viernes, 5 de abril de 2013

Bleve "Boiling liquid expanding vapour explosion"


Es el acrónimo inglés de "boiling liquid expanding vapour explosion" (explosión de vapores que se expanden al hervir el líquido). Este tipo de explosión ocurre en tanques que almacenan gases licuados a presión y sobrecalentados, en los que por ruptura o fuga del tanque, el líquido del interior entra en ebullición y se incorpora masivamente al vapor en expansión.

La causa más frecuente de este tipo de explosiones es debida a un incendio externo que envuelve al tanque presurizado, lo debilita mecánicamente, eleva la temperatura del líquido contenido y aumenta la presión dentro del tanque. Llega un punto en que la presión alcanza valores que el recipiente no puede soportar, produciendo una fisura o ruptura del mismo. Esto ocasiona un súbito descenso de la presión, comienza el proceso de nucleación espontánea y todo el liquido contenido cambia su estado a gaseoso en forma virtualmente instantánea, aumentando su volumen cientos o miles de veces.



Si el vapor liberado corresponde a un producto inflamable, se genera una bola de fuego también en expansión. Si el producto no es inflamable igual ocurre la explosión tipo BLEVE; la onda expansiva de sobrepresión ocurre cuando el liquido se convierte en gas, su volumen cambia dramáticamente (leyes de Gay-Lussac y de Boyle) lo que causa esta onda de sobrepresión. La combustión del contenido ocurrirá siempre que el producto contenido sea combustible e inflamable, pero esta es una segunda explosión que es otro fenómeno conocido como "Explosión de Vapores No Confinados" o en ingles "Unconfined Vapour Cloud Explosion" (UVCE) y es consecuencia del BLEVE y no parte de él.



Consecuencias físicas


En una BLEVE se manifiestan las siguientes consecuencias físicas:


  • Sobrepresión por la onda expansiva: la magnitud de la onda de sobrepresión depende de la presión de almacenamiento, del calor específico del producto implicado y de la resistencia mecánica del depósito.
  • Proyección de fragmentos: la formación de proyectiles suele limitarse a fragmentos metálicos del tanque y a piezas cercanas a éste. Se trata de una consecuencia difícilmente predecible, y los fragmentos pueden proyectarse a varios cientos de metros, e incluso a miles de metros.
  • Radiación Térmica de la bola de fuego: la radiación infrarroja de la bola de fuego suele tener un alcance mayor que el resto de efectos, y es la que causa más daños. El alcance de la radiación depende del tipo y cantidad de producto almacenado, y de la temperatura y humedad relativa ambiental.



También puede producirse el denominado efecto dominó cuando los efectos alcanzan otras instalaciones o establecimientos con sustancias peligrosas, pudiéndose generar en ellos nuevos accidentes secundarios que propaguen y aumenten las consecuencias iniciales.


Existen diversos modelos físicos propuestos por el TNO que permiten estimar la magnitud de cada tipo de consecuencias. Este efecto fue estudiado a mediados del siglo XX por el ingeniero español de la compañía Butano, S.A. (Hoy Repsol Butano) D. Narciso Belinchón, siendo pionero en el estudio de este tipo de siniestros.


Origen y causas
  • Los BLEVE dependen de varios factores:
  • La sustancia que contenga y sus propiedades.- densidad, peso molecular, capacidad calorífica de líquido y vapor, presión de vapor
  • La presión del interior del tanque.- normalmente se produce debido a un aumento en la temperatura.
  • La cantidad de sustancia que éste contenga.- la cantidad de líquido disminuye aumentando la proporción de gas al producirse el aumento de la temperatura en el interior.
  • Superficie de exposición del tanque.- el líquido del interior puede absorber parte del calor, por tanto, al disminuir el volumen de líquido mayor es la superficie expuesta al calor (el tamaño del tanque también influye)



Las propiedades del contenedor:
  • Geometría del tanque y grosor de la pared
  • Propiedades del material de que esté hecho el contenedor (densidad, capacidad calorífica, fatiga, resistencia a la corrosión)
  • Características de la válvula

Condiciones externas:
  • Características de la causa originaria del BLEVE
  • Tiempo
  • Temperatura

 Entre los agentes que pueden causar una de estas explosiones, destacan:
  • Rotura de tuberías
  • Causas referentes al tanque (fatiga del contenedor, corrosión)
  • Accidentes (en carretera, ferroviarios o marítimos)
  • Error humano
  • Equipamientos defectuosos
  • Incendio exterior
  • otras causas (impacto de proyectiles y causas desconocidas)




Prevención y sistemas de seguridad
Para prevenir los BLEVE, las empresas deben informar a los emplea-dos sobre todo lo referente a estas explosiones, prestar servicio de mantenimiento de las instalaciones, simplificar al máximo las medidas de urgencia (puertas antipánico), coordinación entre los servicios de seguridad externos e internos y organizar charlas sobre seguridad. La instalación estratégica de los sistemas de seguridad tales como los detectores de gas y las mangueras contra incendio es muy importante.
Los dispositivos de seguridad más eficaces son las válvulas de seguridad, los aislantes térmicos y los sistemas de dispersión de agua.


Ejemplos de BLEVE
  1. Explosión de un tanque de dióxido de carbono líquido en Repcelak (Hungría), el 2 de enero de 1969. Ocurrió durante el proceso de relleno de uno de los tanques de la central de producción de CO2. Murieron 9 personas y 15 resultaron heridas.
  2. BLEVE en una instalación de abastecimiento de LPG en una refinería en Feyzin (Francia), el 4 de enero de 1966. Sucedió al abrir las válvulas de uno de los tanques: no se pudo controlar la salida del gas debido a la presión. El balance fue de 18 muertos y 84 heridos.
  3. BLEVE de un camión de propileno en los alrededores de un camping en Los Alfaques (España), el 11 de julio de 1978. Fue debido a la rotura de la cisterna por deterioro de la misma. En este caso 216 personas murieron y más de 200 resultaron heridas.
  4. BLEVE de un camión cisterna de LPG en Kamena Vourla (Grecia) el 30 de abril de 1999. El camión explotó en un accidente en carretera. Hubo 4 muertos y numerosos heridos.
Observe el siguiente vídeo, en él se muestra detalladamente las características y consecuencias de un BLEVE



jueves, 4 de abril de 2013

Válvula de globo (o de asiento)


Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. 



Las válvulas de globo reciben ese nombre por la configuración del cuerpo. El flujo en esta válvula se dirige hacia arriba o abajo por una abertura circular en el laberinto que se puede cerrar, ya sea al mover un disco reemplazante contra un asiento plano o al introducir un macho metálico cónico en un asiento cónico.


Sirve para regular la cantidad de flujo que pasa por ella. El elemento de cierre asienta sobre una sección circular. A medida que el elemento de cierre se aproxima al asiento, la sección de paso se reduce y por tanto aumenta la pérdida de carga disminuyendo el caudal.

Componentes de la Válvula

Cuerpo: Es la parte a través de la cuál transcurre el fluido.
Obturador: Es el elemento que hace que la sección de paso varíe, regulando el caudal y por tanto la pérdida de presión. 
Accionamiento: Es la parte de la válvula que hace de motor para que el obturador se sitúe en una posición concreta. Puede ser motorizado, mecánico, neumático, manual o electromagnético. 
Cierre: Une el cuerpo con el accionamiento. Hace que la cavidad del cuerpo y del obturador (donde hay fluido) sea estanco y no fugue.
Vástago: Es el eje que transmite la fuerza del accionamiento al obturador para que este último se posicione.



Características de las válvulas

Materiales
Dependiendo del material utilizado en el cuerpo de la válvula, se denominan como válvulas de:
·        Acero al carbono, como el forjado A105N que se usa en la mayoría de procesos industriales inocuos
·        Acero inoxidable, como el A182 F316 que se usa en situaciones de corrosión o temperatura menor
·        Acero aleado, como el super duplex forjado A182 F55 que se usa en procesos altamente corrosivos, como por ejemplo la desalinación del agua marítima.
  
Presión Nominal
Para estandarizar las válvulas se estipulan diferentes presiones máximas a las que pueden trabajar. Se denomina con la sigla PN -valor establecido en bar- y se encuentra, generalmente, impreso en el cuerpo de la válvula.

Extremos
·        Soldados
·        Roscados
·        Polietileno press-fitting
·        Easyquick (empalme rápido)
·        EasyQuick Plus (empalme rápido desmontable)
·        Bridados


Recomendada para

·        Estrangulación o regulación de circulación.
·        Para accionamiento frecuente.
·        Para corte positivo de gases o aire.
·        Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

Aplicaciones

Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.

Ventajas

·        Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.
·        Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.
·        Control preciso de la circulación.
·        Disponible con orificios múltiples.

Desventajas

·        Gran caída de presión.
·        Costo relativo elevado.

Variaciones

Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.




Sellos Mecánicos

Un sello mecánico es un dispositivo de sellado industrial que controla y restringe fugas, en recipientes estáticos atravesados por un eje rotativo. Un sello mecánico está formado por un conjunto de componentes que se diseñan para lograr la mayor hermeticidad entre un sistema que rota respecto de uno fijo en presencia de un líquido.



Las acciones de un sellado que cumplen los sellos mecánicos se dividen en dos: la acción frontal entre dos anillos muy pulidos que tienen movimiento de rotación entre ambos llamada “Sellado Primario” y otra que tiene por función hermetizar partes fijas de la máquina, llamada “sellado secundario”



 Partes del sello mecánico 

El sello mecánico se compone de dos partes principales:

a) Parte rotante; que gira acompañando al eje
b) Parte estacionaria; que se ubica en un punto fijo del cuerpo de la máquina.

Durante la rotación, el anillo frontal de la parte rotante, se desliza sobre la superficie frontal   de   la   parte   estacionaria produciendo así un sellado dinámico donde juegan las fuerzas del resorte y la presión del líquido. Este es el “sellado primario”.

El “sellado secundario” se forma a través de    los    componentes    elásticos, generalmente llamados elastómeros o “gomas” que hacen las veces de retenes contra las partes metálicas ya sean en rotación (eje) o fijos (cuerpo o carcasa)

En su forma más elemental, un sello mecánico seria como el mostrado en el dibujo  en la cual el eje rotativo tiene una parte de mayor diámetro (hombro) con una cara perpendicular, pulida y plana, sobre la que se recarga la carga estacionaria, completamente plana paralela a la anterior obteniéndose el sello en el área en la que las dos superficies están en contacto.





Ø  Este sello utiliza el principio de funcionamiento pero no se utiliza prácticamente obedece a las siguientes desventajas:

Ø  El conjunto es sumamente rígido, no tiene flexibilidad, para compensar los movimientos axiales, la excentricidad de la flecha, ni amortiguar las vibraciones.

Ø  No hay posibilidad de cambiar materiales: esto puede efectuarse cambiando la totalidad de los componentes: esto mismo sucede al gastarse la pieza.

Ø  No hay ajuste automático que mantenga las caras en contacto a medida que se van gastando


Razones para el empleo de un sello mecánico 

Un sello mecánico debe ser diseñado y seleccionado para dar servicio durante tiempos muy largos, con costos y tiempos de mantenimiento bajos y que tengan la propiedad de ser automáticamente ajustables a medida que se van desgastando.
Algunas ventajas adicionales son las siguientes con respecto al empaque:

Ø  Sello absoluto.- resultante en menos pérdidas de producto, menos peligro de incendio, menos contaminación del ambiente con vapores, casas de bombas más limpias y sin contaminación del líquido bombeado.

Ø  Muy bajo rozamiento entre la flecha y las partes de los sellos.- se tiene menos desgaste de las mangas y flechas.

Ø  La flexibilidad de los sellos.- permite ajuste automático para descompensar desalineamiento, juegos axiales y radiales, vibraciones y desgaste de sus partes.                                                                                                          

Ø  Menos fricción.- las áreas de contacto tan  pequeñas que requiere un sello economiza potencia.

Ø  Se pueden manejar altas presiones y altas velocidades con una eficiencia muy grande.

Ø  Se pueden manejar líquidos con abrasivos, con vació, corrosivos, etc., usando el sello doble.


lunes, 1 de abril de 2013

Barcos perforadores (Drill ships)

Son unidades de perforación con mayor movilidad, y operan en profundidades marítimas entre 200 y mil metros, utilizando un sistema de anclas, y en aguas más profundas de mil metros utilizando un sistema de posición dinámica. Son básicamente, grandes barcos instalados con un sistema completo de perforación. Son particularmente útiles en áreas lejanas puesto que necesitan un apoyo limitado. La perforación se efectúa por el medio de una gran apertura al fondo del casco, que se llama “THE MOON POOL” (La piscina de la luna).


Un barco de perforación es una embarcación marítima que ha sido equipado con los equipos de perforación. Se utiliza con mayor frecuencia para la perforación exploratoria  mar adentro de petróleo  , pozos de gas en aguas profundas o para perforaciones científicas . El buque de perforación también puede ser utilizado como una plataforma para llevar a cabo trabajos de mantenimiento o bien la completación tales como tuberías de revestimiento y de instalación de instalaciones submarinas o árboles. A menudo se construyen cumpliendo con las especificaciones de diseño de la compañía de producción de petróleo y / o los inversores, pero también se puede hacer  una modificación del casco para equiparlo  con un sistema posicionamiento dinámico para mantener su posición sobre el pozo.


Las mayores ventajas de estos barcos perforadores, es que modelos modernos tienen la capacidad para perforar en aguas de más de 2500 metros y reducción de tiempo entre campos de petróleo en todo el mundo. Drillships son completamente independientes, en contraste con los semisumergibles y barcazas autoelevables .Con el fin de perforar, una tubería vertical marina se baja del barco de perforación al fondo del mar con un dispositivo para evitar explosiones (BOP) en la parte inferior que se conecta a la boca del pozo.



Drillships no sólo es una manera de realizar la perforación exploratoria. Esta función también puede ser realizada por los semi-sumergibles, jackup barcazas , gabarras o plataformas.

El primer barco perforador fue el buque de perforación Cuss 1 , desde entonces el tamaño de la flota ha estado creciendo. En 2013 la flota mundial de drillships se espera este en 80 barcos, más del doble de su tamaño en 2009.  Los drillships no sólo están creciendo en tamaño, sino también en la capacidad de las nuevas tecnologías para ayudar a las operaciones de investigación académica sobre la perforación del hielo en  EE.UU. El presidente Barack Obama tomo la decisión a finales de marzo de 2010 para ampliar la perforación exploratoria en EE.UU, con lo cual parece probable que aumente la evolución de la tecnología en buques de perforación. 




El barco perforador "Drillmax ICE STENA" siendo construido por Samsung Heavy Industries en Corea del Sur va a ser el buque de perforación más caro construido hasta la fecha y ha de completar la exploración en las regiones árticas cuando esté terminado.

Transocean , Pride International , Seadrill , Noble Corporation y Oceanics Atwood son algunas de las empresas que poseen y operan drillships a nivel mundial.



viernes, 29 de marzo de 2013

Cabezal del pozo (Arbolito de navidad)

El término Cabezal está definido, en la industria como todo el equipo permanente entre la porción superior del revestimiento de superficie y la brida adaptadora (adapter flange), sin embargo suele atribuirse otros nombres coloquiales como "Arbol de navidad" o "Cruz del pozo". La sección de flujo (christmas tree) o árbol de navidad se define como el equipo permanente por encima de la brida adaptadora (válvulas y medidores); sin embargo para este caso, se tomará la sección de flujo como parte componente del cabezal. También se le reconoce por el nombre de Cruz de pozo, debido a la forma que se asemeja. 

                         

Partes del Cabezal 

A su vez el cabezal también puede ser dividido en dos partes:
Equipo de perforación
Incluye generalmente el casing head, casing spool y casing hanger, incluyendo los sellos de aislamiento, cuando los anteriores elementos lo requieren. Estos componentes están asociados con todas las sartas de revestimiento anteriores al revestimiento de producción.
Equipo de completamiento
Incluye como componentes principales; los Tubing head, Tubing hanger, Tubing head adapter, christmas tree, valves, crosses and tee and chockes. En general todos los elementos asociadas con el revestimiento de producción y la tubería de producción usados; para completar y producir el pozo incluyendo el equipo de control de flujo.

El wellhead (Cabezal de pozo) provee la base para el asentamiento mecánica del ensamblaje en superficie. Provee:

1. Suspensión de tubulares (casings y tubings), concéntricamente en el pozo.
2. Capacidad para instalar en superficie un dispositivo de control de flujo del pozo como:
  •  Un BOP (Blowout Preventer) para la perforación
  • Un Xmas Tree (Arbol de Navidad) para la producción o inyección

3. Acceso hidráulico al anular entre casing para permitir el desplazamiento durante la cementación y entre el casing de producción y el tubing para la circulación del pozo.
El propósito del Arbol de Navidad (Xmas Tree) es proveer un control de válvulas de los fluidos producidos o inyectados al pozo. El Xmas Tree es normalmente bridado al sistema de cabezal de pozo después de correr el tubing de producción. El diseño mostrado es uno de los más simples y comunes diseños, en él brevemente se puede ver que comprende 2 válvulas laterales de salida, normalmente una para la producción y otra para la inyección. Adicionalmente una tercera válvula de salida provee acceso vertical al tubing mediante herramientas de cable concéntricas o coiled tubing tools.

La válvula inferior es la válvula máster y controla todo el acceso mecánico e hidráulico al pozo. En algunos casos, la importancia de esta válvula para brindar seguridad al pozo es tan alta que es duplicada. Todas las válvulas son en algunos casos tanto manualmente operadas como controladas remotamente hidráulicamente como en el caso de las plataformas marinas.
Componentes básicos del cabezal

Cabeza primaria del revestimiento. (Casing heads)
Sirve como conexión intermedia entre el revestimiento conductor o revestimiento superficial y el equipo de control de pozo o con la sarta siguiente y/o la subsecuente sección (casing spool or Tubing spool). Las funciones básicas del casing head son soportar la sarta de revestimiento, conectar o adaptar el equipo de control de pozo aislando el hueco de la atmósfera y permitir el acceso al hueco para controlar la presión o el retorno de fluidos durante las operaciones de perforación.
Colgadores de revestimiento. (casing hangers)
Son mecanismos retenedores con empaques que permiten soportar, centrar y usualmente sellar el anular entre el revestimiento y el tazón interno del casing head. Hay tres clases: cuñas, colgador de cuñas y tipo mandril.
Protector de prueba. (Test protector)
Posee doble función de acuerdo con el diseño del colgador seleccionado:
  • Como Packoff primario para sellar el anular entre el tazón de casing head y la sarta de revestimiento.
  • Como protector de prueba cuando el colgador posee mecanismo de sello y su función es aislar el área de carga de las cuñas que soportan la sarta evitando una sobrepresión hidráulica.

Sellos de aislamiento. (isolated seals)
Bajo este término se incluye cualquier tipo de mecanismo que selle el diámetro externo de el final de la sarta de revestimiento contra el tazón inferior que por diseño posee el Tubing head o el casing spool que se instala enseguida y constituye la siguiente sección.
Sellos de conexión. (ring gasket)
También conocidos como anillos de compresión, suministran un sello
hermético entre dos secciones o elementos ensamblados.
Bridas adaptadoras. (adapter flange or Tubing bonnets)
Permiten conectar la última sección del cabezal al ensamble de válvulas que se conoce como árbol de navidad.


Normas básicas de regulación.
En cuanto a cabezales de pozo existen normas para fabricación, diseño, selección y pruebas como requisito para garantizar al usuario la calidad del producto. Estas generalmente son creadas por los institutos: ANSI, ASME, ASTM, ASNT, AWS, MSS, NACE. Y por supuesto el AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API). Que en su norma 6A especifica los parámetros para la fabricación y selección de cabezales y equipos de control de flujo suministrando detalles específicos para las conexiones bridadas desde 2000 PSI HASTA 20000 PSI de presión de trabajo así mismo provee una fuente de referencia para Tubing hangers, válvulas de compuerta, choques y actuadores usados en la producción de petróleo y gas en estas rangos de presión.