Accesorios y equipos de gas: variedades y aspectos clave para la selección

El gasoducto es una estructura de ingeniería, cada elemento y componente de la cual resuelve una tarea funcional específica importante y es responsable de la seguridad, calidad y continuidad del funcionamiento de la red. Los diversos accesorios y equipos de gas se diferencian por la complejidad de fabricación, el material de construcción, la finalidad y los tipos.

Los accesorios para gasoductos – son una amplia clase de dispositivos y equipos que se instalan en los gasoductos, así como en los aparatos. Con ellos se realizan la desconexión/conexión, el cambio de dirección, cantidad, presión del flujo de gas o la eliminación completa de gases. La amplia gama de estas piezas está clasificada, lo que permite comprender fácilmente el tema de la clasificación de los accesorios de gas.

Analicemos juntos toda la variedad de accesorios para tuberías de gas y las particularidades de su selección.

Función de los accesorios y equipos de gas

Los accesorios y equipos de gas están destinados a instalarse en tuberías utilizadas para el transporte, suministro y distribución de gas natural. Con estos mecanismos se activa y desactiva el suministro, se cambia la presión, cantidad y dirección del flujo de gas. Los accesorios poseen características principales como la presión nominal (condicional) y el diámetro nominal.

Se toma como presión nominal la máx presión a una temperatura de 20 grados, bajo la cual se garantiza una larga vida útil de las diferentes conexiones de elementos y componentes con la tubería. El diámetro nominal (DN) – es una característica que se utiliza en las redes de tuberías como parámetro común de las partes conectadas.

El gasoducto incluye no solo tuberías, sino también una gran cantidad de accesorios de gas que garantizan su funcionamiento confiable.

La mayoría de las variedades de accesorios constan de un dispositivo de cierre o de un dispositivo de estrangulación. Son estructuras en forma de cuerpo cerrado exteriormente con una tapa.

Dentro del cuerpo se desplaza el obturador. Como resultado del desplazamiento del obturador respecto a sus asientos, varía el área de la sección por la que pasa el gas. Este proceso provoca un cambio en la resistencia hidráulica.

La construcción sencilla, el costo accesible y la posibilidad de utilizar compuertas de gas en un amplio rango de temperaturas – estas son las principales ventajas de las compuertas de gas.

Las superficies del obturador y del asiento que entran en contacto durante las desconexiones de partes del gasoducto se denominan superficies de sellado. En los dispositivos de tipo estrangulador, las superficies del obturador y del asiento, que a su vez forman un paso regulable para el transporte del medio de trabajo, se denominan superficies de estrangulación.

Clasificación de los accesorios para gasoductos

Todas las variedades existentes de válvulas de gas, según su función, se pueden dividir en:

• De cierre. Válvulas utilizadas para cierres periódicos de secciones individuales de un gasoducto, instrumentos y equipos. A este tipo pertenecen las llaves de gas, las válvulas de compuerta;
• de seguridad. Sirve para prevenir el riesgo de aumento de la presión del gas por encima de los límites establecidos. A este tipo de válvula pertenece la válvula de alivio de seguridad;
• de regulación. Destinada a cambiar y mantener la presión dentro de los límites especificados. Estas son compuertas, compuertas deslizantes, etc.;
• de retención. Para evitar cambios en la dirección del flujo de gas;
• De emergencia y de seccionamiento. Para la detención automática rápida del flujo de gas hacia la sección de emergencia en caso de incumplimiento del régimen establecido. A esta variedad pertenece la válvula de cierre de seguridad;
• De drenaje de condensados. La que elimina automáticamente el condensado que se acumula en los condensado-receptores y en las partes inferiores de las redes de tuberías;
• de control. Determina la presión de la masa que pasa, la temperatura, etc.

Según el método de control, las válvulas pueden ser de dos tipos: accionadas manualmente y automáticas. Las primeras se accionan mediante manipulaciones manuales o mediante un actuador: neumático, hidráulico, electromagnético, eléctrico.

El proceso de control manual se caracteriza por la aplicación de grandes esfuerzos y pérdida de tiempo. Mucho más a menudo se instala un accionamiento y se conserva la posibilidad de control de emergencia en caso de accidente. Y la segunda actúa mediante dispositivos de activación automática.

La conexión con brida de los gasoductos se utiliza en transiciones de secciones submarinas o subterráneas a secciones superficiales. Este tipo de conexión ayuda a combatir la corrosión electroquímica.

Según el método de conexión, los equipos y cualquier accesorio para sistemas de suministro de gas son:

• Bridadas – utilizadas para válvulas con un paso de medio mayor de 50 mm. La conexión a las tuberías se realiza mediante el atornillado de las bridas. La principal ventaja de esta conexión – es la posibilidad de múltiples reinstalaciones, gran resistencia y fiabilidad. También se puede destacar su aplicabilidad universal. Como desventaja solo se menciona el gran peso y las grandes dimensiones de estas piezas;
• de manguito – se utilizan para conectar equipos con un paso de 65 mm o menos. La conexión se realiza mediante manguitos con rosca interna. El inconveniente de las uniones de manguito es que la rosca se desgasta gradualmente;
• De espiga con rosca exterior tallada. Un dispositivo se enrosca mediante la rosca en otro dispositivo;
• Soldadas – son conexiones no desmontables que hoy en día se usan raramente. Las ventajas de este método – estanqueidad fiable y reducción al mínimo de las tareas de mantenimiento. Entre las desventajas se puede incluir la dificultad de desmontaje que surge cuando es necesaria una reparación, ya que la sección del gasoducto simplemente se corta;
• de niple – la conexión del accesorio se realiza mediante un niple;
• de unión con espárragos – los tubos de conexión se unen a las bridas de la tubería mediante espárragos con tuercas, que se colocan a lo largo del accesorio;
• de racor – la conexión del accesorio se realiza mediante un racor, una tuerca de unión y anillos de sellado. Este es un método de conexión fiable con posibilidad de desmontaje.

Además de los mencionados anteriormente, existen otros métodos de conexión de accesorios de gas, pero no se utilizan con tanta frecuencia.

El filtro de gas de brida es necesario para limpiar el medio gaseoso de polvo e impurezas, lo que aumenta la vida útil y la fiabilidad del funcionamiento de los aparatos de gas.

Además, no hay que olvidar que la funcionalidad de la tubería y la fiabilidad de todo el sistema de distribución de gas dependerán de la calidad de la unión realizada.

Símbolos convencionales de los accesorios de gas

Los accesorios utilizados en la industria del gas están estandarizados. Cada pieza lleva obligatoriamente un código de 4 partes.

Los primeros 2 dígitos del código – son el tipo de accesorio:

• 11 – grifos para tuberías;
• 14,15 – válvulas de cierre;
• 16 – válvulas de retención de elevación;
• 17 – válvulas de seguridad;
• 19 – válvulas de retención de giro;
• 25 – válvulas reguladoras;
• 30, 31 – compuertas de cierre;
• 32 – válvulas de compuerta.

En segundo lugar en el código se encuentra la designación del material de la carcasa: acero al carbono – s, acero inoxidable ácidoresistente -nzh, hierro fundido gris – ch, hierro fundido maleable – kch, bronce, latón – br, vinilplast – vp, acero aleado – ls, aluminio – a.

La válvula de compuerta de gas de fundición es mucho menos susceptible a la corrosión, pero es más frágil que un dispositivo similar fabricado de acero.

En el tercer lugar del código se encuentra el número de orden de la pieza. En el cuarto se encuentra la designación del material del que están hechos los anillos de sellado: bronce o latón – b, acero inoxidable – nzh, caucho – r, ebonita – e, babbit – bt, sin anillos de sellado – bk.

Características de las válvulas de cierre

Las válvulas de cierre son las más frecuentes en los sistemas de gas. Se utilizan para regular la presión del gasoducto y funcionan según el mismo principio que en las tuberías de agua. Sin embargo, a los componentes en la industria del gas se les exigen mayores requisitos de seguridad.

Si la concentración de gas en el aire alcanza un valor crítico, entonces basta la más mínima chispa y puede ocurrir una auténtica catástrofe.

Según el tipo de movimiento del mecanismo funcional, la válvula de cierre para gasoductos se divide en los siguientes tipos:

• grifo – en el grifo, el elemento de cierre con un cuerpo giratorio se mueve rotando simultáneamente alrededor de su propio eje. Con respecto a la dirección del flujo, puede colocarse de manera arbitraria;
• válvula de mariposa – en esta pieza, un elemento en forma de disco gira alrededor de su propio eje en ángulo o perpendicularmente con respecto al flujo;
• válvula de globo – en la pieza, el cuerpo de cierre en el vástago se mueve de forma alternante paralelamente al flujo;
• válvula de compuerta – en ella, el elemento de regulación se mueve perpendicularmente al flujo.

Se puede resumir que a la válvula de cierre pertenecen dispositivos destinados al cierre hermético de secciones del gasoducto. Estos dispositivos deben garantizar la hermeticidad del cierre, la rapidez de las acciones, una baja resistencia hidráulica y facilidad de mantenimiento.

Principio de funcionamiento de la compuerta

Con mayor frecuencia, en las tuberías de diferentes tipos de válvulas de cierre para equipos de gas, se pueden encontrar válvulas de compuerta. Son estas las que se utilizan cuando es necesario cerrar el flujo de gas en gasoductos con diámetros nominales de paso desde 50 mm hasta 2000 mm, cuando la presión de trabajo está en el rango de 0,1–20 MPa.

En las válvulas de compuerta, el flujo de gas se regula cambiando la posición del obturador con respecto a las superficies de sellado. El husillo no saliente no sobresale de la tapa al abrirse. Al girarlo para abrir el orificio, la tuerca de avance se enrosca en él, levantando o bajando el obturador. En este tipo de válvulas, el mecanismo de avance se encuentra dentro del medio de trabajo, por lo que está más expuesto a los efectos negativos de la corrosión.

El equipo con husillo extensible desplaza el husillo y el obturador girando el manguito roscado, mientras que la parte superior del husillo se extiende hacia arriba. La ventaja de este diseño es que el entorno externo no afecta al conjunto de desplazamiento.

Las compuertas se diferencian por el diseño de los cierres en 2 tipos. Las de cuña tienen un obturador con superficies de sellado ubicadas en un ángulo determinado entre sí. También se fabrican con un obturador articulado compuesto por 2 discos y una cuña sólida. Las compuertas paralelas tienen un obturador compuesto por 2 discos, entre los cuales se coloca una cuña expansiva.

Las válvulas de mariposa de tipo estrangulador se utilizan a menudo por su simplicidad y fiabilidad. El estrangulador regula suavemente el flujo de gas que pasa a través de él.

Para gasoductos diseñados para una presión de hasta 0,6 MPa se utilizan compuertas fabricadas de hierro fundido gris, mientras que para gasoductos en los que se aplica una presión superior a 0,6 MPa – de acero.

¿Pero qué ventajas se pueden destacar de las compuertas en comparación con otras válvulas de cierre? En posición abierta, ofrecen una resistencia mínima al flujo, además de no causar giros en el medio gaseoso. Las compuertas tienen una longitud de construcción pequeña. Son fáciles de mantener y permiten el movimiento del gas en cualquier dirección.

Por separado en esta categoría se pueden destacar las mariposas. Pertenecen al equipo de cierre y regulación, mediante el cual se regula el caudal de gas, y también es posible detener su suministro en el gasoducto. Las mariposas constan de un cuerpo, un órgano de cierre de disco y un eje de accionamiento.

Las mariposas se pueden aplicar en un amplio rango de temperaturas o presiones del medio. Tienen un diseño simple, poco peso y baja intensidad de material. Las mariposas tienen una longitud de construcción pequeña y un número mínimo de elementos. Una gran ventaja de ellas – es su precio asequible.

La presión en los gasoductos modernos es monitoreada por una multitud de sensores sensibles que registran las desviaciones más pequeñas y transmiten información sobre ellas al panel del despachador.

¿Para qué sirven las llaves?

Además de los dispositivos mencionados, la válvula de cierre incluye llaves y válvulas, necesarias para la conexión/desconexión rápida de un aparato o para regular el flujo del medio de trabajo. Estas piezas, según la forma del obturador, se pueden dividir en esféricas, cilíndricas y cónicas.

Para lograr una mayor estanqueidad en la válvula, se introduce a presión un lubricante consistente especial entre las superficies de sellado. Se carga en un canal hueco en la parte superior y, al apretar el perno, se empuja a través de los canales hacia el espacio existente entre el tapón y el cuerpo.

En el cuerpo de la válvula, el elemento de cierre es una bola, y en el obturador hay un orificio pasante cuyo diámetro coincide con el diámetro del gasoducto.

El tapón se levanta ligeramente hacia arriba, el espacio aumenta y se garantiza la facilidad de giro. La junta de latón y la válvula de bola evitan la extrusión de lubricante y la posterior fuga de gas.

Además de las válvulas que requieren lubricación, en los gasoductos se utilizan válvulas giratorias simples. Se pueden clasificar en válvulas de tracción, de prensaestopas y autoobturantes. Se pueden instalar en gasoductos aéreos, gasoductos interiores de instalaciones, en líneas auxiliares (en gasoductos de purga, etc.).

Recolectores de condensado y compensadores

Para la recogida y eliminación de agua y condensado en los niveles inferiores de los gasoductos se instalan colectores de condensado.

Pueden ser de diferentes capacidades: se necesita una gran capacidad si el gas transportado tiene mucha humedad, una menor es adecuada para el transporte de gas seco. Además, dependiendo de la presión del medio de trabajo que pasa, los colectores de condensado se diferencian en dispositivos de baja, media y alta presión.

Dispositivos de baja presión – son un recipiente con un tubo de una pulgada que sale debajo de una cubierta de gas. El tubo termina en un manguito y un tapón. A través de él se elimina el condensado, se mide la presión y se purga el gasoducto.

Dispositivos de presión media y alta están adicionalmente equipados con otro tubo protector y una válvula en la columna interna. En la parte superior de la columna hay un orificio para igualar la presión del medio de trabajo en la carcasa y en la columna. Sin el orificio, el condensado bajo presión de gas llenaría la columna, lo que podría provocar su rotura a temperaturas bajas.

El colector de condensado de gas permite eliminar el agua y el condensado del gas que se transporta a través del sistema de gasoductos. Este dispositivo es especialmente relevante en el período invernal.

Bajo la acción de la presión del gas se realiza un bombeo automático del condensado. Cuando el grifo está cerrado, el gas contrarresta el condensado y este se desliza hacia abajo. Cuando el grifo se abre, el condensado sube a la superficie.

En la operación de gasoductos, la diferencia de temperatura puede alcanzar varios grados. Una magnitud tan grande de cambio puede causar tensiones de varias decenas de MPa. Por lo tanto, para garantizar el funcionamiento normal del gasoducto, es necesario usar compensadores. Pueden ser de lente, en forma de U, en forma de lira, etc.

El compensador de presión de gas prolongará significativamente la vida útil del gasoducto. Pero al instalar dicho dispositivo, es necesario tener en cuenta la presión nominal y máxima del gas en el sistema.

Los compensadores de lente y de fuelle son más comunes. Los compensadores en forma de U y de lira se fabrican a partir de tubos curvados, a menudo de una sola pieza. Su principal inconveniente son las grandes dimensiones. En tuberías en zonas montañosas y sísmicamente peligrosas se instalan dispositivos de tela de caucho, que son capaces de absorber deformaciones tanto longitudinales como transversales.

Accesorios de conexión para gasoductos

Durante el montaje de un gasoducto, puede surgir la necesidad de conectar tuberías de diferentes materiales o diámetros. En ese caso, se incorpora a la red un elemento de conexión con brida: piezas auxiliares de acoplamiento.

A esta categoría de accesorios pertenecen adaptadores de brida, abrazaderas, tapones, manguitos de conexión, codos, cruces, tes, en resumen, piezas cuyo diseño no incluye un mecanismo de cierre y regulación.

Se necesitarán accesorios de conexión si surge la necesidad de conectar tuberías de diferentes materiales, tramos de tuberías de distintos diámetros, así como en curvas y bifurcaciones.

Para la bifurcación del gasoducto se utilizan tes y codos. Se instalan en los casos en que la tubería llega hasta un tramo de distribución de alguna localidad, pero dicha localidad no es el punto final.

Mediante válvulas de regulación, la tubería se divide y una parte del gas transportado se dirige a la localidad, mientras que la otra parte continúa su transporte.

Las tes de acero se fabrican con diferentes tipos de acero. Se pueden utilizar en prácticamente cualquier entorno de trabajo. Proporcionan una conexión de tuberías de alta calidad y tienen buena estanqueidad.

InstrumentosKIPiAen sistemas de gasoductos

Además de todo lo anterior, en los sistemas de gasoductos se utilizan numerosos instrumentos KIPiA (instrumentos de control y medición y automatización).

Además de las válvulas de gas, en los gasoductos se instalan KIPiA. Esto permite un control constante del estado del equipo y del proceso tecnológico. Así como detectar rápidamente situaciones previas a emergencias y de emergencia.

Los dispositivos más demandados utilizados en los sistemas de gas son:

• detectores de gas;
• equipos de corte de emergencia del suministro de gas;
• equipos de medición del volumen de gas pasado;
• reguladores electrónicos del volumen de gas pasado;
• fuentes de alimentación autónomas;
• válvulas de gas para la automatización de diferentes procesos y optimización del funcionamiento de las tuberías;
• reguladores de gas para controlar el volumen del medio que pasa a través de un tramo de tubería.

Tales dispositivos son equipos de alta tecnología que operan en las condiciones más diversas.

Aspectos clave para la selección de accesorios y equipos

Al elegir válvulas para gasoductos, se debe prestar especial atención a las propiedades químicas y físicas del material del que están hechas.

Los materiales más demandados para la fabricación de válvulas de gas son el hierro fundido y el acero. Esto se debe a los requisitos de un mayor nivel de resistencia y fiabilidad. Los elementos poliméricos, que son perfectamente adecuados para tuberías de agua, no son aplicables aquí, además pueden dañarse fácilmente.

El acero es el material más popular para la fabricación de válvulas de gas. Este equipo tiene un costo accesible y una alta resistencia.

Los expertos no recomiendan usar en tuberías de gas equipos con insertos de sellado de bronce. Esto se debe a que el gas licuado de petróleo (GLP) contiene sulfuro de hidrógeno, que puede tener un efecto negativo sobre el bronce y las aleaciones de cobre.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Sobre cómo se realiza el mantenimiento técnico de las válvulas de cierre en el gasoducto, puede aprenderlo del siguiente video:

Sobre las características constructivas de las compuertas de cuña y de manguera se hablará en este video:

Todas las tuberías de gas son objetos de alto riesgo, por lo que la selección de válvulas y equipos de gas debe tomarse con toda seriedad y, si es necesario, consultar con expertos. Solo las válvulas de cierre de gas de calidad pueden garantizar la facilidad de mantenimiento, la rapidez de reparación y la alta estanqueidad de las uniones de la tubería.

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