La resistencia a la temperatura es muy importante: tubería en el círculo polar

Misión en el círculo polar

Resistencia a la temperatura extrema

Perforar gas en el círculo polar no es una tarea sencilla. Las condiciones climáticas son más que duras: temperaturas de 60° centígrados bajo cero no son infrecuentes. La compañía energética rusa Gazprom estaba buscando un socio que pudiera suministrar actuadores y controles para estas condiciones de temperatura extrema. El sistema de control y accionamiento neumático antideflagrante GBVA de Festo cumplió de inmediato las altas expectativas y desde entonces se ha estado utilizando a lo largo de numerosas tuberías en el extremo norte.

La compañía rusa Gazprom es el mayor productor de gas natural del mundo y también abastece al mercado alemán. Gazprom planea expandir significativamente su extracción hasta 2020. Con este fin, se están abriendo nuevos almacenes en regiones remotas y en condiciones climáticas extremas. Por ejemplo, se está creando un sistema de suministro uniforme para la extracción, el transporte y la exportación de gas natural en el este de Siberia y el Lejano Oriente.

Gazprom recurrió a Festo en busca de una solución configurable individualmente y válvulas de proceso de asiento inclinado para gas que soporten las condiciones más difíciles. Hemos desarrollado un sistema de accionamiento expresamente para Gazprom que funciona de manera fiable a temperaturas ambiente de hasta 60 grados centígrados bajo cero: el sistema de accionamiento y control neumático antideflagrante GBVA para válvulas de bola se utiliza a lo largo de las tuberías de gas natural de Rusia desde 2014. Allí ha demostrado ser tan exitoso que muchos otros operadores de sistemas también lo están utilizando ahora.

La resistencia es prioritaria

Cuanto más duras sean las condiciones de operación, más estricto se debe ser al seleccionar los componentes de un sistema. Las temperaturas extremas, las sustancias explosivas y las ubicaciones remotas imponen considerables exigencias a la fiabilidad del control de Gazprom. En resumen: nada puede fallar. La distancia hasta la estación de servicio más cercana es demasiado grande, y el terreno es tan difícil que llevaría días, si no semanas, obtener piezas de repuesto.

Luego está el frío: a temperaturas inferiores a 60 grados centígrados bajo cero, sustituir una válvula, por ejemplo, no es tan fácil. Las piezas de conexión están congeladas mientras fluyen sustancias peligrosas por las tuberías. Las personas solo pueden estar al aire libre con gruesa ropa de protección contra el frío. En consecuencia, un trabajador apenas puede moverse en estas condiciones. Por lo tanto, las válvulas de proceso de asiento inclinado solo se operan manualmente en caso de emergencia absoluta. El hecho de que un control a veces se atasque no puede suponer un problema: la tecnología de válvulas requerida por Gazprom debía aguantar un par de arranque de hasta 120 000 Nm.

Catálogo completo de requisitos

El principal requisito de Gazprom para nuestro sistema era la seguridad: interna y externamente robusto, absolutamente resistente a la temperatura, duradero, eficiente, de bajo consumo y manejable manualmente en caso de emergencia. Para que el mantenimiento y el servicio sean prácticamente innecesarios, se debían excluir los daños mecánicos como los provocados por un golpe de ariete. Cada válvula debía funcionar solo con tanta presión como sea necesaria en la aplicación. Nuestra solución también tenía que ser configurable y ajustable para diferentes áreas de aplicación, por ejemplo, el tamaño de las tuberías. Por último, Gazprom quería pruebas de funcionamiento de nuestra unidad de accionamiento de válvulas de proceso de asiento inclinado en condiciones reales.

Baja temperatura: válvula de bola, neumáticamente automatizada

Solución completa de Festo

El GBVA (actuador de válvula de bola de gas) desarrollado por Festo es una solución completa de accionamiento para válvulas de proceso de asiento inclinado destinada a controlar medios peligrosos en tuberías y operar a temperaturas extremas. Todos los componentes están protegidos contra explosión (clasificación ATEX: II 2 GD EEx d IIC T5). La solución es sencilla en el montaje, ajuste, control, mantenimiento y manejo.

Actuadores neumáticos antideflagrantes

El principio de control se basa en actuadores giratorios DAPS. Las válvulas VSNZ permiten conmutar el actuador regulador de forma segura en el modo de control local. Las barras de protección impiden la conmutación accidental, un requisito importante para el equipamiento en plantas de producción particularmente peligrosas. Además se utilizan válvulas servopilotadas MGXDH en versión antideflagrante.

Las conexiones y tubos están hechos de acero inoxidable resistente a las heladas. El control está integrado y, por lo tanto, protegido. El actuador regulador cuenta con un momento de giro elevado (hasta 120 000 Nm) y, en consecuencia, es perfecto para el funcionamiento de alta resistencia. Los tiempos controlados de apertura y cierre garantizan un movimiento respetuoso con el material y ayudan a evitar rebotes o golpes de ariete.

La presión de gas permitida en la entrada del sistema es de 413 bar. Este valor se reduce a 2,5–8 bar con un regulador de presión y luego se alimenta a las cámaras del actuador. La operación también es posible con una presión mínima de 2,5 bar.

Hemos equipado el sistema GBVA/DAPS con una válvula de seguridad. Protege el actuador regulador neumático de la presión excesiva: la válvula tiene un diseño de resorte en el que la fuerza de un muelle contrarresta la presión del utillaje. El flujo del medio operativo de alimentación es guiado debajo del asiento de la válvula.

Amplias posibilidades de uso

Al desarrollar el sistema GBVA/DAPS, hicimos todo lo posible por lograr la mayor cantidad posible de configuraciones y versiones. Dependiendo del tamaño y los requisitos de las tuberías, se pueden utilizar soluciones con diferentes tamaños de cilindro: actuadores DAPS con DN 400 a DN 1200 como actuadores reguladores de simple efecto (con retorno por muelle) o de doble efecto.

Pruebas prácticas y comprobaciones superadas

Debido a las extensas ubicaciones de Gazprom, al desarrollar el sistema tuvimos en cuenta diferentes condiciones climáticas: las temperaturas más bajas del círculo polar, la actividad sísmica del Lejano Oriente y las numerosas lluvias y nevadas en la Rusia centroeuropea. Los auditores independientes han demostrado la resistencia del GBVA en las instalaciones de prueba de Gazprom mediante numerosas pruebas de resistencia:

  • Prueba sísmica: toda la unidad con válvula y actuador regulador fue sometida a impactos dinámicos con 9 puntos en la escala MSK.
  • Prueba de protección contra llamas: el sistema GBVA/DAPS se expuso a una llama abierta a una temperatura de +1000 °C durante 30 minutos.
  • Prueba de resistencia a las heladas: la disponibilidad operativa también se mantuvo sin cambios en la cámara de enfriamiento a -65 °C. Se confirmó la clase de protección contra polvo/humedad IP66.

Las propias pruebas de Gazprom han confirmado estos resultados.

Solución modelo para bajas temperaturas

Festo ha cumplido los requisitos especiales del cliente según lo solicitado y ha proporcionado a Gazprom una solución que garantiza un funcionamiento fiable en condiciones extremas y, al mismo tiempo, una gran flexibilidad en zonas remotas. A pedido del cliente, hemos equipado el sistema GBVA/DAPS con un acumulador de aire comprimido diseñado para la cantidad de conmutaciones requerida. Esto garantiza la disponibilidad operativa, incluso si la presión de gas en la línea controlada por pulso cae.

El actuador de émbolo neumático de bajo mantenimiento funciona sin retardos y se detiene inmediatamente tan pronto como se desactiva el comando de operación o se alcanza la posición final. Este principio de funcionamiento impide que el equipo se dañe en caso de mal funcionamiento. Debido al mecanismo de yugo, la característica de momento de giro del plato giratorio es parabólica y muy cercana a la característica de momento de giro de los dispositivos de apagado. Esto reduce las cargas transferidas desde el actuador regulador a la válvula.

Hemos diseñado las cámaras de trabajo del actuador regulador para que solo estén presurizadas al conmutar. Esto minimiza significativamente el riesgo de fugas, algo especialmente importante para el gas natural. Esta solución aumenta la seguridad de todo el sistema y la vida útil del actuador porque las válvulas no están bajo presión constante.

También operativo en caso de emergencia

En casos donde la presión del gas no es suficiente para cerrar o abrir la válvula de asiento esférico, una rueda de ajuste permite la operación manual de emergencia. Se puede operar a través de un cilindro hidráulico accionado mediante una bomba hidráulica manual.

Como medio de trabajo para el actuador regulador neumático puede utilizarse aire comprimido, gas natural o nitrógeno. La presión de la línea de la tubería de gas también se puede utilizar como energía de accionamiento para las válvulas de proceso de asiento inclinado a través del sistema de tuberías.

Basándonos en actuadores reguladores de doble efecto, también hemos desarrollado una variante que asegura el cierre/apertura de emergencia en caso de fallar el suministro de energía o de aire comprimido.

La historia de éxito continúa

Los actuadores reguladores neumáticos de la serie GBVA/DAPS se llevan utilizando con éxito en la industria del gas desde 2006. Mientras tanto, hemos implementado numerosos proyectos de los más diversos tamaños y diseños. Hace mucho que no solo trabajamos para la industria del gas, sino también para refinerías y terminales petroquímicas.

Actuadores reguladores para desconexión de emergencia

Hemos perfeccionado los actuadores reguladores GBVA para su uso en sistemas ESD (apagado de emergencia): tan pronto como se produce una alarma de apagado de emergencia, el actuador regulador se mueve a una posición segura. La velocidad de desconexión se puede ajustar según sea necesario. Las funciones NC y NO se pueden implementar utilizando muelles de reposición mecánicos. Suministramos opcionalmente los actuadores GBVA/DAPS con la función de prueba de carrera parcial (PST = Partial Stroke Test). Esta función permite comprobar válvulas sin desconexión completa. Los actuadores y el control cumplen con SIL 2/SIL 3. Si así lo desea, podemos proporcionarle la certificación SIL correspondiente para el uso en su sistema ESD.

Sistemas de accionamiento y control autónomos

Además, hemos desarrollado una versión que se suministra de forma autónoma con un panel solar y/o una turbina eólica y que almacena esta energía en baterías. La carga se estabiliza y controla mediante un regulador de carga solar. Puede consultar datos de parámetros de forma remota y visualizarlos a través de una HMI (interfaz persona-máquina). Para la parametrización se utiliza un equipo portátil. También es posible abrir o cerrar las válvulas de cierre de forma remota (50-1200 Nm). El control y la adquisición de datos se realizan a través de un controlador СРХ. Un módem GSM transmite y recibe los datos. Este sistema también cuenta con un mantenimiento mínimo y seguridad funcional a bajas temperaturas.

PAO Gazprom

Namjotkina-Straße 16
117997 Moscú, GSP-7
Rusia

www.gazprom.de

¿Quién lo debería saber?

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Actuador regulador en la prueba de enfriamiento
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