En el transporte por tuberías , el pigging es la práctica de utilizar medidores o dispositivos de inspección de tuberías, dispositivos generalmente denominados pigs o raspadores , para realizar diversas operaciones de mantenimiento. Esto se hace sin detener el flujo del producto en la tubería. [1] [2] [3]
Estas operaciones incluyen, entre otras, la limpieza e inspección de la tubería. Esto se logra insertando el cerdo en un "lanzador de cerdos" (o "estación de lanzamiento"), una sección de gran tamaño en la tubería, que se reduce al diámetro normal. Luego se cierra la estación de lanzamiento y el flujo impulsado por presión del producto en la tubería se utiliza para empujar el raspador a lo largo de la tubería hasta que llega a la trampa receptora: el "receptor de raspadores" (o "estación receptora").
El pigging se utiliza para limpiar tuberías de gran diámetro en la industria petrolera. Hoy en día, sin embargo, el uso de sistemas de raspado de diámetro más pequeño está aumentando en muchas plantas de proceso continuo y por lotes a medida que los operadores de plantas buscan mayores eficiencias y costos reducidos.
El raspado se puede utilizar para casi cualquier sección del proceso de transferencia entre, por ejemplo, sistemas de mezcla, almacenamiento o llenado. Los sistemas de raspado se instalan en industrias que manipulan productos tan diversos como aceites lubricantes, pinturas, productos químicos, artículos de tocador, cosméticos y alimentos.
Los cerdos se utilizan en la mezcla de aceites lubricantes o pinturas para limpiar las tuberías y evitar la contaminación cruzada, y para vaciar las tuberías en los tanques de producto (o, a veces, para enviar un componente de regreso a su tanque). Por lo general, el raspado se realiza al principio y al final de cada lote, pero a veces se realiza en medio de un lote, como cuando se produce una premezcla que se usará como componente intermedio.
Los cerdos también se utilizan en las industrias del petróleo y el gas para limpiar o despejar tuberías. Los cerdos inteligentes o "Smart Pigs" se utilizan para inspeccionar las tuberías para evaluar su estado y prevenir fugas, que pueden ser peligrosas o perjudiciales para el medio ambiente. Por lo general, no interrumpen la producción, aunque se puede perder algo de producto cuando se retira el cerdo. También se pueden utilizar para separar diferentes productos en una tubería multiproducto y para limpiar restos de líquido de tuberías multifásicas de gas/líquido.
El pigging requiere que la tubería esté diseñada para ser pigging desde el principio. Si la tubería contiene variaciones topológicas, incluidos cambios de diámetro, válvulas de mariposa , instrumentación, curvas cerradas, bombas o válvulas de bola de puerto reducido, la tubería no se puede utilizar de manera tradicional. En tales casos, se pueden emplear alternativas como Ice Pigging . Las válvulas de bola de paso total (o paso total) no causan problemas porque el diámetro interior de la abertura de la bola es el mismo que el de la tubería.
Algunos de los primeros "cerdos" de limpieza estaban hechos de fardos de paja envueltos en alambre de púas [4] , mientras que otros usaban cuero. [5] Ambos hicieron un chirrido mientras viajaban a través de la tubería, lo que a algunos les pareció como el chillido de un cerdo , [6] lo que dio a los cerdos su nombre. [7] [8]
Una ventaja importante para las tuberías multiproducto de sistemas piggables es el potencial de ahorro de producto. Al final de cada transferencia de producto, es posible segregar los siguientes productos mediante una esfera raspadora. Alternativamente, es posible vaciar todo el contenido de la línea con el raspador, ya sea hacia adelante hasta el punto de recepción o hacia atrás hasta el tanque de origen. No es necesario realizar un lavado exhaustivo de la línea.
Sin necesidad de lavar la línea, el raspado ofrece la ventaja adicional de un cambio de producto mucho más rápido y confiable. El muestreo del producto en el punto de recepción es más rápido en el caso de los cerdos, porque la interfaz entre los productos es muy clara; el antiguo método de comprobar a intervalos para determinar si el producto cumple con las especificaciones lleva mucho más tiempo.
El pigging también puede operarse totalmente mediante un controlador lógico programable (PLC).
El pigging desempeña un papel importante en la reducción del impacto medioambiental de las operaciones por lotes. Tradicionalmente, la única forma en que un operador de un proceso por lotes podía garantizar que un producto se eliminara completamente de una línea era lavar la línea con un agente de limpieza como agua o un solvente, o incluso con el siguiente producto. A continuación, el agente de limpieza debía someterse a un tratamiento de efluentes o a una recuperación de disolventes. Si se usaba un producto para limpiar la línea, era necesario degradar o desechar la porción contaminada del producto. Todos estos problemas ahora pueden eliminarse gracias a la interfaz muy precisa producida por los modernos sistemas de raspado.
Los sistemas de raspado están diseñados para que el raspador se cargue en el lanzador, que se presiona para lanzar el raspador hacia la tubería a través de una línea de impulso. En algunos casos, el raspador se retira de la tubería a través del receptor al final de cada recorrido. [9] Todos los sistemas deben permitir la recepción de los cerdos en el lanzador, ya que los bloqueos en la tubería pueden requerir que los cerdos sean empujados de regreso al lanzador. Muchos sistemas están diseñados para bloquear la tubería en cualquier dirección.
El cerdo es empujado con gas o líquido; si es impulsado por gas, se pueden adaptar algunos sistemas [10] en la entrada de gas para garantizar la velocidad constante del cerdo, cualquiera que sea la presión del flujo. Los cerdos deben retirarse, ya que muchos cerdos se alquilan, los cerdos se desgastan y deben ser reemplazados, y los cerdos de limpieza (y otros) expulsan contaminantes de la tubería, como cera, objetos extraños, hidratos, etc., que deben retirarse de la tubería. . Existen riesgos inherentes al abrir el cañón a presión atmosférica, por lo que se debe tener cuidado para garantizar que el cañón esté despresurizado antes de abrirlo. Si el barril no está completamente despresurizado, el cerdo puede ser expulsado del barril y los operadores resultan gravemente heridos al estar parados frente a una puerta de cerdo abierta. Una vez, un cerdo salió disparado accidentalmente desde el final de una tubería sin un receptor adecuado y atravesó el costado de una casa a 150 metros (500 pies) de distancia. [11] Cuando el producto está agrio, el barril debe evacuarse a un sistema de antorcha donde se quema el gas agrio . Los operadores deben usar un aparato respiratorio autónomo cuando trabajen en sistemas ácidos.
Algunos sistemas de raspado utilizan un "cerdo cautivo" y la tubería sólo se abre ocasionalmente para verificar el estado del cerdo. [12] En todos los demás momentos, el raspador se transporta hacia arriba y hacia abajo por la tubería al final de cada transferencia, y la tubería nunca se abre durante la operación del proceso. Estos sistemas no son comunes.
Vea el diagrama de la derecha que representa un lanzador de cerdos. En funcionamiento normal, las válvulas V2 y V4 estarán abiertas, todas las demás válvulas y la puerta estarán cerradas y bloqueadas. [13]
lanzar un cerdo
Vea el diagrama de la derecha que representa un receptor de cerdo.
para recibir un cerdo
La instalación de raspado que se muestra (derecha) se conoce como instalación sobre el suelo (AGI). Es parte del Sistema Nacional de Transmisión de gas natural del Reino Unido. Muestra dos lanzadores/receptores de cerdos. Al final hay dos tuberías de 610 milímetros (24 pulgadas) de diámetro que transportan gas bajo el río Támesis entre East Tilbury Essex y Shorne en Kent. Si un oleoducto resulta dañado, por ejemplo por el ancla de un barco, esa línea puede aislarse y el segundo oleoducto permite que el gas fluya a través del río. [14]
Hay muchos informes de incidentes en los que los operadores resultaron heridos o incluso muertos mientras realizaban una operación de limpieza. Las causas comunes de tales eventos son:
Todas estas causas están directamente relacionadas con el mal funcionamiento de las válvulas de proceso y de la puerta de cierre. Un método común para evitar este tipo de incidentes es agregar enclavamientos de válvulas, [15] que ha sido adoptado por todas las compañías operadoras de petróleo y gas a nivel mundial. [ cita necesaria ]
La seguridad durante el pigging depende del estricto cumplimiento de los procedimientos de seguridad, que brindan una descripción detallada de una secuencia operativa segura de la válvula. Al bloquear físicamente las operaciones incorrectas, los enclavamientos de válvulas imponen dichas secuencias. Los enclavamientos de válvulas están montados permanentemente en las válvulas manuales y motorizadas y en la puerta de cierre. Los enclavamientos bloquean el funcionamiento de una válvula o puerta, a menos que se inserten las llaves adecuadas.
El principio de enclavamiento de válvulas es la transferencia de llaves. Cada cerradura está equipada con dos llaves: una llave para la posición abierta bloqueada y otra para la posición cerrada bloqueada. Durante un procedimiento operativo, sólo una clave está libre a la vez. Esta llave sólo cabe en el enclavamiento de la válvula que se va a accionar a continuación en el procedimiento de funcionamiento. Todas las llaves están codificadas de forma única para evitar la posibilidad de que las válvulas se desbloqueen en un momento inadecuado.
Hoy en día, las soluciones de enclavamiento inteligentes permiten la integración de dispositivos de campo como medidores de presión o H 2 S en una secuencia de enclavamiento de válvulas. Esto aumenta la seguridad al integrar los procedimientos del operador [16] con los sistemas de seguridad DCS y SIS .
Un "cerdo" es una herramienta que se envía por una tubería y es impulsada por la presión del flujo de producto en la propia tubería. Hay cuatro usos principales para los cerdos:
Uno de los más comunes y versátiles es el raspador de espuma, que se corta o se vierte a partir de espuma de poliuretano de células abiertas en forma de bala y se introduce a través de tuberías por muchas razones, como para comprobar el diámetro interior, limpiar y eliminar el agua. o secar la línea. Existen varios tipos de raspadores para limpieza en varias densidades de espuma desde 32 a 160 kilogramos por metro cúbico (2 a 10 lb/pie cúbico) y en aplicaciones especiales hasta 320 kg/m 3 (20 lb/pie cúbico). Algunos tienen pernos de tungsteno o malla de alambre abrasivo en el exterior para cortar los depósitos de óxido , sarro o cera de parafina del interior de la tubería. Otros tipos están totalmente recubiertos o entrecruzados con uretano, o hay cerdos de espuma de poliuretano desnudos con un recubrimiento de uretano justo en la parte trasera para sellar y ayudar a conducir el cerdo. También hay cerdos de uretano completamente moldeados que se utilizan para la eliminación de líquidos o para dosificar varios productos diferentes en una línea.
Los cerdos de inspección en línea utilizan varios métodos para inspeccionar una tubería. Un cerdo calibrador utiliza una (o más) placas metálicas redondas con muescas como medidores. Las muescas permiten que diferentes partes de la placa se doblen cuando se encuentra una restricción del orificio. Existen sistemas más complejos para inspeccionar diversos aspectos de la tubería.
Se utilizan cerdos inteligentes para inspeccionar la tubería con sensores y registrar los datos para su posterior análisis. Estos cerdos utilizan tecnologías como la fuga de flujo magnético (MFL) y ultrasonido para inspeccionar la tubería. Los cerdos inteligentes también pueden usar calibradores para medir la geometría interior de la tubería.
En 1961, Shell Development dirigió el primer cerdo inteligente. Demostró que un instrumento electrónico autónomo podía atravesar una tubería mientras midía y registraba el espesor de la pared. El instrumento utilizó campos electromagnéticos para detectar la integridad de la pared. En 1964, Tuboscope fabricó el primer instrumento comercial. Utilizó tecnología MFL para inspeccionar la parte inferior del oleoducto. El sistema utilizaba una caja negra similar a las que se utilizan en los aviones para registrar la información; Básicamente era una grabadora analógica altamente personalizada. Hasta hace poco, la grabación en cinta (aunque digital) seguía siendo el medio de grabación preferido. A medida que mejoraron la capacidad y confiabilidad de la memoria de estado sólido , la mayoría de los medios de grabación pasaron de la cinta al estado sólido.
Las sondas de sensores capacitivos se utilizan para detectar defectos en tuberías de gas de polietileno. Estas sondas se conectan al raspador antes de enviarlo a través de la tubería de polietileno para detectar cualquier defecto en el exterior de la pared de la tubería. Esto se hace mediante el uso de un sensor capacitivo de triple placa en el que las ondas electrostáticas se propagan hacia afuera a través de la pared de la tubería. Cualquier cambio en el material dieléctrico da como resultado un cambio en la capacitancia. [17] Las pruebas fueron realizadas por el laboratorio de investigación NETL DOE en la Instalación de simulación de tuberías (PSF) de Battelle West Jefferson, cerca de Columbus, Ohio. [18]
Los cerdos inteligentes o "inteligentes" modernos son instrumentos altamente sofisticados que incluyen componentes electrónicos y sensores que recopilan diversas formas de datos durante su viaje a través del oleoducto. Varían en tecnología y complejidad según el uso previsto y el fabricante.
Los componentes electrónicos están sellados para evitar fugas del producto de la tubería hacia los componentes electrónicos, ya que los productos pueden variar desde muy básicos hasta muy ácidos y pueden tener presiones y temperaturas extremadamente altas. Muchos cerdos utilizan materiales específicos según el producto en proceso. La energía para los componentes electrónicos generalmente la proporcionan baterías integradas que también están selladas. La grabación de datos puede realizarse por diversos medios, desde cinta analógica, cinta digital o memoria de estado sólido en unidades más modernas.
La tecnología utilizada varía según el servicio requerido y el diseño del cerdo; Cada proveedor de servicios de limpieza puede tener tecnologías únicas y patentadas para realizar el servicio. Las picaduras y la corrosión de la superficie, así como las grietas y defectos de soldadura en tuberías de acero/ferrosos, a menudo se detectan utilizando cerdos de fuga de flujo magnético (MFL). Otros cerdos "inteligentes" utilizan transductores acústicos electromagnéticos para detectar defectos en las tuberías. [19] Los cerdos calibradores pueden medir la redondez de la tubería para determinar áreas de aplastamiento u otras deformaciones. Algunos pigs inteligentes utilizan una combinación de tecnologías, como proporcionar funciones MFL y calibrador en una sola herramienta. Se han informado ensayos con cerdos que utilizan tecnología de resonancia acústica . [20]
Durante el recorrido del raspado, el raspador no puede comunicarse directamente con el mundo exterior debido a la distancia bajo tierra o bajo el agua y/o a los materiales de los que está hecha la tubería. Por ejemplo, las tuberías de acero impiden eficazmente cualquier comunicación por radio importante fuera de la tubería. Por tanto, es necesario que el cerdo utilice medios internos para registrar su propio movimiento durante el viaje. Esto se puede hacer mediante odómetros , sensores de inclinación asistidos por giroscopio y otras tecnologías. [21] El cerdo registra estos datos de posición para que la distancia que se mueve junto con cualquier curva se pueda interpretar más tarde para determinar el camino exacto tomado.
La verificación de la ubicación a menudo se logra mediante instrumentos de superficie que registran el paso del cerdo mediante transmisión audible, magnética, por radio u otros medios. Los sensores registran cuando detectan el paso del cerdo (hora de llegada); esto luego se compara con el registro interno para su verificación o ajuste. Los sensores externos pueden tener capacidad de Sistema de Posicionamiento Global [22] para ayudar en su ubicación. Unos pocos indicadores de paso de cerdos transmiten el paso, la hora y la ubicación del cerdo, a través de un enlace ascendente vía satélite. [23] El cerdo por sí solo no puede utilizar el GPS porque el tubo metálico bloquea las señales de satélite.
Una vez completado el recorrido del raspado, los datos de posición de los sensores externos se combinan con los datos de evaluación de la tubería (corrosión, grietas, etc.) del raspador para proporcionar un mapa y una caracterización de defectos específicos de la ubicación. En otras palabras, los datos combinados revelan al operador la ubicación, el tipo y el tamaño de cada defecto de la tubería. Esta información se utiliza para juzgar la gravedad del defecto y ayudar a los equipos de reparación a localizar y reparar el defecto rápidamente sin tener que excavar cantidades excesivas de tubería. Al evaluar la tasa de cambio de un defecto particular durante varios años, se pueden hacer planes proactivos para reparar la tubería antes de que ocurra cualquier fuga o daño ambiental.
Los resultados de la inspección generalmente se archivan (quizás en formato Pipeline Open Data Standard ) para compararlos con los resultados de ejecuciones posteriores de pigging en la misma tubería.
Un cerdo se ha utilizado como elemento argumental en tres películas de James Bond : Diamonds Are Forever , donde Bond inhabilitó a un cerdo para escapar de una tubería; The Living Daylights , donde se modificó un cerdo para transportar en secreto a una persona a través de la Cortina de Hierro ; y El mundo no es suficiente , donde se utilizó un cerdo para transportar y detonar un arma nuclear en un oleoducto.
Un cerdo también se utilizó como elemento argumental en el libro de Tony Hillerman The Sinister Pig , donde se utilizó un oleoducto abandonado de México a Estados Unidos con un cerdo para transportar drogas ilegales.
Un lanzador de cerdos apareció en el episodio de la temporada 2 "Pipeline Fever" del programa animado Archer , en el que Sterling Archer y Lana Kane tienen la tarea de adentrarse en un pantano y defender un lanzador de cerdos del ambientalista radical Joshua Gray.
https://www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/pipeline-pigging.html https://www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/cup-pigs.html https:// www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/foam-pigs.html
