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Cómo detecta la ecografía por contacto las fugas internas de las válvulas

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De las fugas ocultas a las pruebas cuantificables para tomar decisiones de mantenimiento más seguras

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Las fugas internas de las válvulas son difíciles de detectar porque la vía de fuga queda oculta en el interior del cuerpo de la válvula. Descubre cómo el ultrasonido por contacto permite realizar una verificación repetible de los niveles MP1-MP5, establecer valores de referencia de fugas en campo y tomar decisiones de mantenimiento en aplicaciones de la industria química, la industria química del carbón y el gas natural.
En las plantas de proceso, una válvula cerrada no siempre garantiza un aislamiento fiable.

Las fugas internas de las válvulas son difíciles de detectar porque se producen en el interior del cuerpo de la válvula. Es posible que no haya ninguna estela de gas visible, ni goteo de líquido, ni olor evidente, ni ningún punto de fuga externo que inspeccionar. Desde el exterior, la válvula puede parecer normal y el indicador de posición puede mostrar «cerrada», mientras que los medios de proceso pueden seguir pasando a través de un asiento, disco, obturador, bola o superficie de sellado dañados.

En el caso de las plantas químicas, las estaciones de gas natural, las instalaciones de productos químicos del carbón, las centrales eléctricas y los sistemas de servicios públicos, es aquí donde el riesgo se agrava. Si una válvula de aislamiento con fugas se considera una barrera fiable antes de realizar trabajos en caliente, acceder a espacios confinados, abrir una línea, purgar o realizar el traspaso de tareas de mantenimiento, un defecto oculto en el equipo puede convertirse rápidamente en un problema de seguridad, producción, calidad y cumplimiento normativo.

Solución y productos recomendados
Para los usuarios que necesiten un flujo de trabajo completo, consulte la solución CRYSOUND para la detección de fugas internas en válvulas. Los productos recomendados para esta aplicación incluyen el CRY8125, el CRY8124 y el IA3104.

Por qué son difíciles de detectar las fugas internas en las válvulas
1. La vía de fuga se encuentra en el interior de la válvula
Las fugas externas suelen detectarse mediante inspección visual, detectores de gas, solución jabonosa o imágenes acústicas. Las fugas internas son diferentes. El fluido pasa a través de la interfaz de sellado en el interior de la válvula, por lo que el exterior de la misma puede no mostrar signos evidentes de fallo.

Es posible que los operadores solo perciban síntomas indirectos, como la recuperación de la presión aguas abajo, una despresurización incompleta, una presión inestable aguas arriba, la presencia de gas o líquido residual tras la purga, un consumo energético anómalo o fluctuaciones en la calidad del proceso.

2. La posición «cerrada» puede crear una falsa sensación de aislamiento
El hecho de cerrar la válvula solo confirma que el actuador, el vástago, el disco, la bola o el obturador han alcanzado la posición cerrada. No demuestra que el par de sellado siga intacto. El desgaste, la corrosión, la erosión, las partículas, la deformación térmica o un asentamiento incompleto pueden seguir permitiendo que el fluido pase a través de la válvula.

Esto es especialmente importante en el caso de las válvulas de aislamiento para mantenimiento, las válvulas para fluidos inflamables o tóxicos, las válvulas de alta temperatura y alta presión, y las válvulas de servicios críticos. Antes de comenzar el trabajo, la pregunta no solo debe ser «¿Está cerrada la válvula?», sino también «¿Sigue la válvula teniendo fugas internas?».

3. Los métodos tradicionales dependen en gran medida de la experiencia y de las condiciones in situ
La escucha manual, los estetoscopios mecánicos, las comprobaciones de temperatura, la termografía infrarroja, la caída de presión, el análisis de tendencias, las inspecciones durante paradas y las pruebas de asiento fuera de servicio tienen su valor. Sin embargo, en plantas ruidosas con numerosas válvulas, aislamiento, diferentes fluidos, plazos de mantenimiento reducidos y múltiples equipos de inspección, puede resultar difícil aplicarlos de forma sistemática.

Muchos hallazgos siguen siendo subjetivos, como «suena anormal» o «la caída de presión parece más rápida de lo habitual». Estas descripciones son difíciles de comparar, repetir, transmitir o convertir en un registro de mantenimiento trazable.

Cómo ayuda el ultrasonido por contacto a verificar las fugas internas
Cuando una válvula está cerrada y existe una diferencia de presión estable entre los lados aguas arriba y aguas abajo, las fugas internas a través de un estrecho hueco pueden generar señales ultrasónicas de alta frecuencia. Estas señales se producen por el flujo turbulento, la fricción y el impacto a medida que el fluido pasa a través del defecto de sellado.

Se coloca un sensor de ultrasonidos por contacto CRYSOUND en el cuerpo de la válvula o en la superficie metálica adyacente de la tubería para captar las señales ultrasónicas transmitidas por la estructura. A continuación, el software analiza el nivel sonoro en múltiples puntos, el espectro, el comportamiento de la curva final y la repetibilidad para ayudar a determinar si el patrón de la señal es compatible con una fuga interna.

Lo fundamental no es simplemente «oír» una fuga. El ultrasonido por contacto convierte la inspección de fugas internas en válvulas en un flujo de trabajo más repetible: confirmar el estado de funcionamiento, recopilar datos en puntos definidos, analizar las características de la señal, estimar la fuga como referencia y conservar el resultado para la elaboración de informes y comparaciones posteriores.

Un método de campo repetible: medición MP1-MP5
Para la inspección de fugas internas en válvulas, no se recomienda basarse en una sola lectura instantánea. Un enfoque más fiable consiste en confirmar primero el estado, realizar mediciones en puntos definidos e interpretar la relación entre dichos puntos.

Antes de la medición: compruebe que la válvula esté cerrada y que exista una diferencia de presión estable siempre que sea posible. Anote el medio, el tipo de válvula, el tamaño de la válvula, la presión o la diferencia de presión, el número de identificación de la válvula y la ubicación de la prueba. Asegúrese de que el sensor esté en contacto estable con la superficie metálica. Si la válvula está totalmente aislada, puede ser necesario crear una ventana de medición local.

Medición en cinco puntos: el MP1 se utiliza normalmente como punto de referencia lejano aguas arriba, el MP2 como punto cercano aguas arriba, el MP3 cerca del cuerpo de la válvula o de la zona de sellado, el MP4 como punto cercano aguas abajo y el MP5 como punto de referencia lejano aguas abajo. Comparar el comportamiento aguas arriba, en el cuerpo de la válvula y aguas abajo ayuda a reducir las conclusiones erróneas derivadas de un único punto.

Repetir y confirmar: si un punto muestra un pico aislado, repita la medición y descarte un contacto inestable, golpes, ruido externo, líneas de derivación y fluctuaciones del proceso. Una indicación de fuga interna más fiable suele presentarse como un patrón consistente en los puntos relacionados y en las características de frecuencia.

De «Parece que hay una fuga» a datos que se pueden analizar
En la práctica, el ultrasonido por contacto no es solo una herramienta de captación de señales. Ayuda a convertir la inspección de válvulas en un proceso registrable y repetible.

El dispositivo puede analizar el nivel sonoro, el espectro, la curva final y la repetibilidad, para luego respaldar conclusiones tales como «normal», «sospecha de fuga», «fuga interna» o «fuga interna grave». Tras introducir el fluido, el tipo de válvula, el tamaño de la válvula, la presión y la diferencia de presión, el sistema también puede proporcionar un valor de referencia de fuga para la clasificación de riesgos, la priorización del mantenimiento y la comparación de seguimiento.

Esta estimación de fugas debe considerarse una referencia de campo para la detección y el apoyo a la toma de decisiones. No sustituye a la inspección reglamentaria, la aceptación de fabricación, las pruebas de presión, las pruebas de fugas en el asiento fuera de línea ni a ningún método de ensayo exigido por la ley.

Aplicación sobre el terreno: ¿Qué válvulas deben revisarse en primer lugar?
Según la experiencia sobre el terreno, las siguientes válvulas suelen ser las mejores candidatas para la verificación de fugas internas:

Válvulas de aislamiento de mantenimiento: válvulas utilizadas antes de trabajos en caliente, entrada en espacios confinados, apertura de líneas, purga, funcionamiento con tapón ciego o traspaso de equipos.
Válvulas para medios inflamables, explosivos, tóxicos o peligrosos: incluyendo gas natural, gas combustible, gas de hulla, hidrógeno, amoníaco, sulfuro de hidrógeno, vapores de disolventes y medios similares.
Válvulas críticas de vapor y servicios públicos: las fugas internas pueden provocar una pérdida continua de energía y afectar a la presión del sistema o al estado de los equipos aguas abajo.
Válvulas críticas para la calidad o con anomalías recurrentes: las fugas internas pueden provocar contaminación cruzada, desviaciones en las proporciones, fallos en el aislamiento durante la limpieza o problemas de calidad de los lotes.
Válvulas de alto riesgo antes de una parada programada: la inspección en servicio ayuda a decidir qué válvulas deben repararse, sustituirse o supervisarse en primer lugar.

Caso 1: Planta química en Yulin, Shaanxi
En una planta química de Yulin, Shaanxi, el equipo inspeccionó ocho válvulas de agua con sospecha de fugas, con una presión en la tubería de aproximadamente 0,3 MPa. La verificación por ultrasonidos por contacto identificó cuatro válvulas con fugas internas y cuatro sin fugas internas evidentes. Las observaciones posteriores tras el desmontaje coincidieron con los resultados de la inspección, lo que ayudó al cliente a decidir qué válvulas requerían un mantenimiento prioritario.

Algunas de las posiciones de válvulas registradas fueron: HX-2114D, 2VX-1158C, 2XV-1155C y XV-1152D. El sistema proporcionó valores de referencia de fugas que oscilaban entre aproximadamente 0,28 L/min y 4,53 L/min, lo que facilitó la priorización del mantenimiento basada en el riesgo.

Caso 2: Planta de coque de carbón químico en Mongolia Interior
En un taller de coqueo químico del carbón en Mongolia Interior, la instalación trabajaba con gas de hulla, nitrógeno, oxígeno, metano y otros medios. El entorno era complejo y requería equipos a prueba de explosiones. Durante el mantenimiento, el cliente utilizó una cámara de imágenes acústicas a prueba de explosiones junto con un sensor de ultrasonidos de contacto a prueba de explosiones para verificar 10 válvulas de gas de hulla en las que se sospechaba que había fugas. La inspección identificó seis válvulas con fugas internas.

En este tipo de situaciones, la imagen acústica resulta útil para la detección rápida de fugas externas y de fuentes de sonido anómalas, mientras que el ultrasonido de contacto se utiliza para verificar las fugas internas en posiciones clave de las válvulas. Las imágenes de campo, los datos de medición y los informes pueden servir de apoyo para la planificación del mantenimiento y la trazabilidad.

Caso 3: Estación de medición de gas natural con grupos de válvulas en serie y en paralelo
En una estación de medición de gas natural de gran caudal, cuatro grupos de válvulas estaban dispuestos en una estructura de dos en serie y dos en paralelo. La presión aguas abajo aumentó de forma anómala, pero el cliente no podía determinar qué válvula o grupo de válvulas presentaba una fuga interna. Al comprobar las válvulas una por una con ultrasonidos de contacto, el equipo localizó rápidamente dos grupos de válvulas con fugas internas, incluido un comportamiento anómalo en las válvulas en serie. El resultado coincidía con el aumento de la presión aguas abajo observado in situ.

Este caso demuestra que los ultrasonidos de contacto no solo sirven para determinar si existe una fuga. También ayuda a delimitar el área de búsqueda de averías en configuraciones complejas de tuberías y a centrar los recursos de mantenimiento en las válvulas de mayor riesgo.

Trabajo conjunto con la imagen acústica
La inspección de fugas en válvulas no debe depender de una única herramienta. En el caso de los sistemas de gas, la imagen acústica resulta muy adecuada para la detección rápida de fugas externas en bridas, uniones, tuberías, interfaces de instrumentos y cuerpos de válvulas. El ultrasonido por contacto resulta más adecuado para verificar fugas internas en válvulas de gas o líquido.

Juntas, crean un flujo de trabajo más completo: la imagen acústica realiza un cribado de área amplia, el ultrasonido por contacto lleva a cabo la verificación puntual, y el análisis por software, junto con la generación de informes, respalda el mantenimiento de seguimiento y las decisiones de gestión.

Descubre la solución de detección de fugas internas en válvulas
Para conocer un flujo de trabajo completo que abarca la detección de fugas externas, la verificación mediante ultrasonidos por contacto, la estimación de referencia de fugas y el seguimiento basado en informes, visita la solución de detección de fugas internas en válvulas de CRYSOUND.

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Cámara de imágenes acústicas CRY8125: imágenes acústicas portátiles para flujos de trabajo de detección de fugas e inspección sobre el terreno.
Cámara de imágenes acústicas avanzada CRY8124: soporte de imágenes acústicas para la detección industrial de fugas y la localización de fuentes de sonido anómalas.
Sensor de ultrasonidos por contacto IA3104: medición por ultrasonidos por contacto para la verificación de fugas internas en válvulas y la inspección por puntos.
Limitaciones importantes de la aplicación
Los ultrasonidos por contacto son eficaces para la verificación en servicio de fugas internas en válvulas presurizadas, pero deben tenerse en cuenta las siguientes condiciones antes de interpretar los resultados:

La fiabilidad es mayor cuando la válvula está cerrada y existe una diferencia de presión estable entre la entrada y la salida.
El sensor necesita un contacto estable con una superficie metálica. Un aislamiento grueso, los recubrimientos, la corrosión o un acceso limitado pueden afectar a la calidad de la señal.
Un pico en un único punto no debe utilizarse como única base para llegar a una conclusión. Repita la prueba y descarte interferencias externas.
En caso de condiciones de funcionamiento a alta temperatura, baja temperatura o especiales, seleccione la sonda y los accesorios de acuerdo con el manual del producto.
Los valores de referencia de fugas son adecuados para la detección, la priorización, las decisiones de mantenimiento y la comparación a lo largo del tiempo. No sustituyen a los métodos de ensayo legales u «offline» exigidos.
Conclusión
Las fugas internas de las válvulas son difíciles de detectar porque son ocultas, graduales y, a menudo, quedan enmascaradas por el simple hecho de que la válvula parece estar cerrada. El ultrasonido por contacto ayuda a los equipos de inspección a ir más allá del juicio subjetivo y a establecer un flujo de trabajo repetible con puntos de medición definidos, registros de datos, valores de referencia de fugas e informes de seguimiento.

Para los usuarios de la industria de procesos, esto supone una identificación más temprana de los riesgos de fallo de aislamiento, menos desmontajes innecesarios, prioridades de mantenimiento más claras y mejores pruebas para la comunicación entre los equipos de seguridad, mantenimiento, producción y dirección.