Evaluación de integridad estructural probabilística de tuberías utilizando simulación Monte Carlo: el rol de los ensayos no destructivos

En la ingeniería se denomina elemento estructural a cualquier elemento o componente cuya función esencial sea la transmisión de esfuerzos mecánicos o la retención de fluidos presurizados. Los elementos estructurales pueden contener imperfecciones tales como fisuras y reducciones locales o globales de espesor, las cuales surgen durante la vida en servicio. Si una imperfección se encuentra en un elemento estructural durante una inspección, será necesaria una evaluación de acuerdo con un procedimiento estandarizado, que indicará si la imperfección debe ser removida inmediatamente o reparada en un plazo dado, o si puede ser dejada en el elemento estructural (sea para continuar con su operación en las condiciones nominales o para recalificar el mismo), o si el elemento estructural debe ser directamente reemplazado. La toma de decisiones en el momento oportuno permite evitar la ocurrencia de fallas imprevistas en elementos estructurales de diferentes industrias de proceso tales como las del área de petróleo, generación de energía, celulosa y química. Dichas fallas imprevistas conducen habitualmente a cuantiosas pérdidas económicas, impactos medioambientales y también pueden involucrar enfermedades, lesiones o pérdida de vidas. El proyecto comprende la evaluación de integridad estructural probabilística de un tubo de acero sometido a presión interna, el cual contiene una fisura axial en su superficie externa. Este tipo de tubos es uno de los habitualmente utilizados en los sistemas de tuberías para el transporte de petróleo y gas. El conocimiento obtenido a partir de la evaluación antes mencionada puede ser extrapolable a tuberías de acero que operan en otro tipo de industrias las cuales presentan daño de similares características. Dada la dificultad de realizar esta evaluación de manera experimental, o por métodos de cálculo convencionales, el proyecto se centra en el desarrollo de métodos de Monte Carlo aplicables a este problema y la evaluación de sus resultados. El objetivo general el proyecto es el reducir la probabilidad de falla estructural de tuberías usadas en la industria del petróleo y el gas en presencia de daño. Para lograr este objetivo, se plantea el desarrollar mejoras de la performance computacional de los Métodos de Monte Carlo para las estimaciones de la probabilidad de falla buscando alcanzar una mayor precisión con un menor tiempo de cálculo. Asimismo, se buscará integrar mayor cantidad de información experimental de ensayos no destructivos (nondestructive testing, NDT) en las estimaciones de probabilidad de falla de tuberías fisuradas, y evaluar la sensibilidad de las estimaciones de probabilidad de falla respecto de la forma de las funciones de densidad de probabilidad que caracterizan a los inputs de NDT. Los métodos desarrollados serán evaluados del punto de vista de su eficacia y eficiencia, apuntándose a diseminar los resultados obtenidos a través de publicaciones y contactos con la industria.