Vigilancia automática de tuberías de vapor sobrecalentadas
La mayoría de las tuberías que conducen vapor sobrecalentado en las centrales energéticas están hechas de acero ferrítico resistente a la fluencia. Como sucede con multitud de materiales, se debilita notablemente la «zona afectada por el calor» (HAZ, la zona adyacente a la soldadura que no se funde pero sí experimenta cambios microestructurales). Los fallos en la HAZ plantean un reto importante y, si bien las tuberías se someten a inspecciones periódicas en busca de defectos, lo cierto es que los posibles errores de cálculo del tamaño de los defectos pueden generar consecuencias muy graves. La Unión Europea financió el proyecto HOTPHASEDARRAY(se abrirá en una nueva ventana) (High temperature pipe structural health monitoring system utilising phased array probes on TOFD configuration) con la finalidad de desarrollar un sistema de SHM ultrasónica que solucionase esta cuestión. El sistema de ultrasonido basado en la difracción de tiempo de vuelo con matriz en fases (PA-TOFD) podrá implantarse in situ y permitirá medir la evolución en el tiempo de los defectos en tuberías sobrecalentadas de acero inoxidable de grado P91. Medir con precisión el tamaño y su evolución en el tiempo permitirá reducir la incertidumbre a la hora de predecir la vida útil y programar la sustitución de las tuberías. A su vez, ello reducirá al mínimo las averías catastróficas y aumentará la confianza en la seguridad operacional de las centrales de energía nuclear y térmica. Para empezar, el consorcio responsable desarrolló las máquinas y los programas informáticos de procesamiento de señales necesarios para materializar el sistema de PA-TOFD. Los científicos del proyecto diseñaron la instrumentación necesaria y definieron los parámetros de entrada esenciales, las características de las sondas y la técnica de inspección. Además, los socios del proyecto perfeccionaron el diseño de la sonda piezoeléctrica. En lo referente al procesamiento de señales, crearon la interfaz gráfica de usuario y evaluaron los métodos de cálculo de promedios y de filtrado a fin de incrementar la relación señal/ruido. El sistema de HOTPHASEDARRAY será totalmente automático, se manipulará a distancia y quedará instalado permanentemente en las tuberías de alta temperatura con fines de SHM durante la operación de la central. Se trata del primer sistema que permite realizar pruebas automáticas en condiciones de servicio con el propósito de medir con exactitud y constancia la evolución en el tiempo de las posibles grietas. Además, el hecho de que el sistema quede instalado de manera permanente reduce la intervención humana (después de la instalación). Su elevada precisión permite detectar defectos menores ya en su fase inicial con un margen de confianza del 99,5 %. Por último, el sistema beneficiará a cualquier otro sector industrial donde se utilicen tuberías sometidas a altas temperaturas, por ejemplo los sectores dedicados al procesamiento químico, las refinerías y las plantas que funcionan con energía solar o combustibles fósiles.