API 687: Capítulo 0, Sección 12 - Procesos de reparación y fabricación de nuevos componentes

Esta semana, abordamos el Capítulo 0 Sección 12, que cubre los requisitos para los Procesos de Reparación.

Sección 12: Procesos de reparación y fabricación de nuevos componentes

Este capítulo comienza con cuatro conceptos principales que se repiten a menudo a lo largo de la sección. Los parafrasearé a continuación:

La primera es más bien una advertencia que dice:

¡Es posible que actualizaciones o modificaciones anteriores hayan cambiado las dimensiones de las piezas!

Por lo tanto, tengan siempre cuidado durante una revisión y verifiquen todas las dimensiones, los espacios de montaje y los ajustes de las piezas nuevas y viejas para asegurarse de que los conjuntos finales encajen entre sí y mantengan los espacios necesarios.

La segunda es también una advertencia:

Es posible que el equipo no haya sido construido originalmente o mantenido según los estándares API.

Una vez más, se debe tener cuidado durante una revisión general para verificar el ajuste y el funcionamiento de todas las piezas y los conjuntos finales. Esta advertencia también sirve para recordar a los propietarios que si el equipo que se está reparando no se fabricó originalmente ni se mantuvo según los estándares API, durante una reparación, puede que no sea posible cumplir con todas las recomendaciones API.

El tercer concepto es una buena sugerencia:

Actualicen cuando puedan, asegúrense de que las actualizaciones estén validadas, especialmente los cambios de material.

Si es posible introducir mejoras y beneficios, se deben tener en cuenta. Hay que tener cuidado al realizar mejoras materiales para garantizar que los nuevos materiales sean adecuados y aporten los beneficios esperados.

En ingeniería, decimos que debe haber una revisión del diseño, y un paso de esa revisión es “validar”.

La validación es el proceso de garantizar que un diseño o producto cumple con las necesidades y requisitos de su uso previsto. En el contexto de las reparaciones y actualizaciones, es necesario asegurarse de que las actualizaciones introducidas en un diseño existente hayan sido validadas mediante pruebas.

El cuarto y último concepto dice:

El uso de componentes previamente fabricados, piezas sobrantes y su aceptación deben ser acordadas por TODAS las partes.

Esta declaración sirve para establecer expectativas realistas para ambas partes (propietario y taller de reparación).

Como técnicos de reparación, queremos ayudar a todos a reparar sus equipos. En nuestro taller, podemos controlar nuestros procesos, podemos verificar la validez de nuestros materiales y podemos hablar sobre la calidad y la mano de obra del trabajo realizado por nuestros técnicos y mecánicos.

Pero si un propietario trae una caja de repuestos preexistentes o nos envía piezas nuevas fabricadas por otra persona, es posible que tengamos que dedicar tiempo a certificar que podemos usar esas piezas.

Imagínense que tienen un restaurante de cinco estrellas, pero los clientes llevan sus propios ingredientes. ¿Qué pasa si alguien encuentra un pelo o una mosca en la sopa?

Hay un quinto concepto que aparece brevemente pero está conectado con los 4 anteriores y se trata de mantener la “intercambiabilidad”.

Intercambiabilidad

Al poseer y operar equipos rotativos críticos, como turbinas de vapor o compresores, es probable que un propietario posea varias máquinas y administre un stock de repuestos para mantener dichas máquinas.

Mantener la intercambiabilidad es clave, porque permite al propietario ser eficiente y eficaz en las siguientes áreas:

• Reparaciones: Las piezas intercambiables permiten un mantenimiento rápido y eficiente. Las piezas defectuosas o desgastadas se pueden reemplazar por piezas idénticas sin necesidad de ajustes ni adaptaciones personalizadas. Esto minimiza el tiempo de inactividad.

• Gestión de inventario: Piezas estandarizadas e intercambiables; simplifica la gestión de inventario. Almacena menos piezas, sabiendo que son compatibles con varias máquinas. Esto reduce los costos de inventario y el espacio de almacenamiento.

• Garantía de calidad: Las piezas intercambiables se fabrican según un conjunto definido de planos y especificaciones. Siempre existe el riesgo de cometer un error cuando se fabrican varios conjuntos de piezas, si todas son diferentes.

Después de estos 4 o 5 conceptos, en la Sección 12, hay algunas minas conceptuales disfrazadas de notas que para mí fueron difíciles de superar sin explotar en un torrente de teoría y explicaciones.

Estas notas vienen justo después de la línea 12.1.10 y dicen:

Pequeños cambios en el espacio libre entre el rotor y el estator pueden aumentar las velocidades críticas Pequeños cambios en las holguras de los cojinetes pueden aumentar las velocidades críticas del rotor Los cambios en los ajustes por contracción pueden afectar negativamente la dinámica del rotor

La primera razón por la que quiero explotar no es por alegría o amor a la ingeniería, sino porque estas afirmaciones son técnicamente correctas pero no lo suficientemente exactas cuantitativamente.

¿Qué tan pequeño es pequeño?

La segunda razón por la que quiero estallar es porque hay muchísimas cosas de las que podríamos hablar. Y al mismo tiempo, me entristece no tener tiempo para tratar estos temas en una sola publicación.

Evitaremos pisar estas minas por ahora, pero os dejo con esto:

Los cambios en las dimensiones, ya sean holguras o ajustes, influirán en las velocidades críticas y la dinámica del rotor. Pero es importante entender qué grado de cambio se requiere para causar un efecto significativo; también es importante entender qué tan significativo debe ser el efecto para afectar el funcionamiento y el rendimiento de la máquina.

El Capítulo 0, Sección 12 cubre luego otro conjunto de recomendaciones bajo el párrafo:

12.1.11 Corrosión, erosión, picaduras y rozaduras:

A estos los llamo: tres mecanismos de desgaste y un subproducto.

Lo que quiero decir es que la corrosión, la erosión y el roce son tres mecanismos de desgaste que a menudo se encuentran al operar equipos rotativos.

Las picaduras son en realidad un subproducto de otros mecanismos de desgaste, en particular el desgaste corrosivo. En este caso, las reacciones químicas entre el material del rotor y el entorno pueden provocar una corrosión localizada, lo que da lugar a picaduras o pequeños cráteres.

Este párrafo es breve, pero prescribe qué tipo de método de reparación se debe aplicar cuando se enfrentan estos mecanismos de desgaste o subproductos.

Los pequeños roces, picaduras, daños por corrosión y erosión se pueden reparar puliendo. Básicamente, se pule la pieza y se elimina el daño.

Pero ¿cuán insignificante es insignificante? ¿Qué tan pequeño es pequeño?

Por ejemplo, en un Capítulo y Sección posterior de API RP 867, Capítulo 1, Anexo E, el documento sugiere que no es necesario eliminar los rayones o abolladuras de menos de 0,005 pulgadas de profundidad en la superficie de un muñón, solo es necesario suavizar o eliminar los bordes elevados.

Esto nos da una idea de lo “pequeño” que es, en este ejemplo, 0,005 pulgadas.

Para tener una idea de lo pequeño que es, la hoja de papel promedio de un cuaderno o impresora en casa tiene un grosor de 0,005 pulgadas.

El documento afirma a continuación:

El desgaste importante por erosión o corrosión debe repararse mediante soldadura.

¿Qué ocurre con los roces importantes? ¿Cómo se solucionan los roces importantes? ¿Por qué la soldadura solo es buena para el desgaste por erosión o corrosión importante?

La respuesta tiene varias partes:

1. El desgaste por erosión y corrosión, como mecanismos de desgaste, consisten en que el fluido o ambiente actúa sobre la pieza removiendo material o promoviendo la pérdida de material.

2. El roce se produce por contacto y, cuando los metales entran en contacto, puede generarse mucho calor localizado.

   
   

   Por lo tanto, los daños por rozamiento deben evaluarse cuidadosamente. Los daños por rozamiento suelen ir acompañados de indicios de grietas superficiales causadas por el calor. Las altas concentraciones de calor también pueden alterar las propiedades mecánicas del metal.

   
   

   La norma API RP 687 dice que no se garantiza que TODOS los daños importantes por rozamiento puedan repararse mediante soldadura. Primero, se debe determinar la extensión del daño.

   Además, la soldadura es una herramienta maravillosa, pero conlleva algunos riesgos, ya que implica aplicar calor a una pieza.

Esta es una transición perfecta al párrafo 12.2.2 que habla sobre reparaciones de soldadura.

API recomienda que todas las soldaduras se realicen según ASME BPVC Sección VIII.

Si desean obtener más información sobre ASME BPVC y su relevancia aquí, consulten mi publicación de blog anterior:

En esta sección, la API emite recomendaciones útiles como:

Durante un proyecto de inspección o reparación, el método adecuado para identificar o determinar la composición química de un material es mediante el proceso de Identificación Positiva de Materiales o PMI.

También he escrito sobre esto anteriormente, aquí:

Esto se ve reforzado por otra declaración que descalifica específicamente el uso de listas de materiales, informes de pruebas de materiales u hojas de datos de equipos como fuentes aceptables de composición del material.

Otra recomendación útil es:

12.2.2.11 El mapa de soldadura de todas las ubicaciones de reparación de soldadura debe ser parte de la documentación del trabajo.

Esto es útil para monitorear el estado de una reparación anterior en una futura inspección o proyecto de reparación.

Una última recomendación útil es que no se debe soldar en paredes que contengan presión y que estén hechas de hierro fundido, dúctil o nodular.

Esto se debe a que, a pesar de la palabra “dúctil” en el nombre, el hierro fundido tiende a ser frágil. El alto contenido de carbono puede provocar la formación de fases frágiles. La fragilidad aumenta el riesgo de agrietamiento bajo tensión.

El hierro fundido también suele contener porosidad e inclusiones que pueden ser la fuente de problemas durante la soldadura. Las inclusiones pueden expandirse o pueden crearse nuevos huecos debido al calor de la soldadura.

Estas son dos de las pocas razones por las que no se recomienda su uso en una estructura que contenga presión y esté hecha de hierro fundido.

El subtema final de la Sección 12 es:

12.3 Fabricación de nuevos componentes

Esta sección ocupa menos de media página, pero contiene algunas de las reglas fundamentales para determinar la fuente de información técnica o de diseño para la fabricación de nuevos componentes.

Dice:

Cuando los dibujos OEM no estén disponibles, realice ingeniería inversa.

Esto significa que es necesario tener acceso a piezas para utilizarlas como muestras.

Es posible que sea necesario sacrificar o destruir una parte para poder aplicarle ingeniería inversa de manera adecuada.

Por ejemplo, si se requieren pruebas mecánicas para determinar propiedades precisas del material, se puede cortar un álabe o un disco de una turbina de vapor para poder mecanizar una muestra de prueba y enviarla a un laboratorio.

Otro ejemplo es un impulsor con un camino de gas muy estrecho; puede ser necesario cortar una sección para medir el perfil de los álabes.

Una segunda estrofa dice:

Al realizar ingeniería inversa, realice una revisión del diseño entre el propietario y el taller de reparación.

Dado que la ingeniería inversa es un proceso en el que se aplica la creatividad y la versatilidad, es aconsejable realizar sesiones de revisión del diseño entre los propietarios del equipo y el taller de reparación.

En la primera sesión, comience por comprender los desafíos del proceso de ingeniería inversa, cómo se determinan las dimensiones o las propiedades del material, o qué procesos de fabricación y en qué orden se van a aplicar.

Yo sugeriría en este ejercicio también incluir la aplicación de un ITP, o Plan de Inspección y Pruebas, donde un taller de reparación describe todos los pasos involucrados y el propietario especifica si quiere estar presente o verificar algún paso.

Básicamente, los propietarios deben conocer los procesos utilizados y una instalación de reparación debe ser lo suficientemente abierta para garantizar que los propietarios de los equipos comprendan el proceso.

Los propietarios deberían tener una experiencia como si estuvieran viendo "Cómo se hace", pero con sus propias piezas.

Yo diría que las únicas zonas que estarían fuera de los límites serían:

• La propiedad intelectual, al igual que los planos de fabricación, se puede revisar, pero no se deben emitir copias para que cualquiera las pueda tomar.

  
  

• Los propietarios deben respetar el hecho de que los talleres de reparación pueden querer proteger secretos comerciales o propiedad intelectual que no desean que se filtren a sus competidores.

Otra recomendación sobre ingeniería inversa dice:

Durante la ingeniería inversa puede ser necesario obtener mediciones de campo.

Esto significa que si estamos trabajando y solo tenemos un rotor como muestra, o un diafragma estacionario, es posible que necesitemos tener acceso a la caja para asegurarnos de obtener las dimensiones de la caja para garantizar un ajuste y una ubicación adecuados.