del mximo valor para el accionista.
2.5 POLTICA DE LA CALIDAD DE LA GERENCIA DE MANTENIMIENTO
Planificar, Programar y Ejecutar el mantenimiento de los equipos
e instalaciones del Distrito Norte de la Divisin Oriente, basado en
su condicin, con personal altamente calificado, mejorando
continuamente los procesos y prestando un servicio en forma segura,
al menor costo y de calidad, a fin de lograr la satisfaccin de los
clientes.
2.6 DESCRIPCIN DEL COMPLEJO OPERACIONAL JUSEPN
En este centro operativo se procesan cuatrocientos cincuenta mil
barriles por da (450 MBPD) de crudos livianos y medianos
provenientes de los yacimientos del campo el Furrial. La explotacin
de los yacimientos de este campo trae asociado a la produccin de
crudo un volumen de gas, el cual es separado en la Estacin
Principal Jusepn, donde operan siete mdulos de
11
produccin y un mdulo adicional conocido como JOM
(Jusepn-OrocualManresa). El gas separado en la Estacin Principal
JUSEPIN es comprimido en el Centro Operativo JUSEPIN el cual est
constituido por nueve (9) plantas compresoras y cuatro (4) plantas
recuperadoras de vapor, las cuales suman una capacidad operacional
de 460 MMPCND y una capacidad instalada de 500 MMPCND.
Figura 2.2: Diagrama de Flujo de Proceso Complejo Operativo
JUSEPIN. Fuente: Manual de Contextos Operacionales de las
Instalaciones de PDVSA, Dtto. Norte.
12
El proceso de compresin est definido para realizar la separacin
de los lquidos del gas, depuracin, enfriamiento, tratamiento qumico
y compresin del gas a tres (3) niveles de presin. En la primera
etapa la presin se eleva hasta 120 psi, en la segunda hasta 500 psi
y en la ltima etapa hasta 1300 psi.
El sistema de compresin de gas est compuesto por los siguientes
sistemas principales: Compresin de Alta: Compresin de Media: 500 a
1300 Lppcm. 100 a 1300 Lppcm. PC-JUS-6.
PC-JUS-8 (Operada y Mantenida por HANOVER). PC-JUS-9 (Operada y
Mantenida por WILPRO). MINIPLANTAS 120 a 1300 Lppcm. JUS-10
(Operada y Mantenida por HANOVER). 40 a 120 Lppcm. PC-JUS-2A. 120 a
1300 Lppcm. PC-JUS-2B.
Compresin de Baja:
El gas antes de entrar a las etapas de compresin, pasa primero
por un separador general de succin (SG) donde se separan los
lquidos de arrastre del gas, luego pasa por una etapa de depuracin
interetapas (DG), el gas descargado por estas unidades es enviado
hacia la etapa de enfriamiento, luego el gas es comprimido y
descargado por las plantas compresoras aproximadamente a 1300
Lppcm, es transferido hacia la succin de la Planta de Extraccin
JUSEPIN (Antiguo Acogas) y hacia Muscar, donde es reprocesado para
su posterior uso (Ver figura 2.2).
13
2.6.1 CARACTERSTICAS DE LAS INSTALACIONES A EVALUAR Para efectos
del proyecto se evala la Planta Compresora Jusepn 2.
2.6.1.1 Planta Compresora JUSEPIN 2 (PCJ-2) Est constituida por
cuatro unidades compresoras: C-1, C-2, C-3 y C-4, con compresores
reciprocantes. A las unidades C-1 y C-2 entra gas de baja presin
procedente de los Mdulos de Produccin, con un flujo de
aproximadamente 20 MMPCND en cada una. En la primera etapa la
presin se eleva desde 40 hasta 80 psi, y en la segunda hasta 120
psi. El gas antes de entrar a estas unidades, pasa por el depurador
general de succin DG02, donde se separan los lquidos de arrastre
del gas. Cada unidad est provista de un depurador general de
succin, uno interetapa DII y uno de descarga DD, adems de un
enfriador tipo ventilador cuyo arreglo provee enfriamiento al gas
de proceso, al agua del motor y al agua para enfriamiento del
aceite. El gas descargado, una vez enfriado y depurado, es enviado
hacia las Miniplantas Compresoras JUSEPIN 3, 4 y 5 a los
compresores C-3 y C-4 de PCJ-2. (Ver figura 2.3). A las unidades
C-3 y C-4 entra gas de media presin (120 psig) procedente del campo
Boquern, con un flujo de aproximadamente 10 MMPCND. Estas unidades
constan de tres etapas de compresin (ver figura 2.4). En la primera
etapa, la presin del gas se eleva hasta 360 psig, en la segunda a
680 psig y en la tercera hasta 1300 psig. Cada unidad est provista
de un depurador de succin DS, dos depuradores interetapas DII y
DIII, respectivamente y un depurador de descarga DD, adems del
enfriador. El gas descargado por estas unidades es enviado a PDVSA
Gas.
14
1era. Etapa40 psig 100 F 10 MMPCNDDS
2da. Etapa80 psig 120 FDII
80 psig 175 F 20 MMPCND 40 psig
120 psig 150 F
DG02
Enfriador
DD
Hacia Miniplantas Compresoras 3, 4, 5 o a los compresores C3 y
C4 de PCJ-2
10 MMPCND A la otra unidad compresora.
Figura 2.3: Esquema de proceso compresores C1 y C2 de PCJ 2.
Fuente: Manual de Contextos Operacionales de las Instalaciones de
PDVSA, Dtto. Norte.
1era. Etapa120 psig 110 FDII DS
2da. Etapa
360 psig 100 F
10 MMPCND 120 psig 360 psig 170 F 680 psig 110 F
Enfriador680 psig 180 F
3era. EtapaDIII
1300 psig 200 F
1300 psig 120 FHacia Transferencia DD
Figura 2.4: Esquema de proceso compresores C-3 y C-4 de la PCJ
2. Fuente: Manual de Contextos Operacionales de las Instalaciones
de PDVSA, Dtto. Norte.
15
CAPTULO lll MARCO TERICO
3.1 ANTECEDENTES
Garca, H (2006). Este trabajo consisti en la aplicacin de la
tcnica de los lazos de corrosin la cual se puede definir como una
filosofa basada en control de riesgo y condiciones o un sistema de
mantenimiento preventivo dedicado a controlar los mecanismos de
degradacin de las unidades de proceso de la industria petrolera,
con la finalidad de optimizar el funcionamiento de los equipos
mejora la frecuencia de inspeccin y disminuir los costos de
mantenimiento e inspeccin de las plantas.
Martnez, C (2006). Realiz un proyecto de anlisis de la
influencia de las variables operacionales y factores que generan
corrosin interna en la Planta Compresora Jusepn 2 (PJ2), PDVSA,
Distrito Norte, para predecir y prevenir posibles fallas por
corrosin interna en las lneas de proceso y equipos estticos de la
planta. Se seleccionaron once secciones o lazos de corrosin
considerando los criterios de similitud operacional, material de
fabricacin y tipo de fluido en servicio. Se estudiaron tres
sistemas auxiliares: drenaje, venteo y gas combustible. La
informacin obtenida en informes del departamento de procesos; de
los P&ID y entrevistas al personal; mostr el comportamiento de
las condiciones operacionales con los factores que propician la
corrosin y que los mecanismos de corrosin que pueden suscitarse en
cada lazo y sistema de la PJ2 son por H 2S y por CO2, siendo ste
predominante.
3.2 BASES TERICAS
3.2.1 CORROSIN La corrosin es definida como la destruccin o
deterioro de un material (generalmente metales o aleaciones) debido
a su reaccin con el medio ambiente al cual esta expuesto. Siempre
que la corrosin est originada por una reaccin qumica (oxidacin), la
velocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida de la
Temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las
propiedades de los metales en cuestin. Los ms conocidos son las
alteraciones qumicas de los metales a causa del aire, como la
herrumbre del hierro y el acero o la formacin de ptina verde en el
cobre y sus aleaciones (bronce, latn). Los efectos corrosivos sobre
los materiales se manifiestan de diversas maneras: ataque qumico,
prdida de peso, desgaste, agrietamiento, reduccin de las
propiedades mecnicas, ampollamiento y decoloracin.
3.2.2 CARACTERSTICAS DE LA CORROSIN Son reacciones que ocurren
en regiones plenamente identificadas, llamadas andicas y catdicas.
Reaccin andica es una reaccin de oxidacin, la cual libera
electrones que se dirigen a la regin catdica, aumentando as la
valencia o produccin de electrones. Es un proceso que slo ocurre en
presencia de un electrolito. En la regin andica se produce la
disolucin del metal (corrosin). En la reaccin catdica se produce la
inmunidad del metal, consiste en la disminucin de valencia o
consumo de electrones.
17
3.2.3 FACTORES QUE AFECTAN LA CORROSIN Entre los factores
tenemos:
- Temperatura: La velocidad de corrosin es directamente
proporcional a la temperatura, tiende a aumentar con el incremento
de la temperatura.
La temperatura juega un doble proceso de deterioro, por un lado
su incremento proporciona la movilidad de las molculas facilitando
el transporte de sustancias, por su disminucin puede dar lugar a
condensaciones que, a su vez, pueden producir incrementos locales
importantes del contenido de humedad del material. Adems la
cantidad absoluta de vapor de agua en la atmsfera vara con la
temperatura.
- Concentracin: La concentracin de la corriente puede tener
efectos importantes sobre las velocidades de corrosin, ya que al
cambiar constantemente es ms difcil la prediccin de los grados de
corrosin.
- Efecto del oxgeno disuelto: Para que un metal sufra corrosin
apreciable en agua neutra o casi neutra, a temperaturas ordinarias,
es necesario la presencia de oxgeno (O2) disuelto en agua saturada
con aire. La velocidad de corrosin del hierro es proporcional a la
concentracin de oxgeno.
En ausencia del oxgeno disuelto, la velocidad de corrosin a
temperatura ambiente es inapreciable tanto para el hierro puro como
para el acero.
18
-
Velocidad: Un aumento de la velocidad del movimiento relativo
entre una solucin corrosiva y una superficie metlica tiende a
acelerar la corrosin, debido a la rapidez con que los productos
qumicos corrosivos llegan a la superficie que se corroe, y a la
mayor rapidez con que los productos de la corrosin podran
acumularse en la superficie y disminuir la corrosin.
Mientras mayor sea la velocidad sern ms delgadas las pelculas a
travs de las cuales deben penetrar las sustancias corrosivas y por
las cuales se tiende a difundir los productos de corrosin, que son
solubles.
Se produce resistencia a la corrosin, debido a la acumulacin de
capas de productos de corrosin insolubles en la superficie del
metal, el efecto de la alta velocidad puede evitar su formacin
normal o retirarlos despus que se forman.
- Pelculas: Las impurezas en una corriente pueden actuar como
inhibidor y retrasar en realidad la corrosin. Al retirar estas
impurezas por algn cambio de proceso, el resultado puede ser un
aumento resaltante en el proceso de corrosin.
Las impurezas en un material corrosivo pueden ser tanto buenas
como malas desde el punto de vista de la corrosin, y sus efectos
son variados y complejos. Por supuesto, otras impurezas pueden
tener efectos perjudiciales sobre los materiales.
Iniciado el proceso de corrosin, su avance puede ser controlado
con mucha frecuencia, por la naturaleza de las pelculas, como las
pasivas que se forman o acumulan en la superficie del metal.
19
- PH de la solucin: La velocidad de corrosin en la mayora de los
metales es afectada por el pH, el efecto vara segn la combinacin
del metal y del ambiente.
3.2.4 CLASIFICACIN Y TIPOS DE CORROSIN La corrosin ha sido
clasificada de diferentes maneras. Un mtodo la divide en corrosin
por combinacin directa u oxidacin y corrosin electroqumica, y otro
la divide en corrosin hmeda y seca. Sin embargo Fontana, indica la
conveniencia de clasificar la corrosin de acuerdo a la forma en que
se manifiesta, obtenindose bajo este criterio, la siguiente
clasificacin:
3.2.4.1 Corrosin Uniforme: Es la ms comn y menos peligrosa,
caracterizada por un ataque y desgaste parejo del metal hasta que
ocurre la fuga/falla. Es ms fcil de monitorear y predecir la vida
remanente de los equipos afectados, mediante ensayos de corrosin.
Sin embargo, es la que genera mayores cantidades de prdida de metal
(ver figura 3.1).
Figura 3.1: Corrosin uniforme. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Se previene a travs de la seleccin apropiada de materiales, uso
de pinturas, inhibidores de corrosin, etc.
3.2.4.2 Corrosin Galvnica: Se origina entre dos metales de
diferente actividad qumica (diferente potencial, fuerza
electromotriz), conectados
20
mediante un conductor metlico o por contacto directo entre ellos
o entre distintas zonas de un mismo metal, en presencia de un
electrolito o ambiente corrosivo (ver figura 3.2).
Figura 3.2: Corrosin galvnica. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Factores que influyen en la corrosin galvnica.
-
Tiempo: La diferencia de potencial generado por el acople
galvnico puede cambiar con el tiempo.
-
Ambiente: La humedad atmosfrica juega un papel muy importante.
Diferencias entre ambientes.
-
Distancia: Generalmente la corrosin galvnica es ms severa cerca
de las juntas y el ataque disminuye a medida que se aleja de
ellas.
-
rea: La relacin de rea es quizs el segundo factor ms importante,
mientras menor sea el rea o superficie andica o activa, en
comparacin con el rea del metal noble o catdico, mayor ser la
densidad de la corriente de corrosin y mayor la velocidad de
corrosin del metal andico. Esta relacin se define:
rea Catdica 1 Desfavorable rea Andica
(Ecuacin 3.1)
rea Catdica 1 Favorable rea Andica
(Ecuacin 3.2)
21
Tabla 3.1: Serie galvnica Vs. fem.
Fuente: Curso de corrosin CELADE.
Para la prevencin de este tipo de corrosin se deber: Seleccionar
metales o aleaciones cercanos en la serie galvnica. Evitar la
relacin desfavorable nodo pequeo/ctodo grande. De ser posible,
aislar elctricamente los metales/aleaciones que van a estar en
contacto. Evitar el uso de uniones roscadas entre metales
diferentes. Aplicar pinturas anticorrosivas protectoras.
3.2.4.3 Picaduras Pitting: Es uno de los tipos de corrosin ms
agresivos. Se manifiesta como ataque localizado intenso y la
falla/fuga ocurre de manera repentina, sin prdida significativa de
material, es difcil de detectar y cuantificar. Se observan puntos
aislados cubiertos con productos de corrosin, bajo los cuales se ha
propagado una perforacin y son ms comunes en aleaciones que poseen
una capa invisible, adherente y resistente a la corrosin (pelculas
pasivas), tales como los aceros inoxidables austenticos y el
aluminio (ver figura 3.3).
22
Figura 3.3: Corrosin por picaduras. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Mtodos de control: - Inhibidores de corrosin. - Pinturas -
Revestimientos.
3.2.4.4 Hendiduras (Crevices): El ataque es muy similar al de
las picaduras. Ocurre debido a la presencia de celdas de
concentracin de oxigeno (aireacin diferencial), presentes en reas
muy confinadas, que favorecen el estancamiento del fluido, debajo
de depsitos de slidos, tales como en las superficies de las
empacaduras de las uniones bridadas, en las juntas solapadas y en
ensamblajes de tornillos/tuercas o en remaches (ver figura
3.4).
Mtodos para prevenir la corrosin por hendiduras: - Utilizar
empacaduras slidas, no absorbentes de humedad (tefln, metlicas). -
Usar juntas soldadas en lugar de remachadas. - Especificar
penetracin completa en las soldaduras y evitar juntas punteadas. -
Evitar sitios de estancamiento del fluido y acumulacin de slidos
extraos. - Instalar drenajes adecuados en recipientes y
equipos.
23
Figura 3.4: Corrosin crevice. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
3.2.4.5 Ataque selectivo (Leaching): Es un proceso de seleccin
en el cual uno de los elementos de una aleacin slida es removido
(ver figura 3.5).
Figura 3.5: Corrosin selectiva. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Para prevenir la corrosin se deber: - Utilizar latones con
contenido de cinc inferior a 15% y/o aleaciones de latn inhibidas,
tales como admiralty metal y elementos como estao y pequeas
adiciones de antimonio y fsforo (entre 0.02% y 0.05%) u otras
aleaciones que no contengan cinc (cobre, nquel, bronces, etc). - En
el caso de hierro fundido, se recomienda emplear hierro dctil y
hierro maleable, pues la forma y disposicin del grafito, los hacen
prcticamente inmunes a este tipo de ataque selectivo.
24
3.2.4.6 Esfuerzos (Stress Corrosion Craking): Es un proceso de
corrosin en el cual el material est sometido a esfuerzos,
generalmente tensin y se fractura en presencia de un medio
corrosivo. Las fallas ocurren repentinamente, de modo frgil, sin
deformacin, desgaste ni prdida de peso y suelen ser prematuras, muy
costosas y aveces, catastrficas (ver figura 3.6).
Figura 3.6: Corrosin SCC. Fuente: http:materias.fi.uba.ar/
Mtodos de control: Reducir los esfuerzos. Ej.: cabillas.
Eliminar contaminantes crticos (humedad, CO2, H2S, etc). Uso de
inhibidores de corrosin. Uso de revestimientos.
3.2.4.7 Corrosin Intergranular: Consiste en un ataque localizado
en los lmites o bordes de los granos de la microestructura
cristalina de una aleacin. No se aprecia visualmente de manera
significativa, pero este tipo de corrosin reduce drsticamente las
propiedades mecnicas de la aleacin, sin desgaste apreciable (ver
figura 3.7).
25
Figura 3.7: Corrosin intergranular. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Mtodos de control: Tratamientos trmicos. Materiales con
elementos estabilizadores de carburos tales como columbio +
tantalio, titanio. Aceros con contenido de carbono < 0.03%.
3.2.4.8 Erosin/Corrosin: Es el dao severo en las aleaciones,
originado por la accin conjunta y movimiento relativo del ambiente
corrosivo y la superficie metlica, acelerado por la accin fsica de
desgaste y prdida de material, por efecto de la velocidad del
fluido. Su apariencia fsica se caracteriza por la presencia de
ranuras, surcos, canales en las superficies metlicas, orientados en
la direccin del fluido (ver figura 3.8).
Para prevenir este tipo de corrosin se deber: Seleccionar
apropiadamente los materiales metlicos y los no metlicos. Utilizar
revestimientos y con duros depositados con soldadura reforzados de
con
elastmeros
refractarios
monolticos,
fibras/agujas metlicas. Reducir la agresividad del ambiente
(control de contaminantes como O2, Cl-, H2S, etc.).
26
-
Mejorar el diseo metlico y de proceso: mejorando la geometra
global del sistema; evitando cambios bruscos de velocidad, caudal
del fluido y controlando su rgimen (laminar en lugar de
turbulento); aumentando el espesor del material en zonas crticas;
instalando insertos en los extremos de la entrada de la tubera
de
intercambiadores de calor.
Figura 3.8: Corrosin erosin. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
3.2.4.9 Fatiga: Se caracteriza por la reduccin significativa del
lmite de resistencia a la fatiga de una aleacin, debido al efecto
del ambiente corrosivo al cual est expuesto (ver figura 3.9).
Para controlar la corrosin por fatiga se deber: Utilizar
tratamientos trmicos superficiales que generan capas muy finas
endurecidas sobre la superficie del metal para aumentar la
resistencia a la fatiga. Reducir la magnitud de los esfuerzos
cclicos aplicados y reducir la agresividad del ambiente corrosivo.
Controlar e inspeccionar la calidad de los procesos de fabricacin,
maquinado y de acabado superficial. Una superficie pulida es mucho
ms resistente a la fatiga que una rugosa.
27
-
Aplicar revestimientos electrolticos sobre la superficie metlica
(cromado, niquelado, etc.).
Figura 3.9: Corrosin por fatiga. Fuente:
http:materias.fi.uba.ar/
Adicionalmente la American Petroleum Institute, cita cuatro
formas de corrosin comunes en la industria de petrleo y gas:
3.2.4.10 Corrosin dulce o corrosin por CO2: El Dixido de Carbono
(CO2) disuelto en agua corroe el acero al carbono. Si el vapor de
agua condensa en las tuberas o lneas de flujo, el cido carbnico (N
2CO3) formado produce corrosin por picaduras en el metal expuesto.
La porcin desde una cierta profundidad hacia la tubera de produccin
y las lneas de flujo de superficie son ms susceptibles a este tipo
de corrosin. Para aceros al carbono y de baja aleaciones, a
temperaturas por debajo de 350 F existe corrosin activa por CO2
bajo los rangos siguientes:Tabla 3.2: Rangos de Corrosin por
CO2.
PpCO2 (Psi) 30
Caracterstica Levemente corrosivo Moderadamente corrosivo
Severa
Fuente: Curso de corrosin CELADE.
28
Por otra parte, el incremento de la temperatura eleva la tasa de
corrosin hasta el punto donde el CO2 es vaporizado. El ataque a la
superficie del metal por medio de este fenmeno de corrosin puede
presentarse en tres tipos:
-
Tipo I: La corrosin es homognea y ocurre tpicamente por debajo
de los 60 C (140 F) a pH menores de 5 mpy. La disolucin del hierro
es pobre y por ende el producto de corrosin no cubre enteramente la
superficie; la adhesin de este producto a la superficie metlica no
es muy buena, facilitando la remocin de la misma por el fluido en
movimiento.
-
Tipo II: La corrosin es localizada y ocurre tpicamente alrededor
de los 100 C (212 F), aqu la tasa de corrosin es mayor y se
observan picaduras en el metal. La capa de carbonato de hierro
formada, es porosa y heterognea lo que produce la formacin de
picaduras.
-
Tipo III: Ocurre a temperaturas superiores a 150 C (302 F), la
corrosin disminuye dado la formacin de una capa de carbonato de
hierro homognea, adherente y de buenas propiedades mecnicas, lo
cual disminuye la disolucin del hierro.
3.2.4.11 Corrosin agria o corrosin por H2S: El Sulfuro de
Hidrgeno (H2S) disuelto en agua, a partir de niveles muy bajos,
puede crear un ambiente sumamente corrosivo. Este ataque esta
caracterizado por la formacin de una capa de Sulfuro de Hierro
negro sobre la superficie metlica, la cual es conocida como
corrosin general por H2S.
29
Tabla 3.3: Severidad de Corrosin por H2S.Condicin Severidad segn
Nace MR-0175 Baja probabilidad de Corrosin por H2S
PpH2S < 0,0125
0.015 < PpH2S < 0.05
Susceptible a Agrietamiento por Hidrogeno
0.05 < PpH2S 0.10
Corrosin General
Fuente: Curso de corrosin CELADE.
3.2.4.12 Corrosin por oxgeno: Ocurre cuando el oxgeno est
disuelto en agua, lo cual incrementa muy rpido la velocidad de
corrosin. En un sistema de inyeccin de agua, el aire puede entrar
en la corriente del fluido en muchas partes del sistema. En pozos
productores, este tipo de corrosin es causado usualmente cuando el
aire entra en el anillo entre el revestidor y la tubera de
produccin.
3.2.4.13 Biolgica: El metal o aleacin se deteriora debido a
procesos de corrosin, los cuales ocurren directa o indirectamente,
como resultado de la actividad de organismos vivos (bacterias,
algas, caracoles, etc.).
Estos organismos viven y se reproducen en ambientes de pH
variables entre 2 y 11, temperaturas desde 5 a 75 C y presiones tan
elevadas de 1000 Kg/cm2, en ambientes tales como suelos, agua
natural y salada, sedimentos, productos petroleros y fluidos
rompedores de emulsiones.
Los microorganismos podran ser clasificados en dos grandes
familias:
30
-
Bacterias aerbicas que requieren la presencia de oxgeno para
reproducirse.
-
Bacterias anaerbicas, las cuales se reproducen y viven en
ausencia de oxgeno. Las ms conocidas son las BSR o Bacterias
Sulfatos Reductoras, capaces de reducir los iones sulfatos o
sulfitos presentes en el agua a iones sulfuro, resultandoH2S como
subproducto. Se nutren de: carbn, nitrgeno y fsforo.
Para prevenir leste tipo de dao se deber: - Utilizar biocidas,
tales como el cloro gaseoso o compuestos clorados, hipoclorito de
sodio, NaOCl usado en sistemas de agua de enfriamiento con agua
salada, en agua dulce, etc.). - Usar sustancias venenosas como las
sales cuaternarias de amonio, pinturas con compuestos de cobre para
el control biolgico (para evitar el taponamiento o fouling en
equipos y componentes), tales como algas y caracoles. - Utilizar
revestimientos y proteccin catdica. - Evitar acumulacin de slidos y
condiciones anaerbicas,
manteniendo limpia las superficies.
3.2.5 INHIBIDORES DE CORROSIN
Se definen inhibidores de corrosin como todas aquellas
sustancias qumicas que adicionadas al medio corrosivo en pequeas
cantidades producen una disminucin sensible de la velocidad de
corrosin.
3.2.5.1 Clases de Inhibidores
Existen muchos tipos y composiciones de inhibidores. La mayora
han sido desarrollados por experimentacin emprica y muchos estn
patentados sin
31
conocerse su composicin exacta. Por estas razones, los
mecanismos de operacin de los inhibidores no se conocen
completamente. Bsicamente existen 5 grupos: Inhibidores de tipo
absorcin. Inhibidores que retardan evolucin de hidrgeno.
Depuradores (scavengers). Oxidantes o pasivadores. Inhibidores del
tipo fase- vapor.
3.2.6 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)
En trminos mas generales posibles, un mtodo de ensayo no
destructivo (END) consiste en aplicar un campo de energa o un medio
de prueba a la pieza o material bajo ensayo, detectar las
modificaciones sufridas en el campo de energa o medio de prueba en
su interaccin con la pieza o material, evaluar el significado de
dichas modificaciones y, finalmente, relacionarlas con la presencia
de discontinuidades, variaciones de
descomposicin, estructura y/o propiedades.
3.2.6.1 Objetivos de los ensayos no destructivos
Los END son mtodos que permiten detectar y evaluar
discontinuidades, estructuras o propiedades de materiales,
componentes o piezas, sin modificar sus condiciones de uso o
aptitud de servicio.
Los END tienen por objetivo: Asegurar la calidad y
confiabilidad. Prevenir fallas y accidentes. Producir beneficios
econmicos. Contribuir al desarrollo de la ciencia de los
materiales.
32
3.2.6.2 Mtodos de ensayos no destructivos
Los diferentes mtodos son especficos para un determinado tipo de
problema. En muchos casos existe la posibilidad de aplicar ms de un
mtodo con iguales resultados en cuanto a la informacin que se pueda
obtener. En otros casos, entre los varios mtodos aplicables, uno
puede tener ventajas sobre los dems. Puede ocurrir tambin que la
informacin que se desea se obtenga utilizando en forma
complementaria ms de un mtodo aplicable o que sea necesario pensar
en el desarrollo de un mtodo especfico para obtener la informacin
que se necesita.
Cada especificacin de END debe estar basada en un correcto
conocimiento de la naturaleza y funcin del material o parte a ser
ensayada, y de las condiciones en que prestar servicio, a fin de
poder seleccionar el mtodo ms apropiado.
a) Ensayo Visual: Se aplica para detectar defectos superficiales
(macro) o deterioros estructurales en los materiales y para la
determinacin de cantidad, forma, tamao, estado superficial,
reflectividad, color de la pieza a ensayar. Este mtodo tiene como
ventaja que puede ser usado en reas donde otros mtodos son
imprcticos, adems ayuda a conocer cual ser el otro mtodo a aplicar.
Sin embargo, solo detecta defectos superficiales y la confiabilidad
depende de la habilidad y experiencia del operador, la facilidad de
acceso o el uso de instrumentos auxiliares. b) Ensayo de Fugas:
Tiene como objetivo garantizar la estanqueidad en recipientes
destinados a la contencin y transporte de gases y lquidos, con el
fin de evitar accidentes o contaminacin del medio ambiente.
33
c) Ensayo de Partculas Magnticas: Es aplicado para la deteccin
de discontinuidades ferromagnticos. superficiales y
subsuperficiales en materiales
d) Ensayo Corrientes Inducidas: Es usado para deteccin de
grietas, clasificacin de materiales y tomar medidas de
recubrimiento. Es aplicable solo para aleaciones de aluminio, pues
su penetracin es limitada a como mximo y su aplicacin en materiales
ferromagnticos a veces es difcil.
e) Radiografa: El objeto de la radiografa es obtener informacin
de la macroestructura interna de una pieza o componente. La
inspeccin radiogrfica se utiliza cuando el ultrasonido no es
aplicable, por ejemplo tuberas de bajo dimetro (menores a 2 pulg.).
La aplicacin del ensayo requiere el uso de:
- Una fuente productora de radiacin. - Obtencin de una Imagen
radiante que sensibiliza la pelcula radiogrfica. - La formacin de
una imagen latente en la pelcula. - Revelado que pone de manifiesto
la imagen fotogrfica del objeto observable visualmente por
transparencia.
f) Lquidos Penetrantes: Este mtodo es muy sensible para la
deteccin de discontinuidades abiertas a la superficie, tales como
grietas y poros en materiales metlicos y no metlicos. El
procedimiento de ensayo es similar para todos los tipos de
penetrantes considerando de seis pasos fundamentales:
- Limpiado y secado de la superficie a inspeccionar.
34
- Aplicacin del penetrante sobre la superficie, el cual debe
permanecer un tiempo adecuado, a fin de que penetre en las
discontinuidades del material. - Remocin del penetrante remanente
sobre la superficie, sin eliminar el mismo de las discontinuidades.
- Aplicacin del lquido revelador para ayudar a extraer el
penetrante de las discontinuidades. - Examen visual de la
superficie, para detectar indicaciones sobre la capa de revelador y
tinte penetrante.
g) Utrasonido: El mtodo se usa bsicamente para: Medir espesores.
Detectar discontinuidades internas. Detectar propiedades fsicas,
estructura, tamao de grano y constantes elsticas de los materiales.
En la figura mostrada en el anexo A se indican las posiciones de
medicin con ultrasonido para diferentes tipos de accesorios en una
tubera.
3.2.7 MECANISMOS DE CORROSIN
Es el factor que influye directamente en la alteracin qumica de
un metal debido principalmente a su entorno, produciendo
generalmente la
degradacin de sus condiciones fsicas y mecnicas.
Los mecanismos de degradacin por corrosin que ms usualmente
coexisten son: - Dixido de carbono (CO2). - Acido sulfrico (H2S).
Los criterios de KANE y DALTON, permiten determinar el mecanismo de
degradacin predominante.
35
El criterio de Dalton establece un clculo de la presin parcial
del (CO2) y del (H2S) segn las siguientes ecuaciones:%CO2 Pt
100
PpCO2
(Ecuacin 3.3)
PpH 2 S
( ppm H 2 S Pt ) 10 6
(Ecuacin 3.4)
Donde: Pt = Presin total del sistema.
De acuerdo al criterio de Kane y aplicando el clculo
anteriormente indicado, el mecanismo predominante se obtiene segn
las siguientes condiciones: - PpCO2 / PpH2S > 200 Corrosin por
CO2 - PpCO2 / PpH2S < 200 Corrosin por H2S Cabe destacar que
aparte de estos mecanismos de degradacin por corrosin, existe otro
fenmeno de degradacin conocido como erosin, el cual puede
presentarse en menor proporcin.
3.2.8 ANLISIS REFERENCIAL DE JERARQUIZACIN DE LNEAS Y EQUIPOS DE
PROCESO DEL LAZO Para el anlisis de criticidad de las lneas de
proceso del lazo se recomienda seguir la evaluacin de criticidad
mostrada en el formato indicado en el Anexo B, la cual est basada
en anlisis de criticidad de API581 Nivel I. El llenado de esta
encuesta requiere de informacin de campo, anlisis de historial de
fallas y manejo de normas, para lo cual se recomienda seguir su
instructivo de llenado. Los resultados de este anlisis se ubican en
una matriz como la descrita en la tabla 3.4, la cual permite
establecer comparaciones cuantitativas entre las lneas de proceso
que conforman un
36
lazo, y sirven de sustento para la toma de decisiones sobre la
inclusin/exclusin de la misma en el SILCO. El valor del factor de
criticidad obtenido para una lnea, debe incluirse en el listado de
lneas de proceso del lazo. Un ejemplo de matriz de criticidad para
lneas de proceso se muestra en la Tabla 3.4.
Para los equipos de proceso del lazo se debe realizar el anlisis
de historial de falla para ello se recopila cronolgicamente la
informacin asociada a reportes de inspeccin en operacin normal y en
reparacin general y/o parcial, resultados de investigaciones
especializadas, y cualquier otro tipo de fuente de informacin
asociada al historial de falla de los mismos.Tabla 3.4: Matriz de
criticidad para lneas y equipos de proceso de lazo.
Fuente: Manual de Inspeccin en Marcha PDVSA.
3.2.9 SISTEMA DE INSPECCIN DE LAZOS DE PARA CONFIABILIDAD
OPERACIONAL (SILCO)
Es una filosofa de trabajo que integra de igual manera la
metodologa de Lazos de Corrosin e Inspeccin Basada en Riesgo (IBR)
con el Sistema de Inspeccin en Marcha (SIEM) para disear y llevar a
cabo planes preventivos ptimos de inspeccin de lneas de proceso y
equipos estticos en servicio, mediante la aplicacin de ensayos no
destructivos (visual, ultrasonido, rayos X, etc.) en lugares
previamente seleccionados, denominados puntos de
37
control. Tambin realiza un seguimiento al comportamiento de las
variables operacionales especficas que afectan la degradacin por
corrosin u otros mecanismos de deterioro en los equipos y lneas
contenidos dentro de un lazo, mediante el monitoreo continuo.
3.2.9.1 Objetivos del SILCO
El principal objetivo del SILCO es alertar tempranamente las
desviaciones de las variables operacionales y las condiciones de
integridad mecnica de lneas de procesos y equipos crticos para
evitar fallas potenciales que impactan la confiabilidad operacional
de las instalaciones o plantas.
Entre los objetivos especficos se tienen los siguientes: -
Mantener el monitoreo de las variables operacionales. - Ejecutar el
programa de inspecciones tanto en rgimen por condicin como en
rgimen por frecuencia. - Dar alerta temprana al equipo de trabajo
(operaciones, mantenimiento, procesos, inspeccin, planta) de las
desviaciones detectadas en las variables operacionales. - Generar
planes selectivos de inspeccin en las instalaciones afectadas por
las variaciones de dichas variables. - Detectar y analizar los
cambios de diseo actual que puedan incidir en zonas no controladas
y que requieran el establecimiento de puntos de control nuevos, y
proveer de insumos para la elaboracin de los alcances de las
paradas de plantas programadas, as como para el mantenimiento de
rutina. - Generar un informe gerencial mensual donde se especifican
las desviaciones detectadas y recomendaciones emitidas para
mantener la disponibilidad de las plantas, as como el seguimiento a
las acciones planificadas en el mdulo de frecuencia.
38
3.2.9.2 Alcance del SILCO
El Sistema de Inspeccin de Lazos para Confiabilidad Operacional
(SILCO) abarca inspecciones por criticidad y por frecuencia
determinadas en los lazos de corrosin, as como el monitoreo de las
variables de operacin en lazos, de plantas definidas por su
riesgo.
En el caso de inspecciones por criticidad, SILCO cubre las lneas
y equipos de proceso que manejen servicios crticos como:
Hidrocarburos con altas temperaturas y tuberas con productos
corrosivos (o mezcla de ellos con productos no corrosivos).
3.2.9.3 Variable SILCO
Son variables operacionales que producen la corrosin en los
materiales de las lneas de proceso y equipos, ejemplo de ellos son:
cidos, agua, bases fuertes, temperatura, sales, cloruros, PH, entre
otros, que incrementa la tasa de corrosin e influye sobre la
integridad mecnica de los sistemas, a la cual se establece un rango
para su monitoreo.
3.2.9.4 Ventana SILCO Es la representacin tabulada de los
parmetros claves de los procesos de operacin de cada uno de los
lazos de corrosin, que estn relacionados directamente con la
degradacin de las lneas y equipos estticos que forman parte de la
instalacin o planta en estudio (ver figura 3.10).
En la realizacin de esta ventana, se establece un rango mximo y
mnimo de las variables precursoras de mecanismos de corrosin, que
deben mantenerse para que no se originen mecanismos de corrosin en
dicho lazo.
39
Esta ventana est formada por: las variables y parmetros a
monitorear, el lugar donde se debe medir estas variables o
parmetros, la frecuencia de esta medicin, la unidad del parmetro o
variable a medir, el valor mximo y mnimo de esta variable o
parmetro, y por ltimo las observaciones, la razn de este
monitoreo.
FLUJOGRAMAPROGRAMACION DE ESPESORES VISUALIZACION VENTANAS
OPERACIONALES
VENTANAS DENTRO DE LIMITES
NO
AVISO OPERACIONES
ANALISIS PREVENTIVO DE LA VARIABLE NO CONTADOR> SI
SI PROGRAMA NORMAL PLAN SELECTIVO DE INSPECCION
1
COMIT SILCO ANALISIS DE RESULTADOS EJECUCION INSPECCION
DESVIACION
SI
RECOMENDACION PREVENTIVA A MANTENIMIENTO
2
NO REPORTE HISTRICO INTERVENCION DE MANTENIMIENTO REPROGRAMACION
DE FRECUENCIA AJUSTE DE FECHA INICIAL CONTADOR
1
INDICADOR DE VARIABLES FUERA DE CONTROL
2
INDICADOR FALLAS EVITADAS
Figura 3.10: Flujograma de acciones SILCO. Fuente: Manual
SILCO.
Este es un punto muy importante en la elaboracin del Manual
SILCO ya que en esta ventana se tabulan los valores que garantizan
el adecuado funcionamiento de las lneas y equipos pertenecientes a
la planta. En la figura 3.10 se muestra grficamente los
lineamientos bsicos a seguir por SILCO.
40
3.2.9.5 Diseo de plan selectivo de inspeccin
El plan selectivo de inspeccin comprende la verificacin de la
integridad mecnica de los componentes del lazo, estableciendo
frecuencias de inspeccin que dependen de la criticidad de los
mismos. Esta etapa comprende cronolgicamente, varias fases:
a) Seleccin de Lneas a Incluir en el Programa SILCO: Basado en
los resultados del anlisis referencial de jerarquizacion, en el
historial de fallas y en las recomendaciones del equipo
multidisciplinario, se realiza la seleccin de las lneas a
monitorear por SILCO.
b) Seleccin de Esquemticos: Definidas las lneas a ser incluidas
en SILCO, es necesario preparar un mecanismo para ubicar con
facilidad los puntos de control a inspeccionar en las lneas
especificadas. Los mecnicos o isomtricos de control, cumplen esta
funcin, los cuales son dibujos referenciales de una o varias lneas
de proceso a tener en seguimiento.
c) Inspeccin Visual y Levantamiento de Esquemticos: Los
isomtricos de control deben contar como mnimo con lo siguiente:
Servicio (lquido, gas). Presin y temperatura de diseo. Presin y
temperatura de operacin. Presin de prueba hidrosttica (donde
aplica). Dimetros (donde aplique). Espesor nominal y de retiro
(donde aplique). Material. Aislamiento (donde aplique). Planos de
referencia.
41
d) Definicin de Inspeccin y Facilidades: Se debe determinar si
se requiere la utilizacin de andamios (su altura en caso de ser
positivo), y si se requiere retirar aislamiento trmico (su tipo en
caso de ser positivo), en las diferentes secciones del isomtrico de
control.
e) Seleccin de Puntos de Control: Se designan los puntos de
control que se consideren necesarios en los isomtricos de control,
para ello se usa como referencia la norma API 570 Seccin V.
f) Clculo de Frecuencias de Inspeccin para Lneas: Cada uno de
los componentes del lazo, requiere de inspecciones internas y
externas con una frecuencia que depende de su criticidad: Lneas
incluidas en SILCO: La frecuencia de inspeccin (F.I) se determina
por la siguiente expresin:F.I V .Umin Fc
(Ecuacin 3.5)
donde: V.Umin = mnima vida til calculada para la seccin ms
crtica de la lnea de proceso (de mayor rata de corrosin detectada).
Fc= factor de criticidad de la lnea (obtenido del anlisis
ver..)
Por su parte, V.Umin. se calcula a partir de la expresin:
V .Umin
( Eactual Eretiro ) ( Rcmax )
(Ecuacin 3.6)
donde: Eactual: espesor medido a tiempo actual. Eretiro: espesor
de retiro en la lnea de proceso.
42
Rcmax: rata de corrosin mxima detectada histricamente en la lnea
de proceso.
En caso de no poseer este valor, puede tomarse como referencia
Rcmax de otras unidades similares o por bibliografa, como base de
inicio.
-
Lneas
no
incluidas
en
SILCO:
Se
recomiendan
sean
inspeccionadas con la frecuencia recomendada por la API-570
Seccin VI. para Inspecciones Visuales, Medicin de Espesores y
Verificacin de Corrosin Bajo Aislamiento Trmico (cuando
aplique).
g) Anlisis y Seleccin Particular de Equipos: Para el caso de
equipos de proceso, el anlisis y seleccin de los componentes a ser
incluidos en SILCO debe ser realizado por el equipo
multidisciplinario. Las frecuencias de inspeccin estarn definidas
como:
-
Equipos incluidos en SILCO: La frecuencia y extensin de
inspeccin se recomienda sea determinada.
-
Equipos
no
incluidos
en
SILCO:
Se
recomiendan
sean
inspeccionados con la frecuencia recomendada por API-510 Seccin
VI. para Inspecciones Visuales, Medicin de Espesores y
Verificacin de Corrosin Bajo Aislamiento Trmico (cuando
aplique).
h) Plan Selectivo de Inspeccin: Finalmente, definidos los
equipos de proceso a incluir en SILCO, se establecen las
condiciones que regirn el Plan Selectivo de Inspeccin cuando
existan desviaciones de relevancia en las Ventanas SILCO
correspondientes a cada lazo. Cuando alguna de las ventanas SILCO
se encuentre fuera de rangos recomendados un
43
nmero de veces superior al Contador, se considera en rgimen de
alarma SILCO y se activa el proceso de anlisis para definir un Plan
Selectivo de Inspeccin, teniendo en cuenta en primer termino las
lneas del lazo que cumplan con los siguientes criterios: Vida til
menor a 10 aos. Velocidad de corrosin mayor a 10mpy. Nmero de
inspecciones mayor a 4.
44
CAPTULO IV MARCO METODOLGICO
En el marco metodolgico se define el tipo de estudio, las
tcnicas, recursos y procedimientos a ejecutar para llevar a cabo
los objetivos de la investigacin.
4.1 TIPO DE ESTUDIO DE LA INVESTIGACIN El tipo de estudio
aplicado es no experimental, pues no se hace variar
intencionalmente las variables independientes. Lo que se hace en la
investigacin es observar los procesos para despus analizarlos. El
diseo de la investigacin puede ser de diversos tipos de acuerdo a
la problemtica, y variables a estudiar. De igual forma su
determinacin se ve influenciada en funcin de los objetivos de la
investigacin, en este caso se tienen los siguientes tipos:
Descriptiva: Se logra caracterizar un objeto de estudio o una
situacin concreta, sealar sus caractersticas y propiedades.
Combinada con ciertos criterios de clasificacin sirve para ordenar,
agrupar o sistematizar los objetos involucrados en el trabajo
indagatorio. Esta estrategia permite que se realice un estudio de
todos los elementos que intervienen en el proceso de corrosin; y de
esta manera ayuda a tener una idea ms amplia sobre el problema a
estudiar, especificando las caractersticas del entorno que rodea la
situacin actual de dichos procesos.
De campo: La investigacin se apoya en informaciones que
provienen de entrevistas, cuestionarios, encuestas y observaciones
directas que entornan el seguimiento de los procesos; sirviendo de
base para el desarrollo del diagnstico.
Aplicada: Se caracteriza porque busca la utilizacin de los
conocimientos que se adquieren, brindando as respuestas a
necesidades existentes sobre los mecanismos de corrosin en la
Planta Compresora 2 de acuerdo a su nivel de criticidad, y a su vez
generar conocimientos o mtodos dirigidos a controlarlos de manera
ms eficiente.
4.2 POBLACIN Y MUESTRA
Para esta investigacin la poblacin es igual a la muestra,
conformada por las actividades de inspeccin realizadas a los
equipos estticos y lneas de la Planta Compresora 2 del Complejo
Jusepn, las cuales abarca bsicamente la medicin de espesores por
ultrasonido e inspeccin visual, adems de levantamiento de
isomtricos. La planta esta constituda por cuatro unidades
motocompresoras, un depurador de succin general, 10 depuradores
interetapa y 4 depuradores de descarga, 4 enfriadores y las
respectivas lneas de proceso de PJ2, incluyendo los tres sistemas
auxiliares: gas combustible, drenaje de condensado y alivio y
venteo.
4.3 RECURSOS
4.3.1 RECURSOS HUMANOS Este proyecto contar con el apoyo del
personal profesional de la Gerencia Mantenimiento de PDVSA,
especficamente del personal del Departamento Inspeccin y Control de
Corrosin de Equipos Estticos, el personal
46
operativo de las reas de estudio. Adems, del grupo profesoral
que compone la Especialidad de Ingeniera Industrial de la
Universidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de Sucre
Vice-rectorado Puerto Ordaz.
4.3.2 RECURSOS MATERIALES
Dentro de los recursos materiales a utilizar se tiene:
Bibliografas referentes al tema (libros, informes, manuales, normas
y dems fuentes de informacin). Equipos de oficina (computadoras,
impresoras, fotocopiadoras, entre otros). Medidor de Ultrasonido
DMS. Software SILCO, programas office (Word, Excel, Project, etc.).
Equipos de proteccin personal.
4.4 TCNICAS Y/O INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS
Representan al conjunto de procedimientos y actividades que
permiten al investigador obtener la informacin necesaria para dar
respuesta a su pregunta de investigacin.
4.4.1 REVISIN DOCUMENTAL
Esta tcnica consiste en una revisin bibliogrfica de documentos,
manuales, procedimientos, entre otros, relacionados con el tema
estudiado, incluyendo Internet, con el objeto de obtener informacin
sobre los procesos operacionales llevados a cabo en las reas
estudiadas de la empresa, los mecanismos de corrosin y el Sistema
de Inspeccin de Lazos de Corrosin (SILCO).
47
4.4.2 OBSERVACIN DIRECTA NO PARTICIPANTE
Por medio de esta tcnica se conoce la realidad y permite definir
los datos ms significativos para la investigacin realizando visitas
al rea de estudio.
4.4.3 ENTREVISTAS NO ESTRUCTURADAS
Consiste en dilogos permanentes con el personal, ingenieros de
procesos y operadores de campo que laboran en la Planta Compresora
2 del Complejo Jusepn.
4.5 PROCEDIMIENTO
El proyecto se llevar a cabo manteniendo la siguiente secuencia:
Recoleccin de informacin a travs de material bibliogrfico tomado de
textos y archivos pertenecientes a PDVSA, as como datos tcnicos
para revisar los antecedentes de los equipos (reportes, informes,
etc.), con el propsito de conocer e identificar fcilmente los
sistemas, subsistemas y componentes que conforman la instalacin al
momento de hacer el recorrido. Realizacin de recorridos en la
Planta Compresora Jusepn 2 e identificacin de los procesos de
operacin. Evaluacin preliminar, cuya informacin debe contener un
resumen del proceso e informacin sobre los equipos estticos y lneas
de proceso pertenecientes a las instalaciones de PCJ 2.
Identificacin de las variables operacionales asociadas al proceso
de corrosin, apoyndose con el uso de diagramas e isomtricos.
48
Seleccin preliminar de los lazos de corrosin y circuitos, estos
sistemas consisten en reas que poseen similares condiciones de
operacin, materiales de construccin y por ende, similares
mecanismos de degradacin, los cuales se determinan mediante los
criterios de Kane y Dalton. (Ver Captulo III). Evaluacin de cada
lazo establecido, mediante la realizacin de diagramas de flujo de
lazo y listado de los equipos y lneas que lo conforman. Anlisis de
criticidad, que consiste en la jerarquizacin de lazos para dar
prioridad a los ms crticos. Verificar los resultados obtenidos para
hacer las correcciones pertinentes y validarlos para pasar a la
siguiente etapa. Carga de datos al software, tomando en cuenta
bsicamente las variables operacionales y las condiciones de diseo
de los circuitos que conforman cada lazo y las mediciones de
espesores por ultrasonido. Corrida del software, este arroja como
resultado la frecuencia ptima de inspeccin, calcula las velocidades
de corrosin en los puntos de control, espesor de retiro de la
tubera, entre otros. Estimacin de costos, mano de obra y duracin de
las actividades de inspeccin. Diseo de plan de inspeccin de acuerdo
a las condiciones de operacin de la planta evaluada.
49
CAPTULO V
RESULTADOS Del estudio para la aplicacin de la metodologa
Sistema de Inspeccin de Lazos para Confiabilidad Operacional
(SILCO) en la Planta Compresora Jusepn 2, se revis el proceso de
compresin, las condiciones
operacionales (presin y temperatura), caractersticas corrosivas
de los fluidos, caractersticas de equipos estticos y tuberas;
partiendo de esta informacin se obtuvo lo siguiente: 1. Quince (15)
lazos de corrosin y cincuenta y cinco (55) circuitos. Ver Anexo E.
2. La degradacin predominante en todos los lazos obtenidos es la
corrosin por Dixido de Carbono (CO2). Ver Anexo C.
Figura 5.1: Lazos de corrosin de la Planta Compresora Jusepn
(PCJ-2). Fuente: elaboracin propia.
En la Figura 5.1 se muestra la planta compresora seccionada por
los once lazos de corrosin, que corresponden al proceso de gas. Los
lazos restantes estn conformados por los sistemas auxiliares:
alivio y venteo, drenaje de lquidos condensados y gas
combustible.
5.1 DESCRIPCIN DE LOS LAZOS DE CORROSIN ESTABLECIDOS
A continuacin se describen los lazos de corrosin establecidos,
segn las caractersticas del proceso y los mecanismos de corrosin.
PJ2 LAZO - 1: Facilidades de entrada de 40 Psi.
Este lazo de corrosin comprende la entrada del gas de proceso a
la Planta Compresora Jusepn 2A (C1 y C2), pasa primeramente por un
proceso de depuracin general de la planta, con la finalidad de
retirar la mayor cantidad de lquidos o condensados, que pudiera
traer el gas proveniente de los mdulos de produccin de baja I, II,
III, IV, V, VI y VII.
El volumen del gas de entrada a la planta compresora es de 20
MMPCND, siendo 10 MMPCND para C1 y 10 MMPCND para C2, pasa por esta
lnea a una temperatura de 110 F y una presin de 40 psi. Este gas
posee 4,972 % Molar de CO2, 47 ppm de H2S.Luego de esta depuracin
general el gas de proceso sigue a otro depurador, que pertenece a
la succin de primera etapa (DS-IE) de compresin de C1, donde se
termina de extraer los condensados o lquidos remanentes del proceso
de depuracin general.
Al salir el gas de este depurador pasa a la botella de pulsacin
(BP-S), que amortigua el flujo para la succin de los cilindros.
Este amortiguador enva el gas de proceso a los dos cilindros
compresores que comprenden la primera etapa de compresin (ver
figura 5.2).
51
Figura 5.2: Diagrama de Proceso Simplificado del Lazo de
Corrosin N 1. Fuente: elaboracin propia.
Condiciones operacionales. En la tabla 5.1 se presentan las
condiciones operacionales para el Lazo 1, basado en anlisis de
cromatografa de gas natural (Anexo D).
Tabla 5.1: Valores operacionales para el Lazo - 1.P (Psi) 40-60
T (F) 90-110 CO2 (%) 4,972 H2S (ppm) 47 PpCO2 (Psi) PpH2S (Psi)
2,9832 0,0028 PpCO2 PpH2S 1057,8723
Fuente: elaboracin propia.
Mecanismo de corrosin. Predomina la Corrosin por Dixido de
Carbono (CO2) leve (PpCO2 es menor a 7), del tipo I (temperatura
del sistema es inferior a 140 F).
Equipos Estticos.Tabla 5.2: Equipos estticos correspondiente al
PJ2 Lazo - 1.EQUIPO Depurador de Succin General DG02 Depuradores de
Succin DS C1/C2 Botellas de Pulsacin de Succin BP-S C1/C2 SERVICIO
GAS GAS GAS DIMENSIONES Externo: 52 Externo: 42 Externo: 28
CONDICIONES DE OPERACIN 60 Psi @ 110F 60 Psi @ 110F 60 Psi @ 110F
CONDICIONES DE DISEO 160 Psi @ 300F 150 Psi @ 200F 150 Psi @ 200F
MATERIAL SA 516 Gr 70 SA 516 Gr 70 SA 516 Gr 70
Fuente: elaboracin propia
52
En la tabla 5.2 se muestran los recipientes asociados al lazo 1,
se hace referencia del Depurador de Succin General DG 02, sin
embargo este se inspecciona con otra tcnica.
Lneas.Tabla 5.3: Lneas de proceso correspondiente al PJ2 Lazo -
1. ORIGEN DESTINO Can de succin de los depuradores DS C1 y DS C2
Depurador de succin DS C1 Depurador de succin DS C2 SERVICIO GAS
GAS GAS MATERIAL API-5L-Gr B API-5L-Gr B API-5L- Gr B 16 Salida DG
02 Can de succin de los 12 depuradores DS C1 y DS C2 Can de succin
de los 12 depuradores DS C1 y DS C2
Fuente: elaboracin propia
La tabla 5.3 muestra las lneas del lazo 1. Las presiones de
diseo de las lneas se determinaron mediante la norma ASME B31.3.
Sin embargo, en el software se cargaron las mismas presiones de
diseo de los recipientes, debido a que por las lneas no circulan
presiones mayores a la de los equipos.
Historial de Fallas. Hasta la fecha no se han encontrado
registros de fallas, ni problemas por corrosin interna de estas
lneas de proceso y equipos que conforman este lazo de corrosin.
Esta planta compresora est puesta en servicio desde el ao 1979.
Circuitos Asociados. Circuito 001P2: Vlvula de compuerta hasta
entrada de succin de Depurador de Succin General DG02 (incluye by
pass).
53
Circuito 002P2: Salida del Depurador General de Succin DG02
hasta can de succin C1 y C2. Circuito 003P2: Can de succin C1/C2
hasta depurador de succin C1/C2 (incluye botella de pulsacin de
succin y compresores C1/C2). PJ2 LAZO - 2: Primera etapa de
compresin en 2A (C1/C2).
El gas de proceso se comprime en una primera etapa,
incrementando la presin a 80 psi y su temperatura a 175 F, el
volumen de gas comprimido por cada cilindro compresor es 5 MMPCND
para un total entre los dos de 10 MMPCND, con 4,972 % Molar de CO2
y 47 ppm de H2S. Despus de comprimido el gas de proceso, pasa por
la botella de pulsacin de descarga BP-D y luego es enviado al
enfriador E-1 del motocompresor 1.
Figura 5.3: Diagrama Simplificado del Lazo de Corrosin N 2.
Fuente: elaboracin propia.
Condiciones operacionales. La tabla 5.4 muestra las condiciones
operacionales para el Lazo 2, basado en anlisis de cromatografa de
gas natural.Tabla 5.4: Valores operacionales para el Lazo - 2.P
(Psi) 80-90 T (F) 175 CO2 (%) 4.972 H2S (ppm) 47 PpCO2 (Psi) PpH2S
(Psi) 4.4748 0.00423 PpCO2 PpH2S 1057.8723
Fuente: elaboracin propia
54
Mecanismos de degradacin. El mecanismo predominante es Corrosin
por Dixido de Carbono (CO 2) leve del tipo II.
Equipos Estticos. Equipos asociados al lazo 2, ver tabla
5.5:Tabla 5.5: Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de
Corrosin N 2.EQUIPO Botella de Pulsacin de Descarga BP-D C1/C2
Enfriadores E-1/E-2 SERVICIO GAS DIMENSIONES Externo: 18
CONDICIONES DE OPERACIN 90 Psi @ 175F CONDICIONES DE DISEO 235 Psi
@ 300F MATERIAL SA 516 Gr 70CABEZALES RECTANGULARES
GAS
22x35 87 TUBOS
60 Psi @ 175F
235 Psi @ 300F
SA 516 Gr 70HAZ DE TUBOS
SA 179
Fuente: elaboracin propia
Lneas. La tabla 5.6 muestra las lneas de proceso pertenecientes
al lazo 2.Tabla 5.6: Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo
de Corrosin N 2. 8 ORIGEN Botella de Descarga DESTINO Enfriador I
Etapa SERVICIO GAS MATERIAL API-5L-Gr B
Fuente: elaboracin propia
Historial de Fallas. No se tiene registros de fallas, ni
problemas por corrosin interna de las lneas de proceso y equipos
que conforman este lazo de corrosin. La planta compresora est
puesta en servicio desde el ao 1979.
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Circuitos Asociados. Circuito 004P2: Salida de botella de
descarga C1 hasta enfriador C1. Circuito 005P2: Salida de botella
de descarga C2 hasta enfriador C2. PJ2 LAZO - 3: Enfriamiento de la
primera etapa de compresin.
Este lazo de corrosin representa el proceso de enfriamiento del
gas, despus de la primera etapa de compresin el gas es enviado al
E-1 que pertenece al motocompresor 1, disminuyendo la temperatura a
120 F, mientras que la presin se mantiene en el mismo valor, 80
psi. Las cantidades de CO2 y H2S son 4,972 % Molar y 47 ppm. Este
gas enfriado se dirige al DS-IIE para el siguiente proceso de
depuracin de la segunda etapa de compresin, el gas que sale de este
equipo posee una temperatura de 120 F y una presin de 80 psi.
Despus de depurado el gas, este pasa a la BP-S interetapa y luego
al motocompresor para aumentar la presin del gas (ver figura
5.4).
Figura 5.4: Diagrama Simplificado del Lazo de Corrosin N 3.
Fuente: elaboracin propia.
Condiciones operacionales. A continuacin la tabla 5.7 presenta
las condiciones operacionales para el lazo PJ2 Lazo 3, basado en el
anlisis de cromatografa de gas natural.
56
Tabla 5.7: Valores operacionales para el Lazo - 3.P (Psi) 80-90
T (F) 120-130 CO2 (%) 4.972 H2S (ppm) 47 PpCO2 (Psi) PpH2S (Psi)
4.4748 0.00423 PpCO2 PpH2S 1057.8723
Fuente: elaboracin propia
Equipos Estticos.
En la tabla 5.8 se observan los equipos asociados al lazo
3.Tabla 5.8: Especificacin de los Equipos Estticos del Lazo de
Corrosin N 3.EQUIPO Depuradores de Succin Interetapa DS IIE Botella
de Pulsacin de Succin Interetapa BP-S C1/C2 SERVICIO GAS
DIMENSIONES Externo: 30 Externo: 14 CONDICIONES DE OPERACIN 90 Psi
@ 130F CONDICIONES DE DISEO 235 Psi @ 200F MATERIAL SA 516 Gr
70
GAS
90 Psi @ 130F
235 Psi @ 200F
SA 516 Gr 70
Fuente: elaboracin propia
Lneas.
Las lneas correspondientes al lazo 3 se muestran en la tabla
5.9:Tabla 5.9: Especificacin de las Lneas de Proceso del Lazo de
Corrosin N 3. 8 E-1 I Etapa ORIGEN DS-IIE DESTINO SERVICIO GAS
MATERIAL API-5L-Gr B
Fuente: elaboracin propia
Mecanismo de degradacin. La Corrosin predominante en este lazo
es por Dixido de Carbono (CO 2) leve del tipo I.
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Historial de Fallas.
No se encontraron registros de fallas por corrosin en las lneas
de proceso y equipos estticos que conforman este lazo.
Circuitos Asociados. Circuito 006P2: Salida del enfriador C1
hasta depurador interetapa DII C1 (incluye botella de pulsacin de
succin y motocompresor). Circuito 007P2: Salida del enfriador C2
hasta depurador interetapa DII C2
(incluye botella de pulsacin de succin y motocompresor). PJ2
LAZO - 4: 2da Etapa de compresin en planta 2A.
Este lazo de corrosin lo conforma la segunda etapa de compresin
del gas. Debido a la segunda etapa de compresin el gas incrementa
su presin a 120 psi a un mximo de 140 psi, y por lo tanto aumenta
de igual manera su temperatura a 150 F. Este gas posee una cantidad
de 4,972 %M de CO 2 y 47 ppm de H2S. Debido al aumento de la
temperatura del gas, este se enva al E-1 para disminuir la
temperatura para la siguiente compresin (ver figura 5.5).
Figura 5.5: Diagrama Simplificado del Lazo de Corrosin N 4
Fuente: elaboracin propia.
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Condiciones operacionales. En la tabla 5.10 se presentan las
condiciones operacionales para el lazo PJ2 Lazo 4, basado en
anlisis de cromatografa de gas natural.Tabla 5.10: Valores
operacionales para PJ2 LAZO 4.P (Psi) 120-140 T (F) 150 CO2 (%)
4,972 H2S (ppm) 47 PpCO2 (Psi) 6,9608 PpH2S (Psi) 0,00658 PpCO2
PpH2S 1057,8723
Fuente: elaboracin propia
Equipos Estticos. Los equipos estticos del lazo 4 se muestran en
la tabla 5.11.Tabla 5.11: Especificacin de los Equipos Estticos del
Lazo de Corrosin N 4.EQUIPO Botella de Pulsacin de Descarga BP-D
C1/C2 Enfriadores E-1/E-2 Etapa II SERVICIO GAS DIMENSIONES
Externo: 12 CONDICIONES DE OPERACIN 140 Psi @ 150F CONDICIONES DE
DISEO 430 Psi @ 300F MATERIAL SA 516 Gr 70CABEZALES
RECTANGULARES
GAS
22x35 73 TUBOS
150 Psi @ 150F
450 Psi @ 300F
SA 516 Gr 70HAZ DE TUBOS
SA 179
Fuente: elaboracin propia
Lneas.
Las lneas de proceso que corresponden al lazo 4 se muestran en
la tabla 5.12.Tabla 5.12: Especificacin de las Lneas de Proceso del
Lazo de Corrosin N 4. 6 ORIGEN Botella de Descarga DESTINO E-1/E-2
Etapa II SERVICIO GAS MATERIAL API-5L-Gr B
Fuente: elaboracin propia
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Mecanismo de degradacin. Predomina la Corrosin por Dixido de
Carbono (CO2) leve del tipo II. Historial de Fallas. Hasta la fecha
no se han encontrado registros de fallas, ni problemas por corrosin
interna de estas lneas de proceso y equipos que conforman este lazo
de corrosin. Esta planta compresora est en servicio desde el ao
1979.
Circuitos Asociados. Circuito 008P2: Salida de botella de
descarga C1 II etapa hasta enfriador C1. Circuito 009P2: Salida de
botella