En la actualidad la forma más eficiente de transportar hidrocarburos son las líneas de tuberías (o ductos), por lo cual en el planeta existen más de 3.5 millones de kilómetros de tuberías para este fin y las longitudes siguen creciendo, para tener una idea de la longitud, ésta puede darle 275 vueltas a la Tierra.

A pesar de la gran eficiencia de las líneas de tuberías para transporte de hidrocarburos, existe el inconveniente de que algunas de las líneas pasan por debajo de zonas urbanas, comunidades, mantos acuíferos, el mar, zonas industriales, zonas agrícolas, carreteras y caminos, por lo que es muy importante el mantener las líneas en buenas condiciones. Una falla en una tubería puede provocar desde pérdidas económicas por fugas, las cuales a su vez pueden provocar contaminación del suelo o de un manto acuífero, y hasta incendios o explosiones que pueden ser catastróficas.

Una etapa muy importante del proceso de mantenimiento es la inspección de las tuberías desde su interior con el uso de equipos, conocidos como dispositivos inteligentes para inspección de tuberías, PIGs por sus siglas en inglés (Pipeline Inspection Gauges), también son conocidos como dispositivos inteligentes para inspección en línea, ILI por sus siglas en inglés (in-line inspection). En México y en algunas partes de Latinoamérica también los conocen coloquialmente como diablos instrumentados, nombrados así debido al movimiento del suelo y a los sonidos que provocan cuando se van introduciendo y cuando se van retirando de las tuberías.

En el mercado existen diferentes empresas que se dedican a desarrollar los diablos instrumentados y a dar el servicio de inspección, todas estas empresas son extranjeras y presentan el inconveniente de costos elevados y baja disponibilidad para México y en general para Latinoamérica. El Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial, CIDESI, hace más de 10 años inició el desarrollo de estas tecnologías con el objetivo de que en México se cuente con la tecnología a un costo más accesible y con mejor disponibilidad que lo que actualmente ofrece el mercado.

¿POR QUÉ FALLAN LAS TUBERÍAS? Antes de hablar más de diablos instrumentados es interesante saber por qué fallan las tuberías. Las principales causas de fallas, incluyendo el porcentaje estimado de probabilidad de cada una, se enlistan a continuación.¿Qué son los diablos instrumentados? Los diablos instrumentados, son dispositivos que viajan por el interior de la tubería, usualmente propulsados por un diferencial de presión del fluido que se transporta, durante su recorrido adquieren y almacenan grandes cantidades de información de la tubería, en función a la tecnología de instrumentación que contengan, siendo las mas utilizadas la dispersión de flujo mágnetico, el ultrasonido y el geómetra.

En la siguiente figura se ilustra un diablo instrumentado fabricado en CIDESI, donde se puede apreciar que cuenta con copas de poliuretano (en color rojo) que corresponden al diámetro de la tubería a inspeccionar, las copas intermedias y la trasera cuentan con perforaciones que permiten el paso del fluido, mientras que la copa frontal es prácticamente un sello perfecto al diámetro de la tubería, lo que provoca que el diferencial de presión del fluido que se transporta en la tubería arrastre al diablo instrumentado por el interior de ésta.

Los diablos instrumentados usan baterías para su funcionamiento y contienen toda la instrumentación y electrónica requerida para la adquisición y almacenamiento de información de la inspección. Al finalizar la inspección el diablo se retira de la tubería y se extraen los datos de inspección, para que con ayuda de un software especializado y de técnicos calificados se realice el post procesamiento y el análisis de la información para elaborar el reporte de inspección correspondiente.

Diablo instrumentado Geómetra

En el Laboratorio de Equipos Instrumentados de CIDESI se ha trabajado en el desarrollo de diablos instrumentados de dispersión de flujo magnético, ultrasonido y geómetra, con diferentes niveles de maduración de la tecnología. Siendo el geómetra el equipo con más avances a la fecha, el cual ya ha sido sometido a diferentes pruebas de confiabilidad y de operación utilizando bancos de pruebas fabricados específicamente para este fin. El equipo está listo para realizar pruebas en campo, por lo que se está planeando una primera prueba en un ambiente relevante controlado. Por ejemplo, realizar la inspección de una tubería en buenas condiciones y con datos previos para poder comparar los resultados obtenidos.

Con el diablo geómetra de CIDESI se pueden medir abolladuras y ovalidades y se pueden identificar diversas características o accesorios instalados en la tubería como soldaduras circunferenciales, reparaciones, codos, derivaciones de flujo, bridas, válvulas, etc.

Características principales

El diablo geómetra de CIDESI, es un dispositivo para detectar defectos geométricos en tuberías de 10” de diámetro; cuenta con 22 brazos articulados que durante la inspección viajan haciendo contacto con la pared interna de la tubería, cuando pasan por una deformación geométrica se produce un movimiento en el brazo que a su vez acciona los vástagos de los sensores inductivos que cuantifican el desplazamiento que se traduce a la deformación geométrica en función al ángulo de giro de los brazos y a la velocidad del dispositivo. Las copas centradoras de poliuretano flexibles ayudan a que el centro geométrico del equipo sea coincidente con el centro de la tubería. Los 22 brazos garantizan una buena resolución de cobertura circunferencial para detectar diferentes indicaciones de la tubería.

El diablo geómetra cuenta con tres odómetros que miden la distancia recorrida por el diablo. En función a la distancia recorrida por los odómetros, a las mediciones de la unidad de medición inercial, IMU por sus siglas en inglés (inertial measurement unit) y las marcas GPS obtenidas por medio del rastreador (tracker), se ubican geográficamente las indicaciones detectadas durante la inspección de la tubería. La IMU además sirve para realizar el análisis de aceleraciones lineales y angulares para correlacionarlas con las identificaciones y aumentar la certeza de las mediciones.

Equipo de trabajo. El equipo de trabajo está constituido por especialistas y científicos en diferentes ramas del conocimiento. Además el desarrollo ha contado con la participación de varios estudiantes de licenciatura, maestría y doctorado, por lo que el CIDESI cuenta con diferentes tesis, artículos y patentes relacionadas con el tema.

*El equipo especialista de desarrollo está constituido por:

Dr. Jorge Alberto Soto Cajiga, especialista en diseño electrónico y procesamiento de señales. Responsable del laboratorio de Equipos Instrumentados.

Dr. Carlos Rubio González, especialista en modelado y simulación mecánica y validación.

Dr. Antonio Ramirez Martinez, especialista en diseño y modelado mecánico.

Dr. Leonardo Barriga Rodríguez, especialista en desarrollo de software y procesamiento de información.

Dr. Luciano Nava Balanzar, especialista en instrumentación y diseño electrónico.

Dr. Noé Amir Rodríguez Olivares, especialista en sistemas embebidos y almacenamiento de información.

M.C. Sergio Torres Torres, especialista en diseño mecánico y manufactura.

M.C. Fernando Fonseca Navarro, especialista en instrumentación.

Contacto: contacto@cidesi.edu.mx