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Unidad Didáctica 13: Controlar un equipo de llenado y vaciado de gases en un tanque

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UNIDAD DIDÁCTICA 13


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LECCIÓN 1ª: INTRODUCCIÓN

Definiciones:

Recordemos los tipos de gases según su estado físico:

Gases comprimidos:

Cualquier gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica sea inferior a –10 ºC. El contenido de las botellas suele estar en fase gaseosa.

Gases licuados:

Cualquier gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica sea igual o superior a –10 ºC. En estas botellas existen dos fases, una liquida y una gaseosa.

Gases disueltos:

Acetileno. El acetileno es un gas incoloro, de olor característico, que se utiliza como gas combustible. Si se comprime o licua puro se polimeriza en un proceso altamente exotérmico, que da lugar a la explosión del recipiente que lo contiene. Este problema se soluciona suministrándolo disuelto en acetona embebida en un material poroso que impide la propagación de la reacción.

Otros conceptos:

Presión de prueba: Es aquella a la que se somete el recipiente para comprobar su resistencia en las condiciones estáticas para las que fue diseñado.

Presión máxima de servicio o trabajo: Es la presión más alta que se puede dar en el recipiente, en condiciones normales de funcionamiento.

Grado máximo de llenado: Es para los recipientes destinados a contener gases licuados el peso máximo de contenido por litro de capacidad del recipiente.


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Temperatura crítica de un gas: temperatura por encima de la cual el gas no puede licuarse por compresión.

LECCIÓN 2ª: VACIADO DE BOTELLAS DE GAS

Debido a la alta frecuencia de manipulación, vamos a hablar en concreto de la utilización de botellas de gas siendo éstas aquellas dedicadas a

contener:

Gases comprimidos

Gases licuados

Gases disueltos a presión

y cuya capacidad, de acuerdo con lo establecido en el Reglamento de Aparatos a Presión, Instrucción Técnica, del MIE-AP7, es igual o inferior a 150 litros. Así mismo,

se indican las medidas preventivas esenciales, a tener en cuenta, en el uso de las mismas.

Expansión del gas

La utilización del gas contenido en una botella se efectuará siempre a través de un regulador de presión adecuado; téngase en cuenta que la elevada presión del gas contenido en la botella, podría destruir los instrumentos o aparatos

donde se va a utilizar si se conectasen directamente a la botella, con los consiguientes riesgos, entre ellos la proyección de elementos y chorros de fluido a presión.

La regulación de salida del gas de una botella, simplemente por laminado, al dejar el grifo entreabierto, es una operación peligrosa que debe de ser absolutamente prohibida.

Se deberán desechar aquellos reguladores que presenten manómetros rotos, ya que independientemente de su ineficacia, se pueden producir pérdidas e incluso proyección de elementos, debido a la presión.

La conexión de una botella a un manorreductor se efectuará exclusivamente con la pieza de acoplamiento que corresponde al gas en uso, según determina la Instrucción Técnica Complementaria de M.I.E. AP7, del Reglamento de Aparatos a Presión.


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Las piezas de conexión deberán estar en buen estado, vigilando especialmente las partes roscadas, y rechazándolas si el fileteado presentara signos de desgaste apreciable.

Es muy peligroso el utilizar piezas con roscado defectuoso, desgastado o de características parecidas pero no idénticas, ya que en estos casos no sería imposible el acoplamiento, pero se corre el riesgo de la existencia de fugas de gas o la expulsión inesperada de la conexión, por efecto de la presión.

La estanqueidad de los racores se consigue mediante el empleo de juntas, que deberán de ser del material adecuado al gas en uso y proporcionadas por el suministrador del mismo. El empleo de juntas inadecuadas, por ejemplo las fabricadas por uno mismo, puede ser el origen de graves accidentes, al existir incompatibilidad con el gas.

Cuando una junta usada presente alguna alteración, o ha transcurrido el tiempo estimado en un Plan de del mantenimiento, deberá reemplazarse por una junta nueva, evitando así el riesgo de escape de gas.

Verificación de la estanqueidad de una conexión

Una vez conectados los reductores, racores, etc., deberá comprobarse la estanqueidad del montaje, siendo el procedimiento más simple, una vez puesto bajo presión, el empleo de una solución tenso-activa, como agua jabonosa, o bien si se tratara de detectar fugas más pequeñas, empleando papel reactivo muy sensible u otros procedimientos, como por ejemplo detectores ionizantes. La utilización de una llama para verificar la estanqueidad es una práctica extremadamente peligrosa, que deberá estar terminantemente prohibida.


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Comprobación la estanqueidad con agua jabonosa

Cuando se trate de un montaje destinado a estar sometido constantemente a la presión de un gas, como por ejemplo una línea fija, deberá verificarse antes de su utilización, por ejemplo con nitrógeno seco.

Además de purgar el circuito de aire y humedad se evita el riesgo de la posible fuga de un gas tóxico, inflamable, etc.

LECCIÓN 3ª: FORMAS DE INTRODUCCIÓN

Según las características del gas, puede introducirse en el recipiente o botella en forma líquida o simplemente como gas a alta presión.

Para licuar un gas, es necesario enfriarlo por debajo de su temperatura crítica y someterlo a una presión adecuada.

Cuanto más se reduce la temperatura por debajo de la temperatura crítica, menos presión se necesita

Algunos de los gases enumerados en la siguiente tabla:

Gases que suelen presentarse de forma comprimida

Acetileno* Hidrógeno* Amoníaco* Cloruro de hidrógeno (Ácido clorhídrico) Butano* Cianuro de hidrógeno* (Ácido cianhídrico) Dióxido de Carbono Metano* Monóxido de Carbono* Metílamina* Cloro Neón Clorodifluormetano Nitrógeno Cloroetano* Dióxido de nitrógeno Clorometano* Óxido nitroso Clorotetrafluoroetano Oxígeno


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Ciclopropano* Fosgeno Diclorodifluorometano Propano* Etano* Propileno* Etileno* Dióxido de Azufre Helio los gases marcados con * son inflamables

tienen propiedades contra las que deben tomarse ciertas precauciones.

Por ejemplo, el acetileno puede reaccionar peligrosamente con el cobre y no debe estar en contacto con aleaciones que contengan más del 66% de este metal.

Generalmente se suministra en recipientes de acero de aproximadamente 14.7 a 16.8 bar.

Otro gas que tiene una fuerte acción corrosiva sobre el cobre es el amoniaco, y debe mantenerse fuera del contacto con este metal, utilizándose igualmente botellas de acero y aleaciones autorizadas.

En el caso del cloro, no ocurre ninguna reacción con el cobre ni con el acero, a excepción de en presencia de agua, y por esta razón en todo momento deben mantenerse libres de contacto con la humedad todos los recipientes de almacenamiento.

El gas de flúor, por otra parte, aunque reacciona fácilmente con la mayoría de los metales, tiende a formar un revestimiento protector, como, por ejemplo, en el caso del cobre, donde una capa de fluoruro de cobre sobre el metal le protege de un posterior ataque por parte del gas.

Entre los gases enumerados, el dióxido de carbono es uno de los que licuan más fácilmente, ocurriendo esto a una temperatura de 15ºC y a una presión de aproximadamente 14.7 bar.

Tiene muchas aplicaciones comerciales y debe mantenerse en botellas de acero.

El metano es otro gas que también se suele entregar en bombonas de acero a una presión de 14.7 a 19.6 bar por ser muy inflamable.


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Riesgos en el uso

Los riesgos principales en el uso de los gases comprimidos se deben a su presión a ya sus propiedades tóxicas y/o inflamables.

Las precauciones principales son las de asegurar que el equipo se utilice únicamente con los gases para los que ha sido diseñado, y que no se utilicen gases comprimidos parar ningún fin distinto de aquel para el que ha sido autorizado.

Todas las mangueras y el resto del equipo deberán encontrarse en buen estado y revisarse con frecuencia.

Transferencia

El oxígeno y algunos gases anestésicos se transportan a menudo en grandes recipientes.

La transferencia de estos gases comprimidos a bombonas pequeñas es una operación muy peligrosa que deberá hacerse bajo supervisión competente, utilizando el equipo correcto en una instalación adecuada.


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LECCIÓN 4ª: LLENADO Y VACIADO DE BOTELLAS

El llenado de botellas exige la utilización de compresores de alta presión o de bombas de líquido.

Recuerda:

Compresor

Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen especifico del mismo durante su paso a través del compresor. Los compresores se clasifican generalmente como maquinas de alta presión, mientras que los ventiladores y soplantes se consideran de baja presión.

Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases y vapores para un gran numero de aplicaciones.

Bomba

Aparato destinado a la impulsión de líquidos. La forma de dicha impulsión se produce puede ser variada, aunque suele ser de dos tipos: por desplazamiento volumétrico del fluido, conseguido mecánicamente, o por la acción de una fuerza centrífuga.

Estas pueden funcionar con líquidos criogénicos (a muy baja temperatura). Asimismo, las instalaciones de llenado pueden incorporar grandes depósitos de almacenamiento de gases líquidos e un estado presurizado y / o de refrigeración extrema.

El personal encargado de llenar las botellas de gas debe comprobar que éstas se encuentran en una situación aceptable para llevar a cabo la operación y debe elegir el gas correcto en una cantidad y con una presión que no sean superiores a las autorizadas.

El equipo de llenado debe diseñarse y comprobarse para cada presión y tipo de gas, y protegerse mediante la aplicación de válvulas de seguridad

En las tareas de llenado con gases inflamables o tóxicos, debe prestarse especial atención a la seguridad de los operarios.

La exigencia fundamental consiste en mantener una buena ventilación y emplear las técnicas y los equipos correctos.

exigencia funda


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Las botellas contaminadas con otros gases o líquidos por los clientes constituyen un riesgo especial.

Las que carecen de presión residual pueden purgarse o vaciarse antes de su llenado.

Es necesario extremar las precauciones para garantizar que la botellas de gas de uso médico no contengan ningún material nocivo.

LECCIÓN 5ª: MEDIDAS PREVENTIVAS

Consultaremos la NTP 294: Explosiones BLEVE (II): medidas preventivas, para ver qué medidas se deben tomar en el diseño y en la evacuación rápida en caso de emergencia.

NOTA: Explosión BLEVE: Una BLEVE es un tipo de explosión mecánica cuyo nombre procede de sus iniciales en inglés Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion cuya traducción sería "Expansión explosiva del vapor de un líquido en ebullición".

Para ver la nota técnica completa, visita http://www.mtas.es/insht/ntp/ntp_294.htm


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A continuación se muestra un esquema de instalación de un depósito de gas licuado con indicación de las principales medidas preventivas a emplear.

Esquema de instalación de depósito de almacenamiento de gas licuado con sus elementos básicos de seguridad

Medidas para la limitación de presiones excesivas

Diseño adecuado de válvulas de seguridad y discos de ruptura

Las válvulas de seguridad para alivio de presiones, así como los discos de ruptura, son dos elementos clave frente a sobrepresiones.

Ellos permiten que no se alcance la presión de diseño de los propios recipientes.


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Tales elementos de seguridad, por un incorrecto diseño o por un deficiente mantenimiento, pueden convertirse en ineficaces.

Es fundamental que en todo momento dichos elementos estén en perfectas condiciones.

En cambio, aunque sí están diseñados para controlar ligeros aumentos de presión, sus funciones no sólo son poco eficaces frente a explosiones BLEVE, sino que además pueden contribuir a favorecerlas.

Como se expone en el Nota Técnica de Prevención nº 293 (http://www.mtas.es/insht/ntp/ntp_293.htm), una caída brusca de presión dentro de un rango determinado de presiones, si se alcanza la temperatura límite de sobrecalentamiento, puede generar la BLEVE.

De funcionar correctamente, la válvula de seguridad debería cerrar al disminuir la presión (excepto en caso de incendio en que el incremento de presión será continuo), pero, por propia inercia en la respuesta, el tiempo invertido hasta su cierro puede ser lo suficientemente largo como para provocar una caída de presión brusca y muy peligrosa.

Las válvulas de seguridad bien diseñadas deberán al menos retrasar el tiempo de aparición de la BLEVE, al ir descargando al exterior y de no existir un incendio considerable hacerla más dificultosa por liberación de fluido interior.

Las válvulas de alivio de presiones deberían estar dimensionadas para que abrieran antes de alcanzarse la presión correspondiente a la temperatura límite de sobrecalentamiento y ello con una inercia de respuesta mínima.

Respecto a los discos de ruptura, cabría indicar la misma lógica de razonamiento, que serían recomendables varios discos de ruptura, que con distintas presiones de ruptura y capacidades de desalojo diferentes, eviten la generación de caídas de presión excesivamente bruscas.


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Capacidad de vaciado rápido del recipiente afectado por el riesgo

Es necesario prever la evacuación rápida del contenido del recipiente en el caso de una posible rotura, fisura, cualquier fuga incontrolada o por estar expuesto a una importante radiación térmica.

Ello requiere disponer de depósitos vacíos en zona segura, interconectados a la red de tuberías de vaciado.

Estas tuberías deberían estar protegidas contra incendios y disponer de válvula de bloqueo con control remoto.

Cabe mencionar, a fin de evitar accidentes muy graves sucedidos por escapes incontrolados en la tubería de purgado de agua del fondo de los recipientes, por congelamiento de la válvula de cierro, las siguientes medidas preventivas:

a. Selección o instalación de las adecuadas válvulas de purga. La existente inmediatamente a la salida del recipiente será calorifugada y del tipo de cierrerápido.

b. En lugares de temperatura inferiores a 0ºC debería existir una válvula adicional conectada a ese tramo de tubería para su vaciado, evitando la retención de agua. La segunda válvula de control de purga estará distanciada de la primera.

c. Tubería de purgado de pequeño diámetro (máximo 3/4") conducida al sistema de desagüe.

Control riguroso del grado de llenado de los recipientes

Es una medida de seguridad fundamental, no sobrepasar nunca el llenado máximo permitido por normativa, el cual está en función de las características del fluido y de sus condiciones de almacenamiento.

Ningún recipiente es capaz de resistir la sobrepresión que se genera sobre sus paredes interiores a causa de la dilatación del propio líquido al aumentar la temperatura. Por este motivo el depósito debe estar dotado de los adecuados sistemas de regulación y control del nivel de llenado.


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LECCIÓN 6ª: GLP. SEGURIDAD EN EL PROCESO DE ENVASADO

Con la NTP 209: Botellas de G.L.P.: instalación, se pretende recopilar las normas que regulan las instalaciones de botellas de G.L.P. así como informar sobre las propiedades de estos gases y su prevención.

Para ver la NTP pincha: http://www.mtas.es/INSHT/ntp/ntp_209.htm

Los GLP son los Gases licuados del petróleo: Propano y Butano

(enlace de interes http://www.mityc.es/GLP)

Gases licuados del petroleo. Envasado Seguridad en el proceso de envasado

Los envases deberán supervisarse antes y después del llenado para asegurar que están preparados para éste, que han sido llenados correctamente y no tendrán problemas durante su utilización.

Los envases o bombonas deberán fabricarse y mantenerse de acuerdo con las normas técnicas acreditadas y haber pasado los correspondientes controles de calidad.

Todos los envases son sometidos a un control dimensional, a una inspección de las uniones soldadas y a una prueba hidráulica de presión.

Muestralmente se ensayan a rotura teniendo que soportar una presión mínima determinada.

El estado de la válvula del envase y su correcto funcionamiento son cruciales en la seguridad.

La válvula del envase tiene un doble propósito en tanto en cuanto se usa para la recarga así como para el suministro de

gas al consumidor.

Dos componentes de ella son fundamentales:

El pisón, cuyo dimensionamiento debe ser muy preciso pués es el sistema que impide la salida de gas cuando el envase está almacenado ó esperando ser usado en el domicilio del consumidor.


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La junta, es un componente de caucho que permite la estanquidad cuando se acopla el regulador para el consumo de gas.

Un accesorio muy ligado a la válvula e importante en la seguridad es el regulador antes mencionado, y que permite que el gas que sale del envase para consumo mantenga una presión a la salida, en el caso de regulador estandar, de aproximadamente 30 gr/cm2.

A continuación se representa un regulador acoplado a la válvula en las posiciones de cerrado y abierto.

El proceso de llenado de los envases se efectúa por peso, debiendo respetar las tolerancias permitidas por la normativa. El sistema de llenado debe asegurar que no sobrepasa el volumen máximo permitido de llenado del envase, esto es, que no hay riesgo de que el envase se llene de líquido pues es altamente peligroso un envase sobrellenado.

Para alcanzar la seguridad precisa, un circuíto de envasado tiene entre otras máquinas:

• un doble pesado (pesado y repesado), • verificación de la estanquidad y • control de fugas.

No debemos olvidar las seguridades qué deben contemplar las instalaciones en los consumidores, para ello la reglamentación española obliga a:


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• una inspección previa al alta, por un técnico cualificado, • una revisión periódica cada 5 años por un instalador

acreditado.

Seguridades en la distribución a granel

En la industria del GLP, la distribución a granel se refiere al suministro desde un camión cisterna o un depósito fijo o depósitos.

La distribución a granel puede ser de “carga completa”, cuando el consumidor tiene un almacenamiento suficiente para aceptar el contenido completo del camión cisterna, en estos casos el sistema de trasvase está ubicado en la instalación; o de “carga parcial” .

cuando la carga del camión cisterna de GLP se distribuye entre varios consumidores, en este caso el equipo de trasvase va adaptado en el camión cisterna, concretamente una bomba que funciona con el motor del camión y su contador de caudal son partes esenciales de este equipo.

Además la cuba de la cisterna lleva al menos las seguridades obligadas por la reglamentación y que suelen ir instaladas en el interior del depósito (cuba) de manera que el mismo depósito sirva de protección minimizando los riesgos de impacto e impida el acceso no autorizado.

El momento de la entrega, por ejemplo conexión, bombeo y desconexión, es normalmente el de mayor riesgo y requiere la entera atención del conductor- operario.

La carga / descarga se puede efectuar con bomba, aspirando fase líquida; o con compresor presionando la fase gas que en consecuencia empuja a la fase líquida.

Al igual que lo comentado en los envases, en los depósitos de las cisternas hay que controlar el grado de llenado para impedir situaciones peligrosas de sobrellenado; por ello es obligatorio el pesaje de los vehículos.

Otras seguridades que se deben contemplar en el vehículo son:

• Verificar el check-list • Respetar el límite de velocidad – tacógrafo • Restricción de itinerarios: en itinerarios coincidentes circular por

autovias autopistas. • Durante operaciones de trasvase:

o calzar la cisterna en ambos sentidos o conectar cable de puesta a tierra o comprobar la seguridad de la zona próxima

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