sábado, febrero 4, 2023

Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares

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El objetivo de este trabajo técnico es garantizar que las calderas acuotubulares se mantengan en un estado apropiado para asegurar la transferencia de calor a presión constante de las instalaciones, asegurar el proceso productivo, su eficacia en cuanto a seguridad para las personas y ampliar la vida útil de los equipos con técnicas de radiografía industrial.

1. Antecedentes

Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 01

Parte importante de una caldera acuotubular es el “hogar”, el hogar es un volumen abierto donde tiene lugar la combustión, con paredes de cerramiento construidas con tubos con membrana soldados.

2. Definiciones (terminologías técnicas):

Radiografía Industrial:

  • Es uno de los “métodos” de Ensayo No Destructivo (PND/NDT) más utilizado en la industria en general.
  • Puede valerse tanto de generadores/equipos de RX como fuentes de radiación gamma (Ir 192, Cs 137, Se 75, etc.) para producir radiación.
  • Existen diferentes “técnicas” dentro del método general de Radiografía Industrial, que tienen que ver fundamentalmente con las diferentes formas de adquirir la imagen radiográfica, voy a citar solo 3 de ellas, por ser las más relevantes para este articulo técnico.
  • Radiografía Convencional (RC): utiliza un film/película a ser procesada por medios químicos para pasar de imagen latente a real, para su posterior evaluación.

Técnicas Digitales:

  • Radiografía Computarizada (CR): utiliza una placa de fósforo (IP) y se pasa de la imagen latente a la real mediante un scaner laser que la digitaliza y la envía a una computadora, donde se analiza y evalúa mediante un software específico.
  • Radiografía Digital (RD): utiliza un detector digital (DDA) para adquirir la imagen y mediante software específico se transfiere directamente a la computadora para su análisis y evaluación.

3. ¿Porqué RX en lugar de fuentes de radiación gamma (Ir 192, Se 75, etc.)?

Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 02
Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 03

3.1. Seguridad.

3.1.1. Energía: si bien ambos (RX y Rγ) emiten radiación ionizante, la radiación gamma emitida por los diferentes radioisótopos normalmente utilizados tiene un promedio de energía (Kv) y tasa de exposición mayores, lo cual los hace más perjudiciales para la salud. 3.1.2. Funcionamiento: los equipos de RX son más seguros, su principio de funcionamiento es similar a cualquier dispositivo eléctrico ON/OFF, mientras que los radioisótopos están emitiendo radiación en forma permanente y hasta el fin de su vida útil. 3.1.3. Vallados de Seguridad: siendo la energía de la radiación menor, las dosis de radiación y de exposición también lo son, por lo cual los requerimientos de vallados pueden ser mucho más acotados, pudiéndose realizar trabajos de radiografía en forma más flexible luego del análisis de riesgo correspondiente.

3.2. Autorizaciones y Regulaciones:

La posesión y uso de un equipo generador de RX tiene menos requerimientos de registro, permiso, habilitación, contralor y seguimiento que una fuente de radiación gamma (radioisótopo), la cual requiere de permisos temporales, habilitación de instalaciones, procedimientos (transporte, emergencia, etc.) tanto para el dueño/usuario como para los operadores de esas fuentes radioáctivas, todo lo cual impacta significativamente en sus costos operativos.

3.3. Reposición:

Un equipo generador de RX va a seguir funcionando hasta el fin de su vida útil, deterioro o rotura, mientras que las fuentes de radiación gamma, dependiendo del radioisótopo se trate, tienen una vida útil limitada a su llamada “vida media” (período de tiempo en cual su actividad se va reduciendo a la mitad en el transcurso del tiempo).

3.4. Calidad de Radiación:

Como citado precedentemente, el promedio de la energía de la radiación emitida por los radiosótopos es mayor que la emitida por un generador de RX, la cual, además de ser constante, puede también ser variada a criterio del operador para obtener los mejores resultados de calidad de imagen, siendo esta inversamente proporcional a la energía (Kv) utilizada.

4. ¿Porqué Técnicas Radiográficas Digitales en Calderas Acuotubulares?

4.1. Generación de la imagen:

Como dicho precedentemente, en CR la imagen se genera a partir de una placa de fósforo foto estimulable (IP) y en RD a partir de un “flat panel” (DDA), matriz discreta de sensores electrónicos.

4.2. Tiempos de exposición:

Generalmente RD es más veloz que CR, hablamos de “segundos” vs “minutos” (ver Caso Práctico – Tabla 3).

4.3. Adquisición y Procesado de las imágenes:

Las imágenes por CR se obtienen pasando las IP por un scaner laser que las digitaliza y envía a una computadora para su análisis posterior. En DR las imágenes pasan directamente del flat panel (DDA) a la computadora.

4.4. Visualización y, Análisis de la imagen:

Mediante softwares específicamente desarrollados por los fabricantes de estos equipos, se controla la calidad de las imágenes adquiridas (sensibilidad, contraste, definición, ruido, resolución, etc.) para compararlos con los requeridos de acuerdo al código o standard de aplicación.Estos softwares específicos permiten mejorar, ampliar y realizar mediciones, a partir de la imagen cruda recibida (Foto 2 y 3).

Las imágenes adquiridas pueden ser enviadas para evaluación a una computadora distante también, donde se puede realizar la evaluación correspondiente, y/o validar la ya realizada

4.5. Calidad de la imagen – Sensibilidad:

Los avances tecnológicos incorporados a las técnicas de radiografía digital, desde hace 30 años a nuestros días, hacen que podamos afirmar que su sensibilidad es como mínimo equivalente a RC, en muchos casos mejor y cumplen con los requerimientos de calidad de imagen de la normativa internacional de aplicación ASME V – Art.2 / ISO 17636-2.

4.6. Almacenamiento de la Imagen:

Las imágenes adquiridas pueden ser guardadas en archivos digitales y almacenadas en cualquier computadora o dispositivo en formatos comerciales o específicos para técnicas digitales de radiografía (i.e. DICONDE).

5. Costo

El costo del equipamiento necesario para las técnicas de Radiografía Digital (CR o DR) en Calderas Acuotubulares resulta inicialmente más caro que para Radiografía Convencional (RC), pero dependiendo del uso, la optimización de los recursos involucrados, de las ventajas y beneficios inherentes a los mismos detallados, su amortización se logra rápidamente, con el beneficio adicional de quedarse luego con un activo durable por largo tiempo.

  • Costo por hora → DR ˃ CR ˃ RC (ver Tabla 4).
  • Costo por tubo / soldadura → DR ˂ CR ˂ RC (ver Tabla 4).

6. Caso Práctico

Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 04

Se examinaron prácticamente por RD tubos Ø 2” – 6,3 mm.- A 106 Gr.B.- similares a los de pared de agua, utilizándose: – Generador de RX (TELEDYNE ICM) CP160B , un Flat Panel (DDA) GO-SCAN 1510 HR (99 µm – CMOS) y Software SHERLOCK. – Se calcularon teóricamente tiempos de exposición y demás parámetros para las técnicas restantes, para Ir 192 y Se75 se consideraron actividades de 30 Ci. y densidad 2 en todos los casos. En todos técnica “Perpendicular” (3 exposiciones a 60°).- DFP = 50 cm., de acuerdo con ISO 17636-1/2 (clase A), siendo los resultados obtenidos:

Imágenes adquiridas con RD listas para ser analizadas y evaluadas en Calderas Acuotubulares:
Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 05
FOTO 1
Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 06
FOTO 2

7. CONCLUSIÓN

Técnicas de Radiografía Industrial para Mantenimiento de Calderas Acuotubulares - Grafico 07


Por: José G. Caprarulo
Trabajo Técnico: «Calderas Acuotubulares: soldadura de tubos de paredes de agua. Examinación mediante Rayos X y Técnicas Digitales». Más de 30 años de experiencia senior progresiva como técnico / inspector de END, inspector de soldadura, ingeniero de integridad y supervisor mecánico de construcción en Argentina. Experiencia de control de calidad: en proyectos de petróleo y gas en tierra / costa afuera, como fabricación, soldadura, prueba, revestimiento y montaje.


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