La producción petrolera es posiblemente una de las industrias más exigentes para los materiales utilizados en la extracción, procesamiento y transporte de sustancias químicas.
Las altas presiones y temperaturas en las actividades de perforación y extracción de hidrocarburos y compuestos asociados (como el gas natural) requieren el uso de materiales especializados. Pese a ello, incluso en este tipo de actividades, la tubería de proceso desempeña un papel importante.Considerando los procesos vinculados a la industria petrolera en los que se puede llegar a utilizar CPVC (cloruro de polivinilo clorado) como material de tuberías, es necesario tomar en cuenta el fenómeno de presión por sobretensión, que ocurre cuando la velocidad de un fluido que se desplaza a través de la tubería cambia repentinamente.
La presión por sobretensión causa ondas de choque que recorren el fluido y aumentan la exigencia sobre las tuberías y las uniones de diferentes tramos de tubos, lo que puede incidir en:
- Sistemas de enfriamiento en plantas de refinación: las tuberías de CPVC pueden ser utilizadas en los sistemas de tuberías que transportan agua para enfriamiento en las plantas de refinación de petróleo, por su resistencia a altas temperaturas y corrosión.
- Sistemas de tratamiento de aguas residuales: en complejos donde se lleva a cabo el tratamiento de aguas residuales producidas por las operaciones petroleras, el CPVC puede ser utilizado gracias a su capacidad para resistir el efecto de la corrosión y diferentes productos químicos.
- Sistemas de suministro de agua para servicios auxiliares: en áreas que no resultan críticas, pero son necesarias para la operación, como el suministro de agua para servicios auxiliares en plantas, el CPVC es utilizado por su durabilidad y resistencia a la corrosión.
- Sistemas de protección contra incendios: las tuberías de CPVC pueden ser utilizadas en sistemas de extinción de incendios en instalaciones petroleras por su capacidad para resistir las altas temperaturas y la corrosión.
Aunque la presión por sobretensión puede ser causa de fugas y ocasionar otros problemas operativos, hay formas de diseñar los sistemas de tuberías para resistir su efecto.
¿Cómo calcular la presión asociada a los choques de sobretensión?
Existen factores que el diseñador de sistema de tuberías puede controlar, como la elección del material y el diámetro de las tuberías utilizadas, pero algunos como la velocidad del fluido dependerán de la puesta en marcha del proceso.
Una ecuación permite calcular la presión de sobretensión en un sistema de tuberías:
Al momento de diseñar un sistema de tuberías, es importante tener en cuenta que la presión por sobretensión es, en última instancia, adicional a la presión de funcionamiento y se añade a esta. Por ello, es necesario considerar que la suma de ambas no deberá exceder 1.5 veces la presión de trabajo habitual de las tuberías.
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Medidas para el diseño de sistemas de tuberías resistentes a la sobretensión
- Asegurarse de que el dimensionamiento de las tuberías sea correcto: ajustar el diámetro interno de las tuberías es la forma más eficiente para controlar la presión por sobretensión. A mayor diámetro interno, menor velocidad en el desplazamiento del fluido.
Mediante el control de este factor es posible mantener el caudal requerido del fluido transportado sin que la presión máxima afecte el rendimiento de los componentes del sistema.
- Limitar la velocidad del flujo: la velocidad de desplazamiento de los fluidos en las tuberías no debe ser superior a 5 pies/seg (1.52 m/seg).
- Evitar el uso de válvulas de acción rápida: una de las principales causas de que se produzca el choque de presión por sobretensión es la apertura de válvulas, por eso es recomendable limitar el uso de válvulas de acción rápida para reducir la posibilidad de un cambio repentino en la velocidad de flujo.
- Eliminar el aire en el sistema: es necesario evitar que se acumule aire en el sistema mientras está en funcionamiento y hay desplazamiento de fluidos. Durante el arranque, la velocidad de flujo recomendada en un sistema de tuberías es de 1 pie/seg (0.30 m/seg) hasta que todos los conductos estén totalmente libres de aire y alcancen la presión operativa prevista.
En condiciones exigentes de operación, la resistencia a la corrosión y a altas temperaturas de Corzan® CPVC lo convierte en un material adecuado para tubería de procesos en distintas industrias. El termoplástico también es utilizado para tuberías hidráulicas, gracias al compuesto de FlowGuard®, y en sistemas contra incendios, el fin para el que fue desarrollado BlazeMaster®.
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