Evaluación de vida remanente en domo de alta presión mediante API 579 y propagación de grietas

Estudio de integridad estructural para un domo de alta presión de central térmica, considerando grietas detectadas en la unión manto-cabezal y en boquillas de instrumentación, con foco en aptitud para el servicio, propagación de grietas y estimación de tiempo de operación seguro.

Este proyecto tuvo como objetivo cuantificar la vida remanente del domo de alta presión (DHP) de la Central Térmica Mejillones CTM U3, considerando el crecimiento de grietas existentes bajo las condiciones actuales de operación. La memoria aplica el procedimiento de aptitud para el servicio de API 579/ASME FFS-1, utilizando modelos de propagación de grietas de Paris-Erdogan para definir criterios de falla y tiempo máximo de operación seguro.

Descripción del problema

El DHP ha presentado deterioro progresivo evidenciado por grietas en zonas críticas, particularmente en la unión soldada entre el manto y el cabezal, así como en boquillas de instrumentación. Dado que se trata de un componente que opera bajo presión y temperatura elevadas, la presencia y crecimiento de estas discontinuidades representa un riesgo relevante para la seguridad operativa y continuidad de servicio.

Metodología de evaluación

La evaluación se desarrolló con base en API 579/ASME FFS-1 Parte 9. El procedimiento incluyó caracterización del material AM60, recopilación de condiciones de operación, definición de tensiones primarias, secundarias y residuales, cálculo del factor de intensidad de tensiones y estimación de velocidad de crecimiento de grietas mediante la ley de Paris.

• ✔ Evaluación de grietas en unión manto-cabezal
• ✔ Evaluación de grietas en boquillas de instrumentación tipo M
• ✔ Consideración de presión interna, temperatura y tensiones residuales
• ✔ Revisión de escenarios críticos a partir de resultados FEM previos
• ✔ Determinación de vida remanente con enfoque conservador

Base geométrica y modelación

El estudio se apoyó en los planos originales del domo HP y en una geometría tridimensional representativa del equipo, incluyendo manto cilíndrico, cabezales, boquillas y soportes. Sobre esta base se analizaron las zonas con mayor criticidad para la propagación de grietas y su efecto sobre la integridad del conjunto.

Resultados – unión manto-cabezal

Para la zona de unión entre manto y cabezal, los resultados muestran una propagación lenta de grietas en profundidad, lo que favorece la integridad estructural del componente. En el escenario más crítico evaluado, la vida remanente estimada alcanza aproximadamente 5,8 años, considerando un consumo de 140 ciclos por año y un enfoque conservador con factor de seguridad adicional.

Resultados – boquillas de instrumentación tipo M

La condición más crítica del estudio se detectó en las boquillas de instrumentación tipo M. En este caso, el análisis muestra una vida remanente aproximada de 1,36 años en el escenario más desfavorable, lo que obliga a considerar una estrategia de monitoreo mucho más intensiva y eventuales medidas correctivas a corto plazo.

Condiciones operacionales consideradas

La memoria resume 23 años de operación del equipo, con 1348 partidas por despacho, además de eventos por falla, mantenimiento y pruebas. A partir del análisis histórico se adoptó un rango conservador de 130 a 140 ciclos térmicos por año para la proyección de crecimiento de grietas. La presión máxima observada fue 101,2 bar y la temperatura máxima registrada 303 °C.

Conclusión técnica

Recomendaciones

• ✔ Implementar inspecciones visuales semestrales del DHP
• ✔ Ejecutar ensayos no destructivos anuales en zonas críticas
• ✔ Intensificar monitoreo en boquillas tipo M con frecuencia trimestral
• ✔ Mantener control riguroso de válvulas de seguridad y sobrepresiones
• ✔ Actualizar anualmente el análisis de vida remanente con datos de inspección
• ✔ Evaluar reparación o reemplazo en las zonas más comprometidas