Diseño de un sensor electroquímico de corrosión y emulsiones para monitoreo en líneas de producción

Abstract

Una de las problemáticas identificadas en la industria, particularmente en la del Oil & Gas (O&G) y aplicable a toda la cadena, desde la extracción hasta refinación y procesos petroquímicos, es la dificultad de contar con herramientas que permitan evaluar la corrosividad y otras características del fluido transportado de manera versátil y sin la necesidad de realizar obras que impliquen modificaciones de carácter metalúrgico con tareas en caliente. Este trabajo se focaliza en el desarrollo de una plataforma de monitoreo interno (PMI) diseñada en base a una placa tipo anillo de drenaje a la que se le acoplan 4 puertos con sus respectivos sistemas de aislamiento, permitiendo el montaje y desmontaje de distintos tipos de sensores y/o electrodos. La placa se monta entre bridas para facilitar su instalación y los sensores quedan dispuestos de manera de no generar restricciones al pasaje interno (configuración flush) de la cañería. El diseño se realizó basándose en las reglas de cálculo y análisis mediante elementos finitos (FEA) del código ASME VII sección 2 parte 5. Además, se consideraron otros estándares de referencia para asegurar que sus componentes mecánicos sean fácilmente implementables (dimensiones de bridas, tuercas y pernos entre otros). Se diseñó un sistema de aislación y sujeción de varillas retráctiles porta sensores que también fue verificado mediante análisis FEA. El resultado de la evaluación según el criterio elasto-plástico del código ASME da como resultado que las dimensiones y características de las piezas son aptas para el servicio. El dispositivo permitirá monitorear en forma continua parámetros como la velocidad de corrosión de la instalación, la resistividad y corrosividad del medio y el corte de agua, así como la presencia de emulsiones en caso de transportar fluidos bifásicos (crudo y agua).

One of the challenges identified in the industry, particularly in Oil & Gas (O&G) and applicable across the entire value chain – from extraction to refining and petrochemical processes - is the difficulty of having tools that allow for a versatile evaluation of fluid corrosivity and other characteristics without the need for tasks involving metallurgical modifications or hot works. This work focuses on the development of an internal monitoring platform (IMP) designed based on a bleed ring type plate to which four ports with their respective isolation systems are attached, enabling the installation and removal of different types of sensors and/or electrodes. The plate is mounted between flanges to facilitate installation, and the sensors are arranged so as not to restrict the internal flow (flush configuration) of the pipeline. The design was carried out based on the calculation rules and finite element analysis (FEA) of the ASME Code, Section VIII, Division 2, Part 5. In addition, other reference standards were considered to ensure that their mechanical components are easily implementable (dimensions of flanges, nuts, and bolts, among others). An isolation and clamping system for retractable sensor-holder rods was also designed and verified through FEA analysis. The evaluation according to the ASME elasto plastic criterion shows that the dimensions and characteristics of the parts are suitable for service. The device will allow continuous monitoring of parameters such as the corrosion rate of the installation, the resistivity and corrosivity of the medium, and the water cut, as well as the presence of emulsions when transporting biphasic fluids (crude oil and water).