La fuga de flujo magnético ( TFI o tecnología de inspección de campo transversal) es un método magnético de prueba no destructiva para detectar corrosión y picaduras en estructuras de acero, por ejemplo: tuberías y tanques de almacenamiento . El principio básico es que el campo magnético "se escapa" del acero en áreas donde hay corrosión o falta metal . Para magnetizar el acero, se utiliza un imán potente. En una herramienta MFL (o fuga de flujo magnético ), se coloca un detector magnético entre los polos del imán para detectar el campo de fuga. Los analistas interpretan el registro gráfico del campo de fuga para identificar áreas dañadas y estimar la profundidad de la pérdida de metal.
Existen muchos métodos para evaluar la integridad de una tubería . Las herramientas de inspección en línea (ILI) están diseñadas para viajar dentro de una tubería y recopilar datos a medida que avanzan. La herramienta de inspección en línea de fuga de flujo magnético (MFL-ILI) es la que se ha utilizado durante más tiempo para la inspección de tuberías. Las MFL-ILI detectan y evalúan áreas donde la pared de la tubería puede estar dañada por la corrosión. Las versiones más avanzadas se conocen como "de alta resolución" debido a su mayor número de sensores. Las MFL-ILI de alta resolución permiten una identificación más confiable y precisa de anomalías en una tubería, minimizando así la necesidad de costosas excavaciones de verificación . La evaluación precisa de las anomalías de la tubería puede mejorar el proceso de toma de decisiones dentro de un programa de gestión de la integridad y los programas de excavación pueden centrarse en las reparaciones necesarias en lugar de en la calibración o las excavaciones exploratorias. Utilizar la información de una inspección ILI MFL no solo es rentable, sino que también puede resultar un componente fundamental extremadamente valioso de un programa de gestión de la integridad de las tuberías.
El suministro y transporte confiable de productos de una manera segura y rentable es un objetivo principal de la mayoría de las empresas operadoras de tuberías; la gestión de la integridad de la tubería es fundamental para mantener este objetivo. Los programas de inspección en línea son uno de los medios más eficaces para obtener datos que se pueden utilizar como base fundamental para un programa de gestión de la integridad. Existen muchos tipos de herramientas ILI que detectan diversos defectos en las tuberías. Sin embargo, las herramientas MFL de alta resolución se están volviendo cada vez más frecuentes a medida que sus aplicaciones superan aquellas para las que fueron diseñadas originalmente. Originalmente diseñada para detectar áreas de pérdida de metal, la moderna herramienta MFL de alta resolución está demostrando ser capaz de evaluar con precisión la gravedad de las características de corrosión, definir abolladuras , arrugas , pandeos y grietas.
Antecedentes y origen del término “cerdo”:
En el campo, un dispositivo que se desplaza dentro de una tubería para limpiarla o inspeccionarla se conoce típicamente como un raspador. PIG es un acrónimo de "Pipeline Inspection Gauge" (Medidor de inspección de tuberías). El acrónimo PIG surgió más tarde, ya que el apodo de "pig" se originó a partir de los raspadores de limpieza (primeros raspadores diseñados) que sonaban como raspadores chillones cuando pasaban por las líneas para limpiarlas utilizando métodos como raspar, restregar y "escurrir" la superficie interna. El nombre sirve como jerga industrial común para todos los raspadores, tanto las herramientas inteligentes como las herramientas de limpieza. Los raspadores, para caber dentro de la tubería, son cilíndricos y necesariamente cortos para poder sortear las curvas de la tubería. Muchos otros objetos cortos y cilíndricos, como los tanques de almacenamiento de propano, también se conocen como raspadores y es probable que el nombre provenga de la forma de los dispositivos.
En algunos países, a un raspador se lo conoce como "Diablo", que literalmente significa "el diablo ", en relación con el sonido estremecedor que hacía la herramienta al pasar bajo los pies de las personas. Los raspadores están construidos para que coincidan con el diámetro de una tubería y utilizan el mismo producto que se transporta a los usuarios finales para transportarlos. Los raspadores se han utilizado en tuberías durante muchos años y tienen muchos usos. Algunos separan un producto de otro, algunos limpian y otros inspeccionan. Una herramienta MFL se conoce como un raspador de inspección "inteligente" o "listo" porque contiene electrónica y recopila datos en tiempo real mientras viaja a través de la tubería. La electrónica sofisticada a bordo permite que esta herramienta detecte con precisión anomalías tan pequeñas como 1 mm 2 , que pueden incluir dimensiones de la pared de una tubería, así como su profundidad y espesor. Esto es crucial para identificar posibles pérdidas de pared.
Por lo general, una herramienta MFL consta de dos o más cuerpos. Un cuerpo es el magnetizador con los imanes y sensores y los otros cuerpos contienen los componentes electrónicos y las baterías . El cuerpo del magnetizador alberga los sensores que se encuentran entre potentes imanes de "tierras raras" . Los imanes se montan entre las escobillas y el cuerpo de la herramienta para crear un circuito magnético a lo largo de la pared de la tubería. A medida que la herramienta se desplaza por la tubería, los sensores detectan interrupciones en el circuito magnético. Las interrupciones suelen estar causadas por la pérdida de metal, que suele deberse a la corrosión y se denota como una "característica". Otras características pueden ser defectos de fabricación o ranuras físicas. La indicación o "lectura" de la característica incluye su longitud por ancho por profundidad, así como la posición en punto de la anomalía/característica. La pérdida de metal en un circuito magnético es análoga a una roca en un arroyo. El magnetismo necesita metal para fluir y, en ausencia de este, el flujo de magnetismo irá alrededor, por encima o por debajo para mantener su trayectoria relativa de un imán a otro, de forma similar al flujo de agua alrededor de una roca en un arroyo. Los sensores detectan los cambios en el campo magnético en las tres direcciones (axial, radial o circunferencial) para caracterizar la anomalía. Los sensores suelen estar orientados axialmente, lo que limita los datos a las condiciones axiales a lo largo de la longitud de la tubería. Otros diseños de raspadores inteligentes pueden abordar otras lecturas de datos direccionales o tener funciones completamente diferentes a las de una herramienta MFL estándar. A menudo, un operador ejecutará una serie de herramientas de inspección para ayudar a verificar o confirmar las lecturas MFL y viceversa. Una herramienta MFL puede tomar lecturas de sensores en función de la distancia que recorre la herramienta o de incrementos de tiempo. La elección depende de muchos factores, como la longitud del recorrido, la velocidad a la que la herramienta pretende viajar y la cantidad de paradas o interrupciones que pueda experimentar la herramienta.
El segundo cuerpo se denomina contenedor electrónico. Esta sección se puede dividir en varios cuerpos según el tamaño de la herramienta y contiene los componentes electrónicos necesarios para que el PIG funcione. Contiene las baterías y, en algunos casos, es una IMU (unidad de medición inercial) para vincular la información de ubicación a las coordenadas del GPS. En la parte trasera de la herramienta hay ruedas de odómetro que se desplazan por el interior de la tubería para medir la distancia y la velocidad de la herramienta.
A medida que una herramienta MFL recorre la tubería, se crea un circuito magnético entre la pared de la tubería y la herramienta. Las escobillas suelen actuar como transmisores del flujo magnético desde la herramienta hacia la pared de la tubería y, a medida que los imanes se orientan en direcciones opuestas, se crea un flujo de flujo en un patrón elíptico. Las herramientas MFL de campo alto saturan la pared de la tubería con flujo magnético hasta que esta ya no puede retener más flujo. El flujo restante se filtra por la pared de la tubería y los cabezales de sensores de efecto Hall triaxiales colocados estratégicamente pueden medir con precisión el vector tridimensional del campo de fuga.
Dado que la fuga de flujo magnético es una cantidad vectorial y que un sensor Hall solo puede medir en una dirección, se deben orientar tres sensores dentro de un cabezal de sensor para medir con precisión los componentes axial , radial y circunferencial de una señal MFL. El componente axial de la señal vectorial se mide mediante un sensor montado ortogonalmente al eje de la tubería, y el sensor radial se monta para medir la fuerza del flujo que se escapa de la tubería. El componente circunferencial de la señal vectorial se puede medir montando un sensor perpendicular a este campo. Las herramientas MFL anteriores registraban solo el componente axial, pero las herramientas de alta resolución generalmente miden los tres componentes. Para determinar si se está produciendo una pérdida de metal en la superficie interna o externa de una tubería, se utiliza un sensor de corrientes parásitas independiente para indicar la ubicación de la anomalía en la superficie de la pared. La unidad de medida al detectar una señal MFL es el gauss o el tesla y, en términos generales, cuanto mayor sea el cambio en el campo magnético detectado, mayor será la anomalía.
El objetivo principal de una herramienta MFL es detectar la corrosión en una tubería. Para predecir con mayor precisión las dimensiones (longitud, ancho y profundidad) de una característica de corrosión, se realizan pruebas exhaustivas antes de que la herramienta entre en una tubería operativa. Mediante el uso de una colección conocida de defectos medidos, las herramientas se pueden entrenar y probar para interpretar con precisión las señales MFL. Los defectos se pueden simular mediante una variedad de métodos.
La creación y, por lo tanto, el conocimiento de las dimensiones reales de una característica hace que sea relativamente fácil realizar correlaciones simples de señales con anomalías reales encontradas en una tubería. Cuando las señales en una inspección de tubería real tienen características similares a las señales encontradas durante la prueba, es lógico suponer que las características serían similares. Los algoritmos y las redes neuronales diseñados para calcular las dimensiones de una característica de corrosión son complicados y, a menudo, son secretos comerciales muy bien guardados . Una anomalía a menudo se informa de manera simplificada como una característica cúbica con una longitud, un ancho y una profundidad estimados. De esta manera, se puede calcular el área efectiva de pérdida de metal y utilizarla en fórmulas reconocidas para predecir la presión de ruptura estimada de la tubería debido a la anomalía detectada.
Otro factor importante en la mejora continua de los algoritmos de dimensionamiento es la retroalimentación de los clientes a los proveedores de ILI. Cada anomalía en una tubería es única y es imposible replicar en el taller lo que existe en todos los casos en el campo. Por lo general, existen líneas de comunicación abiertas entre las empresas de inspección y los operadores de tuberías en cuanto a lo que se informó y lo que realmente se observó visualmente en una excavación.
Después de una inspección, los datos recopilados se descargan y compilan para que un analista pueda interpretar con precisión las señales recopiladas. La mayoría de las empresas de inspección de tuberías tienen software propietario diseñado para ver los datos recopilados de su propia herramienta. Los tres componentes del campo vectorial MFL se visualizan de forma independiente y colectiva para identificar y clasificar las características de corrosión. Las características de pérdida de metal tienen señales únicas que los analistas están capacitados para identificar.
Las herramientas MFL de alta resolución recopilan datos aproximadamente cada 2 mm a lo largo del eje de una tubería y esta resolución superior permite un análisis integral de las señales recopiladas. Los programas de gestión de integridad de tuberías tienen intervalos específicos para inspeccionar segmentos de tuberías y, al emplear herramientas MFL de alta resolución, se puede realizar un análisis excepcional del crecimiento de la corrosión. Este tipo de análisis resulta extremadamente útil para pronosticar los intervalos de inspección.
Aunque se utilizan principalmente para detectar la corrosión, las herramientas MFL también se pueden utilizar para detectar características para las que no fueron diseñadas originalmente. Cuando una herramienta MFL detecta una deformidad geométrica, como una abolladura, una arruga o una deformación, se crea una señal muy clara debido a la deformación plástica de la pared de la tubería.
Existen casos [¿ dónde? ] en los que se han encontrado grandes grietas no orientadas axialmente en una tubería que fue inspeccionada con una herramienta de detección de fugas de flujo magnético. Para un analista de datos de MFL experimentado, una abolladura es fácilmente reconocible por la señal característica de "herradura" en el componente radial del campo vectorial. Lo que no es fácilmente identificable para una herramienta de MFL es la firma que deja una grieta.