Este documento proporciona lineamientos para inspeccionar pisos de tanques de almacenamiento en servicio utilizando emisión acústica. La técnica permite detectar defectos como pérdidas, fisuras e inicios de corrosión. El procedimiento incluye la preparación del tanque, montaje de sensores, adquisición de datos durante el llenado y análisis para localizar defectos. Los resultados se comparan con criterios de aceptación para determinar la integridad estructural.

1. Detección de pérdidas AST
Integridad estructural de Tanques metálicos de
almacenaje a presión atmosférica en servicio
Procedimiento de Inspección
EMISIÓN ACÚSTICA
Preparado por:
Marcos Minacore
ASNT-EA Level II EAT ARG SA.
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2. Sumario
El monitoreo con EA utilizando equipamiento ANSY 5 es en tiempo real durante la prueba dando al
operador la vescubrir rapidamente los defectos y pérdidas y la posibilidad de realizar cambios en los
niveles de los tanques para verificar con exactitud estos defectos.
Este documento da los lineamientos necesarios para ensayar pisos de tanques en servicio con Emisión
acústica.
Este método es aplicable para tanques de acero al carbono, acero inoxidable, aluminio y otros metales.
Evaluación de una estrategia conveniente de inspección de tanques API en cuanto a la
Integridad según API 575.
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3. El análisis de tensiones por elementos
finitos en zonas de altas tensiones en
zonas localizadas.
Modelo de cargas en un tanque de
Almacenaje
Fig. 3 se muestra la distribución espacial de la tensión
equivalente de von Mises sobre la superficie exterior
de toda la estructura, por la sola acción de la presión
hidrostática del producto interno.
Conclusiones:
En todas las condiciones de cargas mostradas
en las figuras se demuestra que las mayores
tensiones en un tanque de almacenaje se
Fig. 1 Distribución de la tensión equivalente de von encuentran en la parte inferior del tanque
Mises para superposición de todas las cargas viento,
(Primera virola y piso).
presión hidrostática, peso propio.
Mientras que en piso del tanque a medida que
nos acercamos al centro del tanque las
tensiones y las deformaciones son igual a cero.
Por este motivo los tanques de almacenaje son
suceptibles a fallas estructurales entre la primera
virola y piso durante una carga o descarga del
tanque.
Fig. 2 Distribución de la tensión equivalente de von
Mises para solamente presión hidrostática
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4. Defectos en envolvente y Pisos de tanques de Fisuras:
Almacenaje:
Corrosión:
Exterior Interior Piso
Fisura Interna o externa
Interior en la envolvente:
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5. 1. EMISIÓN ACÚSTICA GENERAL:
La técnica de emisión acústica puede ser
utilizada para la detección de mecanismos
elevado de corrosión y defectos estructurales en
tanques de almacenamiento, éstas pueden ser:
· Pérdidas en el fondo o en la envolvente.
· Iniciación y propagación de fisuras en el fondo
o en envolvente producto de la corrosión.
Fig 4 Diagrama de ubicación de sensores
· Fragilización, contaminación por agentes
químicos. 3.1 Los sensores se colocarán en la parte
exterior de la envolvente del tanque, ubicados en
La emisión acústica se genera por micro forma equidistante alrededor del mismo, para así
mecanismos que se producen en el material poder cubrir el piso y la envolvente.
como respuesta a una tensión mecánica. Esta
última es el estímulo que permite diagnosticar la Los sensores de EA a utilizar será de baja
estructura. frecuencia 35 Khz, del tipo cristal largo.
IMPORTANTE:
Los defectos emiten porque están asociados a LOS SENSORES A UTIZAR DEBEN SER
concentraciones de tensiones. APTOS PARA SER USADOS EN AREAS
La tensión es también el agente causante de CLASIFICADAS Cl 1 Div 2.
fallos estructurales, luego la emisión acústica
está íntimamente ligada a éstos. 3.2 La fijación de los sensores en la envolvente
Funciona como una herramienta predictiva del tanque aislado se hará por medio de guías
porque generalmente se cuentan con defectos de ondas, las mismas serán hincadas en la
débiles que producen emisiones detectables con aislación del tanque sin necesidad de realizar
gran antelación a una falla estructural completa. ventanas en la misma solo quedará un agujero
de 8mm de diámetro.
2. PREPARACIÓN DEL TANQUE A ENSAYAR:
El sensor se montará en el otro extremo de la
Para ensayar un tanque de almacenamiento, guía de onda con un acoplante siliconado, El
este debe estar en reposo al 90% del nivel objetivo del acoplante colocado entre el sensor
máximo admisible por un lapso de 6,12, ó 24 hs. de emisión acústica y la guía de onda será para
de acuerdo al diámetro y al líquido que lograr desplazar el aire entre el sensor y la
contenga; esto implica que en el mismo deberá superficie plana de la guía de onda de acero
cerrarse todas las válvulas de entrada y salida inoxidable.
minimizar todo el ruido provenientes de las
cañerías y válvulas. Cantidad de sensores:
Para los tanques con diámetros mayores a 30
3. MONTAJE DE SENSORES: metros, es muy recomendado usar 16 sensores.
Esto da un mínimo de 4 sensores en cada
La función del sensor será la de convertir las cuadrante del tanque.
ondas de tensión mecánica en señales
eléctricas. Prácticamente todos los sensores de
emisión acústica utilizan cerámicas
piezoeléctricas como elementos de conversión.
La altura de montaje de los sensores:
Será de 1 metro de altura.
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6. Caso 3
Zócalos internos.
Caso 2
Revestimiento con fibra de vidrio:
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7. 4. PERFORMANCE DEL SISTEMA DE
EMISIÓN ACÚSTICA: 5.2 Procedimiento de inspección para
localización de defectos:
4.1 Verificación del ruido de fondo antes del
ensayo. Monitorear las condiciones del ensayo Se comenzará con la carga del tanque desde un
para identificar y determinar el nivel ruido de nivel Inicial del 90% de nivel máximo hasta un
fondo antes de la solicitud del equipo. Un nivel del 100% altura máxima admisible del
período de monitoreo recomendado es de 10 tanque. la adquisición de datos se hará durante
minutos. Si el ruido de fondo es superior al límite todo el tiempo que dure la carga una vez
de referencia de evaluación, la fuente de ruido terminada la carga del tanque la adquisición de
deberá ser eliminada, por medio de filtros. datos se hará por un periodo de 30minutos
(mínimo) y 1 hora (máximo), dependiendo la
4.2 Ruido de fondo durante el ensayo. En el cantidad de datos recibidos. Al finalizar la
análisis, deberá mencionarse sus efectos en los adquisición de datos, la prueba del fondo esta
resultados evaluados. Las fuentes de ruido concluido.
de fondo incluyen:
• Turbulencia del producto interno
Bombas, motores y otros dispositivos
mecánicos,
• Interferencia electromagnética, EMI (lluvia,
viento, etc.).
5. LLENADO DEL TANQUE:
5.1 Procedimiento para localización de
pérdidas:
El tanque deberá tener como mínimo el 50% de Fig 3 Nivel [%] vss Tiempo de llenado [hora/min].
su nivel máximo.
El tanque debe permanecer en reposo por 24 o
48 horas. Luego, de instalar todos los sensores y 6. AE INSTRUMENTACION / HARDWARE
realizar la calibración de campo se iniciará la
adquisición de datos por un periodo de 2 horas Multi-canal, digital, AMSY AE system con un
(mínimo) y 6 horas (máximo), dependiendo de la total de 16 canales.
cantidad de datos recibidos. Al finalizar la
adquisición de datos, la prueba del fondo esta Transductores y amplificadores 35 Khz. de EA.
concluido. De frecuencia resonante.
Cables del tipo de RG-58 coaxial proporcionando
un camino de la señal a cada transductor hasta
el sistema de adquisición de datos donde se
alojaron los datos relevados en el campo cerca
del recipiente.
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8. 7 CALIFICACIONES:
7.1 Equipamiento para el ensayo estructural con
Emisión Acústica.
Equipo AE system AMSY5 de 16 canales
Tecnología Digital
Procedencia Alemania
Amplificadores like AEP4 35 KHz
Software de interpretación AMSY5
Laboratorio de campo
9. CRITERIO DE ACEPTACION
El cuadro 1 presenta los criterios a ser utilizados
para la verificación de los datos recolectados
durante el aumento de nivel; Las conclusiones
que pueden obtenerse de los datos y el
consecuente accionar recomendado.
Se deberán utilizar otros métodos NDT, tal como
la inspección ultrasónica, para examinar las
fuentes de EA localizadas que vayan desde
críticamente activas hasta críticamente intensas.
Se deberá finalizar de inmediato la carga, así
como cualquier otro método NDT utilizado para
Configuraciones EA
examinar una fuente localizada, si durante el
aumento, se determinase que una fuente es
intensa o críticamente intensa. En estos casos,
la prueba de EA podrá continuarse en los niveles
de líquido requeridos solo si la inspección NDT
alternativa de la fuente determinase que
continuar con la misma es completamente
seguro.
Certificado de equipamiento y sensores para zonas
clasificadas
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9. Cuadro 1.
Conclusiones y Accionar Recomendado
Condiciones Datos de EA observados Conclusión Accionar Recomendado
de la Fuente
de EA
Inactiva Sin casos de EA registrados. Sin Buena integridad Ninguno
agrupaciones estructural
Activa El conteo de la EA en un lugar aumenta Posibles Registrar los datos. Comparar los resultados
con el aumento de nivel del tanque el preocupaciones obtenidos en las pruebas habituales futuras.
conteo de la EA en un lugar continúa futuras en este lugar
aumentando después de cierto nivel
Críticamente En índice de cambio del caso de EA en Integridad estructural Realizar otra prueba con otro método NDT
Activa un lugar aumenta con el aumento del cuestionable en este para determinar la causa.
nivel del tanque o el índice de cambio lugar.
del caso de EA en un lugar continúa
aumentando con el tiempo después de
superar cierto nivel.
Intensa Una fuente activa con una energía del Posible defecto o Detener la prueba de carga EA. Realizar otra
caso promedio (intensidad) que supera agrandamiento de prueba de inmediato con otro método de NDT.
consistentemente la intensidad grieta en este lugar.
promedio de las fuentes activas.
Críticamente Una fuente intensa cuya intensidad Integridad estructural Detener la prueba de carga EA. Realizar de
Intensa aumenta consistentemente con el cuestionable en este inmediato otra prueba con otro método NDT.
aumento del nivel o que aumenta con el lugar.
tiempo después de superar cierta
altura.
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10. Gráficos de análisis de fallas Estructurales:
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11. Gráficos de Ubicaciones de Pérdidas.
Indicación de Pérdida
Indicaciones en zócalo interno Caso 3
Movimiento de flujo a través de la válvula.
Indicaciones en zócalo interno Caso 3
Referencias
AE Terminology
ASTM E-1316-96.
EWGAE 85 Code IV
Plano de reparaciones de piso de tanque prEN 1330-9
junto con las indicaciones de eventos de EA. AE Sensor Mounting
ASTM E-1211-87 (1992).
EWGAE 85 Code V.
Tank Bottom Testing
"A Guide to Leak Detection for Aboveground Storage Tanks," American Petroleum
Institute (API) Publication 334, first edition, March 1996.
Tscheliesnig, P., T., Heiretzbacher, H., "Leakage Test by Acoustic Emission
Testing (AET) on Flat Bottom Tanks," Journal of AE, V 4., 1985.
Eckert, E. G., Fierro, M. R., Maresca, Joseph W. Jr., "The Acoustic Noise
Environment Associated with Leak Detection in Above Ground Storage Tanks,"
Materials Evaluation, 1994, p. 954
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