En el transporte por tuberías , el raspado es la práctica de utilizar medidores o aparatos de inspección de tuberías, dispositivos generalmente denominados raspadores 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 raspador en un "lanzador de raspadores" (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 se utiliza el flujo impulsado por presión del producto en la tubería para empujar el raspador a lo largo de la tubería hasta que llega a la trampa receptora, el "capturador de raspadores" (o "estación de recepción").
El raspado se utiliza para limpiar tuberías de gran diámetro en la industria petrolera. Sin embargo, hoy en día, el uso de sistemas de raspado de diámetro más pequeño está aumentando en muchas plantas de procesamiento continuo y por lotes, ya que los operadores de planta buscan una mayor eficiencia y menores costos.
El raspado se puede utilizar en casi cualquier sección del proceso de transferencia, por ejemplo, entre 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 raspadores se utilizan en la mezcla de aceite lubricante o pintura 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 vuelta 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 utilizará como componente intermedio.
Los raspadores también se utilizan en las industrias del petróleo y el gas para limpiar o despejar tuberías. Los raspadores inteligentes se utilizan para inspeccionar tuberías para evaluar su estado y evitar fugas, que pueden ser peligrosas o dañinas para el medio ambiente. Por lo general, no interrumpen la producción, aunque se puede perder algo de producto cuando se retira el raspador. También se pueden utilizar para separar diferentes productos en una tubería multiproducto y para limpiar los bultos de líquido de las tuberías multifásicas de gas/líquido.
Para realizar el raspado de tuberías es necesario diseñar la tubería para que pueda rasparse desde el principio. Si la tubería contiene variaciones topológicas, como cambios de diámetro, válvulas de mariposa , instrumentación, curvas cerradas, bombas o válvulas de bola de puerto reducido, la tubería no puede rasparse de manera tradicional. En tales casos, se pueden emplear alternativas como el raspado de tuberías con hielo . Las válvulas de bola de puerto completo (o de paso completo) 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 se hacían con fardos de paja envueltos en alambre de púas [4], mientras que otros usaban cuero. [5] Ambos emitían un sonido chirriante mientras viajaban por la tubería, que para algunos sonaba como el chillido de un cerdo , [6] lo que les dio a los cerdos su nombre. [7] [8]
Una ventaja importante de las tuberías multiproducto de los sistemas con raspador es el potencial de ahorro de producto. Al final de cada transferencia de producto, es posible separar los productos siguientes utilizando una esfera raspadora. Alternativamente, es posible vaciar todo el contenido de la línea con el raspador, ya sea hacia el punto de recepción o hacia atrás, hacia el tanque de origen. No es necesario realizar un lavado extenso de la línea.
Sin necesidad de limpieza de líneas, el raspado ofrece la ventaja adicional de un cambio de producto mucho más rápido y confiable. El muestreo de productos en el punto de recepción es más rápido con raspadores, porque la interfaz entre productos es muy clara; el antiguo método de verificación a intervalos para determinar si el producto cumple con las especificaciones requiere mucho más tiempo.
El pigging también puede ser operado totalmente por un controlador lógico programable (PLC).
El raspado desempeña un papel importante en la reducción del impacto ambiental 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 por completo de una línea era enjuagando la línea con un agente de limpieza, como agua o un disolvente, o incluso con el siguiente producto. A continuación, el agente de limpieza debía someterse a un tratamiento de efluentes o a una recuperación del disolvente. Si se utilizaba un producto para limpiar la línea, era necesario degradar o desechar la parte contaminada del producto. Todos estos problemas se pueden eliminar ahora gracias a la interfaz muy precisa que producen los sistemas de raspado modernos.
Los sistemas de raspado están diseñados de modo que el raspador se cargue en el lanzador, que se presiona para lanzar el raspador hacia la tubería a través de una línea de arranque. En algunos casos, el raspador se retira de la tubería a través del receptor al final de cada pasada. [9] Todos los sistemas deben permitir la recepción de raspadores en el lanzador, ya que los bloqueos en la tubería pueden requerir que los raspadores sean empujados de regreso al lanzador. Muchos sistemas están diseñados para raspar la tubería en cualquier dirección.
El raspador se empuja con un gas o un líquido; si se empuja con gas, se pueden adaptar algunos sistemas [10] en la entrada de gas para asegurar la velocidad constante del raspador, sea cual sea la presión del flujo. Los raspadores deben retirarse, ya que muchos raspadores se alquilan, se desgastan y deben reemplazarse, y los raspadores de limpieza (y otros) empujan contaminantes de la tubería, como cera, objetos extraños, hidratos, etc., que deben eliminarse de la tubería. Existen riesgos inherentes al abrir el barril a presión atmosférica, por lo que se debe tener cuidado para asegurarse de que el barril esté despresurizado antes de abrirlo. Si el barril no está completamente despresurizado, el raspador puede ser expulsado del barril y los operadores han resultado gravemente heridos al pararse frente a una puerta de raspador abierta. Una vez, un raspador salió disparado accidentalmente del extremo de una tubería sin un receptor de raspadores adecuado y atravesó el costado de una casa a 150 metros (500 pies) de distancia. [11] Cuando el producto esté agrio, el barril debe evacuarse hacia un sistema de quema de gases agrios . Los operadores deben usar un equipo de respiración autónomo cuando trabajen en sistemas agrios.
Algunos sistemas de raspado utilizan un "raspador cautivo" y la tubería solo se abre ocasionalmente para verificar el estado del raspador. [12] En todos los demás casos, el raspador se traslada de un lado a otro 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 raspadores. En funcionamiento normal, las válvulas V2 y V4 estarán abiertas, todas las demás válvulas y la puerta estarán cerradas y bloqueadas. [13]
Para lanzar un cerdo
Vea el diagrama de la derecha que representa un receptor de cerdo.
Recibir un cerdo
La instalación de raspado que se muestra (derecha) se conoce como instalación sobre el suelo (AGI, por sus siglas en inglés). Forma parte del sistema nacional de transmisión de gas natural del Reino Unido. Muestra dos lanzadores/receptores de raspadores en el extremo de dos tuberías de 610 milímetros (24 pulgadas) de diámetro que transportan gas por debajo del río Támesis, entre East Tilbury en Essex y Shorne en Kent. Si una tubería se daña, por ejemplo, por el ancla de un barco, esa línea se puede aislar y la segunda tubería permite que el gas fluya a través del río. [14]
Existen numerosos informes de incidentes en los que los operadores resultaron heridos o incluso murieron mientras realizaban una operación de raspado. Las causas más comunes de tales eventos son:
Todas estas causas están directamente relacionadas con el funcionamiento incorrecto de las válvulas de proceso y de la puerta de cierre. Un método común para evitar este tipo de incidentes es añadir enclavamientos de válvulas, [15] que han sido adoptados por todas las compañías operadoras de petróleo y gas a nivel mundial. [ cita requerida ]
La seguridad durante la limpieza con raspadores depende del estricto cumplimiento de los procedimientos de seguridad, que brindan una descripción detallada de una secuencia de operación segura de la válvula. Al bloquear físicamente las operaciones incorrectas, los enclavamientos de válvulas hacen cumplir dichas secuencias. Los enclavamientos de válvulas están montados permanentemente en las válvulas operadas manualmente y por motor 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 del enclavamiento de válvulas es la transferencia de llaves. Cada cerradura está equipada con dos llaves: una llave para la posición de apertura bloqueada y otra para la posición de cierre bloqueada. Durante un procedimiento operativo, solo queda libre una llave a la vez. Esta llave solo encaja en el enclavamiento perteneciente a la válvula que se va a accionar a continuación en el procedimiento operativo. Todas las llaves están codificadas de forma única para evitar la posibilidad de que las válvulas se puedan desbloquear en un momento inapropiado.
En la actualidad, las soluciones de enclavamiento inteligente permiten la integración de dispositivos de campo, como medidores de presión o de H2S , 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 "pig" es una herramienta que se envía por una tubería y que es impulsada por la presión del flujo de producto en la propia tubería. Existen cuatro usos principales para los raspadores:
Uno de los más comunes y versátiles es el raspador de espuma, que se corta o vierte a partir de espuma de poliuretano de celda abierta en forma de bala y se conduce a través de tuberías por muchas razones, como para comprobar el diámetro interior, limpiar, desaguar o secar la línea. Hay varios tipos de raspadores para limpieza en varias densidades, desde 32 a 160 kilogramos por metro cúbico (2 a 10 lb/pie cúbico) de espuma, y en aplicaciones especiales hasta 320 kg/m3 ( 20 lb/pie cúbico). Algunos tienen pernos de tungsteno o malla de alambre abrasiva en el exterior para desgastar el óxido , la cal o los depósitos de cera de parafina del interior de la tubería. Otros tipos están recubiertos completamente o entrecruzados de uretano, o hay raspadores de espuma de poliuretano desnudos con un revestimiento de uretano solo en la parte trasera para sellar y ayudar a conducir el raspador. También hay raspadores de uretano completamente moldeados que se utilizan para la eliminación de líquidos o para dosificar varios productos diferentes en una línea.
Los raspadores de inspección en línea utilizan varios métodos para inspeccionar una tubería. Un raspador de medición utiliza una (o más) placas de metal redondas con muescas como calibres. Las muescas permiten que diferentes partes de la placa se doblen cuando se encuentra una restricción en el orificio. Existen sistemas más complejos para inspeccionar varios aspectos de la tubería.
Los raspadores inteligentes se utilizan para inspeccionar la tubería con sensores y registrar los datos para su posterior análisis. Estos raspadores utilizan tecnologías como la fuga de flujo magnético (MFL) y el ultrasonido para inspeccionar la tubería. Los raspadores inteligentes también pueden utilizar calibradores para medir la geometría interna de la tubería.
En 1961, Shell Development puso en funcionamiento el primer raspador inteligente, que demostró que un instrumento electrónico autónomo podía recorrer una tubería mientras medía y registraba el espesor de las paredes. El instrumento utilizaba campos electromagnéticos para detectar la integridad de las paredes. En 1964, Tuboscope puso en funcionamiento el primer instrumento comercial, que utilizaba tecnología MFL para inspeccionar la parte inferior de la tubería. El sistema utilizaba una caja negra similar a las que se utilizan en los aviones para registrar la información; básicamente, se trataba de una grabadora de cinta analógica altamente personalizada. Hasta hace poco, la grabación en cinta (aunque digital) seguía siendo el medio de grabación preferido. A medida que la capacidad y la fiabilidad de la memoria de estado sólido mejoraron, la mayoría de los medios de grabación dejaron de lado la cinta para pasar a utilizar el 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 utilizando 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 modernos raspadores inteligentes o "smart" son instrumentos muy sofisticados que incluyen componentes electrónicos y sensores para recopilar diversos tipos de datos durante su recorrido por la tubería. Varían en tecnología y complejidad según el uso previsto y el fabricante.
Los componentes electrónicos están sellados contra fugas del producto de la tubería, ya que estos pueden ser desde muy básicos hasta muy ácidos, y pueden estar sometidos a presiones y temperaturas extremadamente altas. Muchos raspadores utilizan materiales específicos según el producto de la tubería. La alimentación de los componentes electrónicos suele estar proporcionada por baterías integradas que también están selladas. La grabación de datos puede realizarse por diversos medios, desde cintas analógicas, cintas digitales o memorias de estado sólido en unidades más modernas.
La tecnología utilizada varía según el servicio requerido y el diseño del raspador; cada proveedor de servicios de raspado puede tener tecnologías exclusivas y patentadas para realizar el servicio. Las picaduras y la corrosión superficial, así como las grietas y los defectos de soldadura en tuberías de acero o ferrosas, a menudo se detectan mediante raspadores de fuga de flujo magnético (MFL). Otros raspadores "inteligentes" utilizan transductores acústicos electromagnéticos para detectar defectos en las tuberías. [19] Los raspadores de calibrador pueden medir la redondez de la tubería para determinar áreas de aplastamiento u otras deformaciones. Algunos raspadores inteligentes utilizan una combinación de tecnologías, como proporcionar funciones de MFL y calibrador en una sola herramienta. Se han informado ensayos de raspadores que utilizan tecnología de resonancia acústica . [20]
Durante el recorrido de raspado, el raspador no puede comunicarse directamente con el mundo exterior debido a la distancia bajo tierra o bajo el agua y/o los materiales de los que está hecha la tubería. Por ejemplo, las tuberías de acero impiden de manera efectiva cualquier comunicación de radio significativa fuera de la tubería. Por lo tanto, es necesario que el raspador utilice medios internos para registrar su propio movimiento durante el viaje. Esto puede hacerse mediante odómetros , sensores de inclinación asistidos por giroscopio y otras tecnologías. [21] El raspador registra estos datos de posición para que la distancia que se mueve junto con las curvas se puedan interpretar más tarde para determinar la ruta exacta tomada.
La verificación de la ubicación se realiza a menudo mediante instrumentos de superficie que registran el paso del cerdo por medios audibles, magnéticos, de transmisión por radio u otros. Los sensores registran cuándo detectan el paso del cerdo (hora de llegada); esto luego se compara con el registro interno para verificación o ajuste. Los sensores externos pueden tener capacidad de Sistema de Posicionamiento Global [22] para ayudar en su ubicación. Algunos indicadores de paso del cerdo transmiten el paso, la hora y la ubicación del cerdo, a través de un enlace ascendente por satélite. [23] El propio cerdo no puede utilizar GPS ya que la tubería de metal bloquea las señales satelitales.
Una vez finalizada la pasada de 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 de defectos específico de la ubicación y una caracterización. 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 en particular a lo largo de varios años, se pueden hacer planes proactivos para reparar la tubería antes de que se produzcan fugas o daños ambientales.
Los resultados de la inspección normalmente se archivan (quizás en formato Pipeline Open Data Standard ) para compararlos con los resultados de pruebas posteriores en la misma tubería.
Un cerdo ha sido utilizado como un recurso argumental en tres películas de James Bond : Diamantes para la eternidad , donde Bond deshabilitó a un cerdo para escapar de un oleoducto; The Living Daylights , donde un cerdo fue modificado para transportar secretamente a una persona a través de la Cortina de Hierro ; y El mundo nunca es suficiente , donde un cerdo fue utilizado para transportar y detonar un arma nuclear en un oleoducto.
Un cerdo también fue utilizado como recurso 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 donde Sterling Archer y Lana Kane tienen la tarea de ir a un pantano y defender un lanzador de cerdos del ambientalista radical Joshua Gray.
