API570

XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
API RP 579
FITNESS-FOR-SERVICE
ENFOQUE A DAÑO
PRESENTA :
M en C. DAVID A. SÁNCHEZ MORENO
ESPECIALISTA METALURGICO
INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO
INGENIERIA DE PROCESO
INSPECCION Y ANALISIS DE FALLAS
TEL. +52 (55) 91 75 74 05
MICRO. 816 2 7405
1
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QUE ES FITNESS-FOR-SERVICE O ADECUADO PARA EL SERVICIO ?
ES UNA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE INGENIERIA CON UN ENFOQUE MULTIDISCIPLINARIO PARA DETERMINAR,
COMO SU NOMBRE INDICA, LA INTEGRIDAD ESTRCTURAL DE UN EQUIPO QUE CONTENGA DEFECTOS O DAÑOS SEA
APTO PARA CONTINUAR EN SERVICIO.
EN EL AÑO 2000, EL AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API) PUBLICÓ API RP 579, QUE ES UNA PRÁCTICA
RECOMENDADA PARA LA EVALUACIÓN DE APTITD PARA EL SERVICIO – FFS,
AUNQUE ESTE DOCUMENTO IBA
DIRIGIDO PRINCIPALMENTE A LOS ACTIVOS DE REFINACIÓN Y PETROQUÍMICA, SU UTILIZACION HA PRESENTADO UN
AMPLIO USO EN DIVERSAS INDUSTRIAS QUE UTILIZAN RECIPIENTES A PRESIÓN, TUBERÍAS Y TANQUES DE
ALMACENAMIENTO. EN 2007, LA API SE UNIÓ A LA SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS MECÁNICOS (ASME) PARA
PRODUCIR UN DOCUMENTO ACTUALIZADO CON LA DESIGNACIÓN DE LA API 579-1/ASME FFS-1. ESTE DOCUMENTO
ESTÁ DISEÑADO PARA COMPLEMENTAR Y AMPLIAR LOS REQUISITOS DE LOS CÓDIGOS INSPECCIÓN NBIC, NB-23 , API
510 , API 570 , Y API 653 .
CUYOS
OBJETIVOS SON GARANTIZAR UN NIVEL ACEPTABLE DE SEGURIDAD,
PROPORCIONAR INFORMACIÓN PRECISA PARA DETERMINAR LA VIDA REMANENTE, REALIZAR UN PROGRAMA DE
MANTENIMIENTO Y AYUDAR A OPTIMIZAR LA INSPECCIÓN DE LOS EQUIPOS DAÑADOS PARA
FUNCIONAMIENTO.
QUE SIGAN EN
2
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CUAL ES EL CONTENIDO DE API RP 579 ?
CONTENIDO
PARTE 1 - INTRODUCCION
SUS 1,280 PAGINAS SE DIVIDEN EN
13 PARTES Y 10 ANEXOS
PARTE 2 - PROCEDIMIENTO DE EVALUACION PARA ADECUACION PARA EL SERVICIO
PARTE 3 – EVALUACION DE EQUIPOS QUE PRESENTEN FRACTURA FRAGIL
PARTE 4 – EVALUACION DE PERDIDA GENERAL DE METAL
PARTE 5 – EVALUACION DE PERDIDA LOCAL DE METAL
PARTE 6 – EVALUACION DE CORROSION POR PICADURAS
PARTE 7 – EVALUACION DE AMPOLLAS DE HIDROGENO Y DAÑO POR HIDROGENO ASOCIADO CON HIC Y SOHIC
PARTE 8 – EVALUACION DE DESALINEAMIENTO DE SOLDADRURAS Y DISTORCION DE PARED
PARTE 9 – EVALUACION DE DEFECTOS COMO GRIETAS
PARTE 10- EVALUACION DE COMPONENTES QUE OPERAN EN EL RANGO DE TERMOFLUENCIA
PARTE 11 – EVALUACION DE DAÑO POR FUEGO
PARTE 12 – EVALUACION DE RANURAS, ABOLLADURAS Y COMBINACION DE AMBAS
PARTE 13 – EVALUACION DE LAMINACIONES
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CUAL ES EL CONTENIDO DE API RP 579 ?
CONTENIDO
ANEXO A - ECUACIONES PARA LA EVALUACION DE FFS ESPESOR , PRESION MAXIMA DE TRABAJO PERMISIBLE Y ESFUERZOS
ANEXO B1 – ANALISIS GENERAL DE ESFUERZOS PARA LA EVALUACION DE FFS
ANEXO B2 - RECOMENDACIONES ALINEAR LOS RESULTADOS DE ESFERZOS PARA LA CLASIFICACIÓN ESFUERZOS
ANEXO B3 - DESARROLLO DE HISTOGRAMA Y CONTEO DE CICLOS PARA ANALISIS DE FATIGA
ANEXO B4 – AJUSTES ALTERNATIVOS PARA FACTORES DE PLASTICIDAD Y ESFUERZOS ALTERNATIVOS EFECTIVOS PARA EL ANALISIS ELASTICO A LA FATIGA
ANEXO C - COMPENDIO DE SOLUCIONES A FACTORES DE INTENSIDAD DE ESFUERZOS
ANEXO D - COMPENDIO DE S OLUCIONES A ESFUERZOS DE REFERENCIA PARA DEFECTOS COMO GRIETAS
ANEXO E – ESFUERZOS RESIDUALES EN UNA EVALUACION DE ADECACION PARA EL SERVICIO FFS
ANEXO F – PROPIEDADES DEL MATERIAL PARA UNA EVALUACION FFS
ANEXO G – MECANISMOS DE DAÑO
ANEXO H – BASES TECNICAS Y VALIDACION
ANEXO I – GLOSARIO DE TERMINOS Y DEFINICIONES
ANEXO J – ACTUALMENTE NO USADO
ANEXO K – GRIETAS CON AREAS ABIERTAS
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DEFECTOS O
MECANISMOS DE
DAÑO
PARTE
FRACTURA FRAGIL
PARTE 3
PERDIDA GENERAL
DE METAL
PARTE 4
PERDIDA LOCAL DE
METAL
PARTE 5
CORROSION POR
PICADRAS
PARTE 6
AMPOLLAS DE
HIC/DAÑO SOHIC
PARTE 7
INFORMACION GENERAL
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR LA RESISTENCIA A UNA FRACTURA FRÁGIL
EXISTENTE EN ACEROS CARBONO Y DE BAJA ALEACIÓN UTILIZADOS EN LA FABRICACION DE RECIPIENTES A PRESIÓN,
TUBERÍAS Y TANQUES DE ALMACENAMIENTO. LOS CRITERIOS SON PROPORCIONADOS PARA EVALUAR LA OPERACIÓN
NORMAL, PUESTA EN MARCHA, FALLA O DAÑO , Y LA CONDICIONES DE SACAR DE OPERACIÓN AL EQUIPO.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR LA PERDIDA DE ESPESOR POR CORROSIÓN
GENERAL. LOS DATOS UTILIZADOS PARA LA EVALUACIÓN PUEDEN SER TANTO LAS LECTURAS DE ESPESOR DE PUNTO O
PERFILES DETALLADOS DE ESPESOR. UNA METODOLOGÍA SE PROPORCIONA PARA UTILIZAR LOS PROCEDIMIENTOS DE
EVALUACIÓN DE LA PARTE 5 CUANDO EL ESPESOR DE LOS DATOS INDICA QUE LA PÉRDIDA DE METAL PUEDE SER TRATADO
COMO LOCALIZADA.
LAS TÉCNICAS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR INDIVIDUAL Y REDES DE ÁREAS LOCALES DELGADAS Y
DEFECTOS EN FORMA DE RANURA EN COMPONENTES PRESURIZADOS. PERFILES DETALLADOS DE ESPESOR SON NECESARIOS
PARA LA EVALUACIÓN. LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN TAMBIÉN PUEDE SER UTILIZADOS PARA EVALUAR PICADURAS
INDIVIDUALES O AMPOLLAS CONFORME A LO DISPUESTO EN LA PARTE 6 Y PARTE 7, RESPECTIVAMENTE.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR AMPLIAMENTE PICADURAS DISPERSAS,
PICADURAS, LOCALIZADAS, PICADURAS QUE OCURREN DENTRO DE UNA REGIÓN DE LA PÉRDIDA DE METAL LOCAL, Y UNA
REGIÓN DE LA PÉRDIDA DE METAL LOCALIZADA DENTRO DE UNA REGIÓN DE PICADURAS MUY DISPERSOS. LOS
PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN TAMBIÉN SE PUEDE UTILIZAR PARA EVALUAR UNA RED DE AMPOLLAS ESTRECHAMENTE
ESPACIADOS CONFORME A LO DISPUESTO EN LA PARTE 7.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR AMPOLLAS AGRUPADAS U AISLADAS Y DAÑOS
POR HIC / SOHIC. LAS GUIAS PARA LA EVALUACIÓN INCLUYEN DISPOSICIONES PARA LAS AMPOLLAS Y EL DAÑO DE HIC / SOHIC
UBICADA EN LAS JUNTAS DE SOLDADURA Y DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES, COMO LAS TRANSICIONES DE PARED,
ANILLOS DE REFUERZO, Y LAS BOQUILLAS.
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DESALINEAMIENTO DE
SOLDADURAS Y
DISTORCION DE PARED
PARTE 8
DEFECTOS COMO
GRIETAS
PARTE 9
OPERACIÓN A ALTAS
TEMPERATRAS Y
TERMOFLUENCIA
PARTE 10
DAÑO POR FUEGO
PARTE 11
ABOLLADURAS,
RAYONES, Y
COMBINACIONES
PARTE 12
LAMINACIONES
PARTE13
PROCEDIMIENTO DE EVALUACION SON PROPORCIONADOS PARA EVALUAR EL ESFUERZO RESULTANTE DE
DISCONTINUIDADES GEOMETRICAS EN EL TIPO ESTRUCTURAS INCLUYENDO DESALINEAMIENTO DE SOLDADURAS Y
DISTORCIONES DE PARED (EJ. OVALAMIENTO Y ABOLLADURAS)
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR DEFECTOS COMO GRIETAS. LA SOLUCION
PARA LOS FACTORES DE INTENSIDAD DE ESFUERZOS Y ELESFUERZO DE REFERENCIA (CARGA LÍMITE) SE INCLUYEN EN
EL ANEXO C Y EL ANEXO D, RESPECTIVAMENTE. MÉTODOS PARA EVALUAR LOS ESFUERZOS RESIDUALES COMO LO EXIGE
EL PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN SE DESCRIBEN EN LAS PROPIEDADES INCLUIDAS EN EL ANEXO E. PROPIEDADES
DEL MATERIALES NECESARIOS PARA LA EVALUACIÓN SON PRESENTADOS EN EL ANEXO F. RECOMENDACIONES PARA LA
EVALUACIÓN DE CRECIMIENTO DE LA GRIETA INCLUYENDO CONDICIONES AMBIENTALES TAMBIÉN ESTÁN CUBIERTOS.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA DETERMINAR LA VIDA ÚTIL REMANENTE DE
COMPONENTES QUE OPERAN EN EL RÉGIMEN DE FLUENCIA. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES NECESARIOS PARA LA
EVALUACIÓN SE ENCUENTRAN EN LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS INCLUIDAS EN EL ANEXO F. PARA LA EVALUACIÓN DE
CRECIMIENTO DE LA GRIETA COMO LAS PREOCUPACIONES AMBIENTALES TAMBIÉN ESTÁN CUBIERTOS.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR LOS EQUIPOS SOMETIDOS A DAÑO DE
FUEGO. UNA METODOLOGÍA SE PROPORCIONA A LOS COMPONENTES DE RANGO Y DE LA PANTALLA PARA LA
EVALUACIÓN SOBRE LA BASE DE LA EXPOSICIÓN AL CALOR EXPERIMENTADO DURANTE EL INCENDIO. LOS
PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN DE LAS DEMÁS PARTES DE ESTA PUBLICACIÓN SE UTILIZAN PARA EVALUAR LOS
DAÑOS EN LOS COMPONENTES.
SE PROPORCIONAN TÉCNICAS DE EVALUACIÓN PARA EVALUAR LA ABOLLADURA, RAYADURAS Y COMBINACIONES EN
COMPONENTES.
LOS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SE PROPORCIONAN PARA EVALUAR LAS LAMINACIONES. LAS DIRECTRICES
INCLUYEN DISPOSICIONES PARA LA EVALUACIÓN DE LÁMINACIONES UBICADAS EN LAS UNIONES SOLDADAS Y
DISCONTINUIDADES ESTRUCTURALES, COMO LAS TRANSICIONES DE PARED, ANILLOS DE REFUERZO, Y LAS BOQUILLAS
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CLASES DE DEGRADACION
FRACTURA
FRAGIL
CORROSION / EROSION
DEFECTOS DE
AGRIETAMIENTO
DAÑO POR
INCENDIO
DAÑO POR
TERMOFLUENCIA
DAÑO
MECANICO
SECCION 3
EVALUACION DE
FRACTURA FRAGIL
SECCION 4
EVALUACION DE
PERDIDAD GENERAL
DE METAL
SECCION 9
EVALUACION DE
DEFECTOS DE AGRIETAMIENTO
SECCION 11
EVALUACION DE
DAÑO POR INCENDIO
SECCION 10
EVALUACION DE
DAÑO POR
TERMOFLUENCIA
SECCION 5
EVALUACION DE
PERDIDA DE METAL
LOCALIZADA
SECCION 9
EVALUACION DE DEFECTOS
DE AGRIETAMIENTO POR DEBAJO
DEL REGIMEN DE TERMOFLUENCIA
SECCION 5
EVALUACION DE
PERDIDA DE METAL
LOCALIZADA
SECCION 4
EVALUACION DE
PERDIDA DE METAL
GENERAL
SECCION 8
EVALUACION DE
DESALINEAMIENTO DE S0LDADURA
Y DISTORCION DEL ELEMENTO
SECCION 6
EVALUACION DE
DAÑO POR PICADURA
SECCION 5
EVALUACION DE
PERDIDA DE METAL
LOCALIZADA
SECCION 9
EVALUACION DE
DEFECTOS DE
AGRIETAMIENTO
SECCION 7
EVALUACION DE
EMBOLLADURAS
SECCION 8
EVALUACION DE SOLDADURA
DESALIDEADA Y DISTORCIONES
DEL ELEMENTO
SECCION 9
EVALUACION DE
DEFECTOS DE
FRACTURA
SECCCION 10
EVALUACION DE
DAÑO POR
TERMOFLUENCIA
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LOS NIVELES DE EVALUACIÓN DE FFS:
LA API / ASME APTITUD PARA EL SERVICIO ESTÁNDAR OFRECE TRES NIVELES DE EVALUACIÓN:
NIVEL 1. ESTA ES UNA EVALUACIÓN BÁSICA QUE PUEDE SER REALIZADA POR UNA FORMACIÓN ADECUADA
INSPECTORES O INGENIEROS DE PLANTA. UNA EVALUACIÓN DE NIVEL 1 PUEDE IMPLICAR SIMPLES CÁLCULOS A
MANO.
NIVEL 2. ESTE NIVEL DE EVALUACIÓN ES MÁS COMPLEJA QUE EL NIVEL 1, Y DEBE SER REALIZADA
ÚNICAMENTE POR INGENIEROS FORMADOS EN LA NORMA API / ASME FFS. LA MAYORÍA DE LOS CÁLCULOS PARA
EL NIVEL 2 PUEDEN REALIZARSE CON UNA HOJA DE CÁLCULO.
NIVEL 3. ESTE ES EL NIVEL DE EVALUACIÓN ES EL MÁS AVANZADO, Y DEBE REALIZARSE SÓLO POR LOS
INGENIEROS CON UN ALTO NIVEL DE CONOCIMIENTOS Y EXPERIENCIAS. UN NIVEL 3 EVALUACIÓN PUEDE
INCLUIR SIMULACIÓN POR COMPUTADORA, COMO EL ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS (FEA) O DINÁMICA DE
FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD).
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
ESTOS TRES NIVELES DE EVALUACIÓN REPRESENTAN UN EQUILIBRIO ENTRE SIMPLICIDAD Y PRECISIÓN. LA SIMPLIFICACIÓN DE LOS
PROCEDIMIENTOS DE EVALUACIÓN SON NECESARIAMENTE MÁS CONSERVADORA QUE MÁS SOFISTICADOS ANÁLISIS DE INGENIERÍA. EN
ALGUNOS CASOS, EL COMPONENTE QUE SE EVALÚA PUEDE NO PASAR UN EVALUACIÓN DE NIVEL 1, PERO SI UN NIVEL 2 O NIVEL 3 DE
COMPONENTES DEBIDO QUE SON MENOS CONSERVADORES, LA SIMPLIFICACIÓN DE LOS SUPUESTOS EN LOS PRIMEROS. EN CIERTAS
SITUACIONES, LA NORMA API / ASME NO PERMITE UNA EVALUACIÓN DE NIVEL 1. POR EJEMPLO, LAS EVALUACIONES DE NIVEL 1 NO SON
APLICABLE A LOS EQUIPOS A PRESIÓN A IMPORTANTES CARGAS ADICIONALES, COMO LOS PESOS MUERTOS, CARGAS DE VIENTO, CARGAS DE
EXPANSIÓN TÉRMICA, Y LAS CARGAS SÍSMICAS.
CON LAS EVALUACIONES DE NIVEL 1, LOS PROCEDIMIENTOS ESPECIFICADOS SE DEBEN SEGUIR EXACTAMENTE, Y NO ES POCO O NINGÚN
ESPACIO PARA LA INTERPRETACIÓN. LOS PROCEDIMIENTOS NIVEL 2 PROPORCIONAN CIERTO MARGEN PARA EJERCITAR EL BUEN JUICIO DE
INGENIERÍA. PARA LAS EVALUACIONES DE NIVEL 3, LA API / NORMA ASME PROPORCIONA UNOS POCOS DIRECTRICES GENERALES, PERO LOS
DETALLES DE LA EVALUACIÓN SE DEJA AL USUARIO. LA FALTA DE ESPECIFICIDAD EN EL NIVEL 3 ES POR DISEÑO. NO HAY NINGUNA MANERA
PRÁCTICA DE CODIFICAR PASOS PARA INTENSIFICAR LOS PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS DE INGENIERÍA AVANZADA, PORQUE CADA SITUACIÓN
ES DIFERENTE, Y HAY UNA AMPLIA GAMA DE ENFOQUES QUE PUEDEN SER ADECUADOS PARA UNA SITUACIÓN DADA.
UNA EVALUACIÓN FFS TÍPICA PUEDE IMPLICAR DIVERSAS DISCIPLINAS DE INGENIERÍA, Y AUNQUE UNA PERSONA PUEDE ASUMIR UN PAPEL
PROTAGÓNICO EN LA REALIZACIÓN DE LA EVALUACIÓN, ÉL / ELLA DEBE DEPENDER DE OTROS PARA APORTAR DATOS CRUCIALES Y
EXPERIENCIA. ALGUNAS DE LAS ÁREAS DE EXPERIENCIA QUE PUEDEN SER PARTE DE UNA EVALUACIÓN DE LA
CONTINUACIÓN.
FFS SE DESCRIBEN A
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
ANÁLISIS DE ESFUERZOS. UNA ESTIMACIÓN EXACTA DE LOS ESFUERZOS QUE ACTÚA SOBRE EL COMPONENTE DE INTERÉS PARA EVALUAR LA
INTEGRIDAD ESTRUCTURAL Y LA VIDA ÚTIL RESTANTE.
METALURGIA / INGENIERÍA DE MATERIALES. UNA COMPRENSIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE DIVERSOS MATERIALES SOMETIDOS A
AMBIENTES ESPECÍFICOS, TEMPERATURAS Y NIVELES DE ESTRÉS ES ESENCIAL PARA GARANTIZAR UNA OPERACIÓN SEGURA Y CONFIABLE.
EL EXAMEN NO DESTRUCTIVOS (END). LOS DEFECTOS DEBEN SER DETECTADOS Y DIMENSIONADOS ANTES DE PUEDEN SER EVALUADOS. LA
TECNOLOGÍA DE INSPECCIÓN MÁS ADECUADA DEPENDE DE UN VARIEDAD DE FACTORES, INCLUYENDO EL TIPO DE LOS DEFECTOS O DAÑOS
PRESENTES Y EL ACCESIBILIDAD DE LA REGIÓN DE INTERÉS.
CORROSIÓN. UNA COMPRENSIÓN DEL MECANISMO DE LA DEGRADACIÓN AMBIENTAL (S) QUE LLEVÓ A LOS DAÑOS OBSERVADOS, ES UN
REQUISITO PREVIO PARA LA EVALUACIÓN DE LA FFS. POR OTRA PARTE EXPERIENCIA EN LA CORROSIÓN ES ÚTIL PARA LA PRESCRIPCIÓN DE
MEDIDAS ADECUADAS DE REMEDIACIÓN.
LAS OPERACIONES DE LA PLANTA. LA INTERACCIÓN CON PERSONAL DE LA PLANTA ES GENERALMENTE NECESARIO ENTENDER LOS
PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO PARA EL EQUIPO DE SU INTERÉS. INFORMACIÓN TALES COMO LA TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO Y
PRESIÓN, ENTORNO DEL PROCESO, INICIO / APAGADO PROCEDIMIENTOS SON ELEMENTOS ESENCIALES PARA UNA EVALUACIÓN DE LA FFF.
MECÁNICA DE LA FRACTURA. ESTA DISCIPLINA SE UTILIZA PARA ANALIZAR LAS GRIETAS Y OTROS PLANOS DEFECTOS.
PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA. ESTA DISCIPLINA ES ÚTIL PARA EL ANÁLISIS DE DATOS Y PARA LAS EVALUACIONES PROBABILÍSTICAS DE
RIESGO.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
UNA EVALUACIÓN DE APTITUD PARA EL SERVICIO - FFS Ó “ANÁLISIS DE INTEGRIDAD”, PUEDE SER LA
HERRAMIENTA QUE NOS PROPORCIONE SOLUCIONES INGENIERILES ÓPTIMAS, AL EVITAR COSTOS POR PRODUCCIÓN
DIFERIDA POR PARO DE LÍNEAS O EQUIPOS Y REPARACIONES COSTOSAS O INNECESARIAS.
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN (PEP), INCORPORO EN LAS NORMAS DE REFERENCIA DE PEMEX; ANEXO B
EN LA NORMA NRF-014-PEMEX-2006 Y EN EL ANEXO 1 DE LA NORMA NRF-227-PEMEX-2009, QUE SON LA BASE PARA
LA RECOLECCIÓN DE LAS DIMENSIONES SIGNIFICATIVAS PARA REALIZAR UNA EVALUACIÓN CUANTITATIVA
CONFIABLE. ASÍ MISMO EN EL AÑO 2007, EL API (AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE), PUBLICÓ EL DOCUMENTO:
“API 579-1/ASME FFS-1, JUNE 5, 2007”, EMPLEADO PARA LA EVALUACIÓN DE APTITUD PARA EL SERVICIO.
LAS PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS (PND), SON EL MÉTODO MÁS APLICADO PARA CONOCER EL ESTADO FÍSICO DE
LOS ELEMENTOS EMPLEADOS EN LAS DISTINTAS RAMAS DE LA INDUSTRIA, CON GRANDES VENTAJAS, POR EL VALOR
DE LA INFORMACIÓN QUE PUEDE SER OBTENIDA EN ESTUDIOS Y ANÁLISIS INGENIERILES PARA LA TOMA DE
DECISIONES. SIN EMBARGO ACTUALMENTE LA MAYORÍA DE LAS EVALUACIONES DE LAS INDICACIONES DETECTADAS
SON REALIZADAS DE ACUERDO A CRITERIOS ESTABLECIDOS EN DOCUMENTOS EXTRANJEROS, EMPLEADOS
DURANTE LA FABRICACIÓN RESULTANDO EN CRITERIOS CONSERVADORES PARA LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN
A LAS QUE ESTÁ EXPUESTO EL COMPONENTE.
LA EVALUACIÓN DE APTITUD PARA EL SERVICIO - FFS, ES LA HERRAMIENTA QUE PROPORCIONA LAS CONDICIONES
BAJO LAS CUALES LOS COMPONENTES QUE CONTIENEN INDICACIONES PUEDEN OPERAR DE FORMA CONFIABLE Y
SEGURA; LA PRECISIÓN DE LAS EVALUACIONES ESTÁ SUJETA SENSIBLEMENTE, A LA EXACTITUD DE LA
INFORMACIÓN RECOPILADA EN CAMPO.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
PEP RESPONDIÓ A ESTA NECESIDAD INCORPORANDO EL ANEXO B EN LA NORMA NRF-014-PEMEX-2006 Y EN EL
ANEXO 1 EN LA NORMA NRF-227-PEMEX-2009, DONDE SE ESPECIFICAN LOS REQUERIMIENTOS PARA LA
RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DE LAS INDICACIONES DETECTADAS, HOMOLOGANDO LOS CRITERIOS ENTRE LOS
DIFERENTES RESTADORES DE SERVICIOS DE INSPECCIÓN.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
PROCEDIMIENTO GENERAL DE EVALUACIÓN
LA METODOLOGÍA GENERAL DE EVALUACIÓN POR FITNESS FOR SERVICE (API 579-1/ASME FFS-1), CONTEMPLA LOS
SIGUIENTES PUNTOS QUE SE DEBEN SEGUIR EN EL ORDEN MARCADO PARA DESARROLLAR UNA EVALUACIÓN:
IDENTIFICACIÓN DEL DEFECTO Y/O MECANISMO DE DAÑO. EL PRIMER PASO EN UNA EVALUACIÓN DE FITNESS FOR
SERVICE ES LA IDENTIFICACIÓN DEL TIPO DE DAÑO Y CAUSA QUE LO ORIGINA. EL DISEÑO Y PRÁCTICAS DE FABRICACIÓN,
ASÍ COMO TAMBIÉN EL HISTORIAL DE SERVICIO Y CONDICIONES AMBIENTALES SE PUEDEN UTILIZAR PARA DETERMINAR
LAS CAUSAS PROBABLES DEL DAÑO. LA IDENTIFICACIÓN DEL DEFECTO Y/O MECANISMO DE DAÑO LLEVA A LA
SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN.
APLICABILIDAD Y LIMITACIONES DE CADA PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN. LA METODOLOGÍA DE FITNESS FOR
SERVICE ES APLICABLE PARA EVALUAR EQUIPOS QUE SE ENCUENTRAN EN SERVICIO COMO RECIPIENTES A PRESIÓN,
TUBERÍAS, CALDERAS, TANQUES DE ALMACENAMIENTOS Y COMPONENTES COMO BRIDAS Y BOQUILLAS. CADA
PROCEDIMIENTO TIENE UN ÁMBITO DE APLICACIÓN QUE EL ANALISTA DE FFS DEBE TENER CLARO PARA DETERMINAR
LA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
REQUERIMIENTOS DE DATOS. LOS DATOS REQUERIDOS PARA UNA EVALUACIÓN POR FITNESS FOR SERVICE
DEPENDEN SOBRE EL TIPO DE DEFECTO O MECANISMO DE DAÑO QUE ESTÁ SIENDO EVALUADO. LOS DATOS
REQUERIDOS PODRÍAN INCLUIR: DISEÑO ORIGINAL DEL EQUIPO, INFORMACIÓN PERTINENTE A
MANTENIMIENTO E HISTORIAL OPERACIONAL DEL EQUIPO, OPERACIÓN FUTURA ESPERADA E INFORMACIÓN
ESPECÍFICA COMO DIMENSIONAMIENTO DEL DEFECTO, ESTADO DE ESFUERZO Y PROPIEDADES DEL MATERIAL.
PARA LA INTERPRETACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DEL DEFECTO O DAÑO SE DEBEN APLICAR LAS TÉCNICAS DE
INSPECCIÓN NECESARIAS QUE PRESENTEN LA MAYOR INFORMACIÓN POSIBLE PARA LA EVALUACIÓN. PARA
DETECTAR DAÑOS O DEFECTOS SUPERFICIALES O SUBSUPERFICIALES TÉCNICAS COMO INSPECCIÓN VISUAL,
LÍQUIDOS PENETRANTES, PARTÍCULAS MAGNÉTICAS, ENTRE OTROS, PUEDEN SER UTILIZADOS. PARA
CARACTERIZAR LA PROFUNDIDAD Y CONFIGURACIÓN A TRAVÉS DEL ESPESOR DEL DEFECTO O DAÑO SE PUEDE
APLICAR ULTRASONIDO INDUSTRIAL, RADIOGRAFÍA U OTRAS TÉCNICAS DE INSPECCIÓN VOLUMÉTRICA. EL
PERSONAL QUE REALIZA ESTAS CARACTERIZACIONES DEBE TENER AMPLIA EXPERIENCIA EN IDENTIFICACIÓN Y
CARACTERIZACIÓN DE DAÑOS.
NIVEL DE EVALUACIÓN Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN. LA METODOLOGÍA DE FITNESS FOR SERVICE POR API
579-1/ASME FFS-1 INCLUYE TRES NIVELES DE EVALUACIÓN PARA DEFECTOS O DAÑOS. CADA NIVEL DE
EVALUACIÓN PROPORCIONA UN EQUILIBRIO ENTRE UN ANÁLISIS CONSERVADOR Y OTRO NO CONSERVADOR, LA
CANTIDAD DE INFORMACIÓN REQUERIDA PARA LA EVALUACIÓN, LA HABILIDAD DEL PERSONAL QUE REALIZA LA
EVALUACIÓN Y LA COMPLEJIDAD DEL ANÁLISIS QUE SE REALIZA. EL NIVEL DE COMPLEJIDAD ASÍ COMO TAMBIÉN
LA CANTIDAD DE INFORMACIÓN Y HABILIDAD DEL PERSONAL REQUERIDA PARA LA EVALUACIÓN INCREMENTA
CON EL AUMENTO DEL NIVEL DE EVALUACIÓN. LA METODOLOGÍA DE FITNESS FOR SERVICE UTILIZA PARA CADA
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN UNO O MÁS DE LOS SIGUIENTES CRITERIOS DE ACEPTACIÓN.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
CALCULO DEL ESFUERZO PERMISIBLE. ESTE CRITERIO ESTÁ BASADO EN EL CÁLCULO DE ESFUERZOS RESULTANTES DE
DIFERENTES CONDICIONES DE CARGA Y SUPERPOSICIÓN DE RESULTADOS DE ESFUERZOS COMPARADOS CON UNA
CATEGORÍA O CLASES DE ESFUERZOS ASIGNADAS.
DETERMINAR EL FACTOR DE RESISTENCIA REMANENTE. LA NORMA API/ASME UTILIZA EL CONCEPTO DE FACTOR DE
RESISTENCIA REMANENTE (RSF) EN UN GRAN NUMERO DE PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION . EL FACTOR ES DEFINIDO
POR LA SIGUIENTE RELACION:
DONDE:
LDC = LIMITE O CARGA A COLAPSO PLASTICO DEL COMPONENTE DAÑADO.
LUC = LIMITE O CARGA A COLAPSO PLASTICO DEL COMPONENTE SIN DAÑO.
UNA VEZ QUE DETERMINAMOS ESTE FACTOR, CALCULAMOS LA PRESION MAXIMA DE OPERACION PERMISIBLE PARA EL
COMPONENTE QUE PRESENTA EL DAÑO MAOPr:
EL COMPONENTE PUEDE SER RECLASIFICADO, REPARADO O REEMPLAZADO
PUEDE CONTINUAR O SER PUESTO EN SERVICIO.
EL FACTOR DE RESISTENCIA REMANENTE PERMISIBLE RSFa GENERALMENTE ES = 0.90 CUYO VALOR ES TOMADO DEL
CODIGO DE DISEÑO VER TABLA 2.3 DE API 579.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
DIAGRAMA DE EVALUACIÓN DE FALLA (FAD). EL FAD (FAILURE ASSESSMENT DIAGRAM) PROVEE UN MÉTODO
CONVENIENTE PARA PROPORCIONAR UNA MEDIDA DE LA ACEPTABILIDAD DE UN COMPONENTE CON UN
DEFECTO DE GRIETA CUANDO EL MECANISMO DE FALLA SE MIDE POR DOS CRITERIOS DISTINTOS: FRACTURA
INESTABLE Y CARGA LIMITE. EN UN ANÁLISIS DE FITNESS FOR SERVICE DE UNA GRIETA COMO FALLA, EL
RESULTADO DE UNA ANÁLISIS DE ESFUERZO, FACTOR DE INTENSIDAD DE ESFUERZO Y SOLUCIÓN DE CARGA
LIMITE Y RESISTENCIA A LA FRACTURA SON COMBINADOS PARA CALCULAR LA RAZÓN DE DUREZA KR Y RAZÓN
DE CARGA LR. ESTAS DOS CANTIDADES REPRESENTAN LAS COORDENADAS DE UN PUNTO QUE ES GRAFICADO EN
UN DIAGRAMA DE EVALUACIÓN DE FALLA PARA DETERMINAR LA ACEPTABILIDAD.
ESTIMACION DE LA EVALUACIÓN DE VIDA REMANENTE. LA VIDA REMANENTE SE ESTABLECE UNA VEZ QUE SE
HA DETERMINADO EL COMPONENTE CON DEFECTO COMO ACEPTABLE DESPUÉS DE LA EVALUACIÓN POR
FITNESS FOR SERVICE Y ES USADA PARA ESTABLECER UN APROPIADO INTERVALO DE INSPECCIÓN, UN PLAN DE
MONITOREO EN SERVICIO O LA NECESIDAD DE UNA REMEDIACIÓN. NO PRETENDE PROVEER UN TIEMPO
ESTIMADO PRECISO DE FALLA DEL COMPONENTE CON EL DEFECTO.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
REMEDIACIÓN. EN ALGUNAS CIRCUNSTANCIAS QUE EL COMPONENTE NO SEA ACEPTADO EN LA ACTUAL CONDICIÓN, O
QUE SEA DIFÍCIL DE ESTIMAR UNA VIDA REMANENTE O COMO MEDIO PARA MITIGAR EL CRECIMIENTO DE UN DAÑO ES
NECESARIO CONTAR CON ALTERNATIVAS DE REMEDIACIÓN QUE PUEDAN MANTENER O RESTABLECER EL COMPONENTE
EN SERVICIO. LA ALTERNATIVA DE REMEDICIÓN DEPENDERÁ DEL TIPO DE DAÑO PRESENTE QUE PODRÁN SER DESDE
APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS, EPOXICOS, PARCHES DE REFUERZO, RECLASIFICACIONES Y/O
REPARACIONES, HASTA LA SUSTITUCIÓN DEL COMPONENTE.
MONITOREO EN SERVICIO. LOS MÉTODOS TÍPICOS USADOS PARA EL MONITOREO EN SERVICIO INCLUYEN PRUEBAS DE
CORROSIÓN PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN, PRUEBAS PARA EVALUAR LA ACTIVIDAD DE HIDROGENO,
MEDICIÓN DE LOS CRECIMIENTOS EN PÉRDIDA DE METAL O ACTIVIDAD DE AGRIETAMIENTO POR MÉTODOS DE
EXAMINACIÓN ULTRASÓNICA Y PRUEBAS DE EMISIÓN ACÚSTICA, ENTRE OTROS.
DOCUMENTACIÓN. PARA DESARROLLAR UNA EVALUACIÓN POR FITNESS FOR SERVICE SE DEBE RECABAR LA MAYOR
INFORMACIÓN POSIBLE DE DISEÑO, PROCESO E HISTORIAL DE MANTENIMIENTO DEL COMPONENTE BAJO EVALUACIÓN.
ESTA MISMA INFORMACIÓN ASÍ COMO LA GENERADA POR LA METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN (LECTURAS DE CAMPO
OBTENIDAS POR NDT, MANTENIMIENTO, CÁLCULOS DE VIDA REMANENTE, CONDICIONES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA,
RECOMENDACIONES DE REMEDIACIÓN Y MONITOREO, ENTRE OTRAS), DEBEN SER SUFICIENTEMENTE DOCUMENTADAS
TAL QUE ELANÁLISIS PUEDA SER REPETIDO DESPUÉS Y SE PUEDA INTEGRAR UN EXPEDIENTE DE EVALUACIÓN
DELCOMPONENTE.
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA
DE FITNESS FOR SERVICE
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL DAÑO
LA INFORMACIÓN BÁSICA REQUERIDA PARA DESARROLLAR UNA EVALUACIÓN DE NIVEL 1 Y NIVEL 2.
 PRESIÓN DE DISEÑO (P)
 PRESIÓN DE OPERACIÓN (PO)
 TEMPERATURA DE OPERACIÓN (T°)
 DIÁMETRO EXTERNO (DO)
 DIÁMETRO INTERNO (D)
 ESPECIFICACIÓN DE MATERIAL
 ESFUERZO MÁXIMO PERMISIBLE (SA)
 EFICIENCIA DE JUNTA (E)
 ESPESOR NOMINAL (TNOM)
 ESPESOR MÍNIMO MEDIDO (TMM)
 ESPESOR MEDIDO EN ZONA SANA (TRD)
 VELOCIDAD DE CORROSIÓN (CRATE)
 CORROSIÓN FUTURA PERMISIBLE (FCA)
 DISTANCIA A MAYOR DISCONTINUIDAD ESTRUCTURAL
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XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
MÉTODO PARA DETERMINAR EL PLANO DE LA PÉRDIDA DE METAL MAXIMA
(PÉRFIL DE ESPESOR CRITICO – CTP)
B) PÉRFIL DE ESPESOR CRÍTICO (CTP) –PLANO LONGITDINAL ( PROYECCIÓN DE LA LINEA M )
LINEA M – TRAYECTORIA DE
LECTURAS DE ESPESOR MINIMO
EN LA DIRECCIÓN LONGITUDINAL
LINEA C – TRAYECTORIA DE
LECTURAS
DE
ESPESOR
MINIMO EN LA DIRECCIÓN
CIRCUNFERENCIAL.
A) PLANOS DE INSPECCIÓN Y PERFIL DE ESPESOR CRITICO
NOTAS:
CILÍNDRICA S
C) PÉRFIL DE ESPESOR CRÍTICO (CTP) – PLANO CIRCUNFERENCIAL ( PROYECCIÓN DE LA LINEA C )
1.- M1- M5 SON PLANOS DE INSPECCIÓN MERIDIONAL (LONGITUDINAL)
2.- C1 – C7 SON PLANOS DE INSPECCIÓN CIRCNFERENCIAL
2
XVIII Foro Avances de la Industria de la Refinación
EVALUACIÓN DE NIVEL 1
ESPESOR DE PARED USADO EN EL CÁLCULO:
DIMENSIÓN AXIAL DEL ADELGAZAMIENTO:
RAZÓN DEL ESPESOR REMANENTE:
S
PARÁMETRO LONGITUDINAL DEL DEFECTO Λ:
VERIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS DE LOS LÍMITES
PARA EL TAMAÑO DEL DEFECTO: SI TODOS LOS
CRITERIOS SE CUMPLEN, SE CONTINÚA CON LA
EVALUACIÓN,
EN
CASO
CONTRARIO
EL
ADELGAZAMIENTO NO ES ACEPTADO POR EL
NIVEL DE EVALUACIÓN 1 Y DEBE SER REPARADO
SI LOS PARAMETROS ANTERIORES PASAN, SE
PROCEDE A CÁLCULAR DE LA PRESIÓN MÁXIMA DE
OPERACIÓN PERMISIBLE (PMOP O MAOP)
DEPENDIENDO DONDE SE UBIQUE EL DAÑO
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CÁLCULO DE LA PRESIÓN MÁXIMA DE OPERACIÓN PERMISIBLE (PMOP): EXISTEN FORMULAS EN LOS CODIGOS
DE CONSTRUCCION PARA DETERMINAR ESTA PRESION DEPENDIENDO EN QUE PARTE DEL EQUIPO SE ENCUENTRE
UBICADO EL DAÑO, POR EJEMPLO: SI EL COMPONENTE QUE PRESENTA EL ADELGAZAMIENTO LOCALIZADO ES
UNA TAPA SEMI-ELÍPTICA LA FORMULA QUE SE DEBERA APLICAR DEACUERDO A ASME SECCION VIII DIV. 1:
DONDE:
PMOP = PRESION MAXIMA DE OPERACIÓN PERMISIBLE
S = ESFUERZO PERMISIBLE DEL MATERIAL
E = FACTOR DE JUNTA
tc = ESPESOR DE PARED ESTIMADO
D = DIAMETRO
Kc =
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EVALUACIÓN DE LA EXTENSIÓN LONGITUDINAL DEL DEFECTO. DE LA FIGURA 2, PARA UNA ENVOLVENTE
ESFÉRICA, CON EL VALOR CALCULADO DE Λ Y Rt, SI EL PUNTO DEFINIDO POR LA INTERSECCIÓN DE
ESTOS VALORES ESTA SOBRE O POR ARRIBA DE LA CURVA, ENTONCES LA EXTENSIÓN LONGITUDINAL
DEL ADELGAZAMIENTO ES ACEPTADO PARA OPERAR A LA PMOP CALCULADA.
ACEPTABLE
CALCULO DE PMOPr O MAOPr REQUERIDA
EVALUACIÓN DE LA EXTENSIÓN LONGITUDINAL DEL DEFECTO.
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EVALUACIÓN DE LA EXTENSIÓN LONGITUDINAL DEL DEFECTO. CON EL VALOR CALCULADO DE λ Y Rt, SI EL PUNTO
DEFINIDO POR LA INTERSECCIÓN DE ESTOS VALORES ESTA SOBRE O POR ARRIBA DE LA CURVA, ENTONCES LA
EXTENSIÓN LONGITUDINAL DEL ADELGAZAMIENTO ES ACEPTADO PARA OPERAR A LA PMOP CALCULADA, DE CASO
CONTRARIO SE DEBE RECLAZAR DEACERDO AL NIVEL 1 Y SE RECALCULA EL FACTOR DE RESISTENCIA REMANENTE:
EVALUACIÓN DE NIVEL 2
SE DETERMINA EL FACTOR DE RESISTENCIA REMANENTE (RSF) PARA EL PERFIL DE ESPESORES CRÍTICOS
LONGITUDINAL (MERIDIONAL), ÉSTE FACTOR DE RESISTENCIA REMANENTE SE DETERMINA PARA CADA SUBSECCIÓN
DIVIDIDO DEL PERFIL CRÍTICO DE ESPESORES. PARA ESTO SE SUBDIVIDE EL PERFIL DE ESPESORES LONGITUDINAL
EMPEZANDO POR EL ESPESOR MENOR HASTA EL ESPESOR MAYOR, OBTENIÉNDOSE EL RSF MÍNIMO DE CADA
SUBSECCIÓN Y PUNTO EVALUADO.
EVALUACIÓN DE LA EXTENSIÓN LONGITUDINAL DEL DEFECTO. SI RSF ≥ RSFA, ENTONCES LA REGIÓN CON PÉRDIDA DE
METAL LOCAL ES ACEPTABLE PARA OPERAR A LA PMOP CALCULADA. SI RSF < RSFA, LA REGIÓN CON PÉRDIDA DE METAL
ES ACEPTABLE PARA OPERAR A LA PRESIÓN MÁXIMA DE OPERACIÓN PERMISIBLE REDUCIDA PMOPR. RSFA = 0.90
LA PRESIÓN MÁXIMA DE OPERACIÓN PERMISIBLE REDUCIDA CALCULADA POR LA SIGUIENTE FÓRMULA.
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EVALUACIÓN DE VIDA REMANENTE
LA VIDA REMANENTE PARA EL COMPONENTE CON ADELGAZAMIENTO SE OBTIENE APLICANDO EL MÉTODO DE
LA PMOP APROXIMADA.
VIDA REMANENTE DEL COMPONENTE CON ADELGAZAMIENTO
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BENEFICIOS DE USAR LA METODOLOGÍA DE FITNESS FOR SERVICE
EL NIVEL DE RIESGO POR EXPLOSIONES, FUGAS Y PAROS INESPERADOS DE LOS EQUIPOS EN LAS INSTALACIONES DE
PROCESO, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS Y GASES A PRESIÓN ES ELEVADO PARA LA SEGURIDAD DE LA
INSTALACIÓN Y EL PERSONAL, ES IMPORTANTE REDUCIR ESTOS NIVELES DE RIESGO. LOS CÓDIGOS DE DISEÑO Y
ESTÁNDARES SON DESTINADOS PARA GARANTIZAR UN FUNCIONAMIENTO SEGURO DE EQUIPOS NUEVOS DE
CONSTRUCCIÓN, PERO NO GARANTIZAN DURANTE EL SERVICIO DEL COMPONENTE POR DETERIORO O DAÑO GENERADO
POR EL SERVICIO. LA METODOLOGÍA DE FITNESS FOR SERVICE POR API 579-1/ASME FFS-1 , PUEDE SER UTILIZADA PARA
EVALUAR ESTOS COMPONENTES CON DETERIORO O DAÑO POR SERVICIO. A PARTE DE LOS BENEFICIOS DE SEGURIDAD
EN LA INSTALACIÓN POR LA EVALUACIÓN DE DAÑOS POR FITNESS FOR SERVICE, EXISTEN BENEFICIOS ECONÓMICOS AL
REDUCIRSE LOS PAROS INESPERADOS DE LOS EQUIPOS, LOS CUALES TIENEN GRANDES IMPLICACIONES ECONÓMICAS
EN TÉRMINOS DE PÉRDIDAS DE PRODUCCIÓN.
CUANDO LOS DAÑOS O DEFECTOS SON DETECTADOS DURANTE LA OPERACIÓN NORMAL DEL EQUIPO, UNA EVALUACIÓN
POR FITNESS FOR SERVICE PUEDE DETERMINAR SI ES SEGURO O NO OPERAR EL EQUIPO HASTA EL SIGUIENTE PARO
PROGRAMADO O INSPECCIÓN PROGRAMADA.
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GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
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