Control de caudal en tuberías de polietileno

Las tuberías de polietileno se encuentran en la mayoría de las instalaciones de distribución de gas. Si bien ofrece longevidad y durabilidad, aún se requieren mantenimiento y reparaciones. Este artículo identifica el mejor método para el control y el aislamiento del flujo, analizando las ventajas y limitaciones de cada uno.

Cuando las tuberías de polietileno (PE) se introdujeron por primera vez en la distribución de gas a fines de la década de 1960, ofrecieron una mejora significativa en términos de rentabilidad, durabilidad y facilidad de instalación. Desde entonces, las tuberías de PE han llegado a dominar el panorama de los sistemas de distribución de gas. En EE. UU. y Canadá, más del 90% de los sistemas de distribución de gas natural utilizan tuberías de PE en sus instalaciones. Las tuberías de PE también se utilizan en la mayoría de las instalaciones en Australia y se utilizan cada vez más en tuberías de todo el mundo.

Las ventajas de las tuberías de PE en la distribución de gas son claras en comparación con los sistemas tradicionales de tuberías metálicas. A diferencia de las tuberías de metal, las tuberías de PE no son susceptibles a la corrosión ni al óxido y son extremadamente resistentes a las grietas causadas por el estrés ambiental. Como las tuberías de PE son livianas, flexibles y fáciles de almacenar, la instalación y el mantenimiento de los sistemas de distribución se simplifican drásticamente en comparación con las tuberías de metal. Las tuberías de PE requieren menos energía para fabricarse que los productos de tubería de metal y su longevidad las hace más rentables.

Si bien las tuberías de PE ofrecen una mayor longevidad y durabilidad, en ocasiones es necesario realizar tareas de mantenimiento o reparaciones de emergencia. Desde reemplazos de accesorios y juntas antiguos hasta proyectos de reubicación de líneas o instalaciones de válvulas de aislamiento, es esencial que las empresas de servicios públicos puedan aislar el flujo en las líneas de distribución de PE. Hay varios métodos para hacer esto y cada uno tiene sus fortalezas y debilidades en términos de eficiencia, confiabilidad e impacto a largo plazo en un sistema de tuberías de PE.

Si bien existen varias formas establecidas de controlar y detener el flujo en las tuberías de PE, han surgido nuevas técnicas que vale la pena considerar. Aquí hay algunas opciones y las ventajas y desventajas que deberían ayudar a los usuarios a evaluar el mejor método para su tubería de PE.

apretando Debido a las cualidades flexibles y robustas de las tuberías de PE, hace varias décadas se estableció el aplastamiento o compresión como un medio efectivo de control de flujo. La compresión se realiza comprimiendo la tubería de PE entre barras paralelas; el cierre completo se logra cuando las superficies internas hacen contacto. Si bien la técnica es simple, requiere herramientas de compresión especialmente diseñadas que deben calibrarse para el diámetro específico y la relación de dimensión estándar de la tubería. El equipo y el rendimiento adecuados permiten que el procedimiento se lleve a cabo de manera efectiva sin infligir daños a largo plazo a la tubería.

Ventajas: Las redes de distribución de gas PE tienen válvulas de aislamiento en lugares críticos, lo que permite aislar secciones del sistema para el mantenimiento. La compresión permite el aislamiento localizado cuando las válvulas de aislamiento existentes son insuficientes para manejar el mantenimiento o las reparaciones de emergencia. Vale la pena mencionar aquí que apretar también es una técnica de control de flujo útil para hacer conexiones de instalación.

La robustez y flexibilidad del polietileno permite que la tubería recupere su diámetro original cuando se liberan las herramientas de compresión sin ningún daño estructural.

Cuando se compara con el control de flujo en los sistemas de distribución de metal, la compresión ofrece ventajas considerables en términos de velocidad y costo. Con el equipo adecuado, la limpieza se puede realizar muy rápidamente, lo que reduce los costos de mantenimiento y reduce al mínimo las interrupciones del servicio.

Limitaciones: si se usa el equipo incorrecto o si el equipo correcto se usa de manera inapropiada, puede causar una tensión inaceptable en la tubería. Apretar solo se puede realizar de manera segura una vez en una sola área; el control de flujo repetido requiere una técnica de aislamiento diferente o la instalación de una válvula. Todos los demás métodos para controlar y detener el flujo se pueden realizar repetidamente, ya que el punto de entrada que se ha conectado a una tubería se puede reutilizar fácilmente según sea necesario.

La compresión solo es adecuada para el cierre completo del flujo. El estrangulamiento o el control parcial del flujo no es posible mediante la compresión y puede ocurrir cierta filtración en tuberías más grandes o en algunas situaciones de alta presión. En estos casos, se pueden realizar dos apretones, y todo el mantenimiento se realiza aguas abajo del segundo apretón. Si se requiere flujo de tubería aguas abajo, se deben instalar accesorios de derivación adicionales ya que la compresión no tiene capacidad de derivación integral como la parada en línea u otros métodos.

Aislamiento de embolsado La técnica de aislamiento del ensacado se realiza mediante el despliegue de un asiento mecánico equipado con una válvula integral. Con este método, se establece un punto de entrada a través de un taladrado en caliente y la bolsa se inserta utilizando un tubo de bolsa que está conectado al sillín. En muchos casos, se instalan dos bolsas en serie para crear un aislamiento de doble bloqueo y purga.

Ventajas: en comparación con el prensado, el ensacado no implica ninguna deformación del tubo de PE. El embolsado no presenta el riesgo de daños o fallas en las tuberías asociadas con el desempeño inadecuado de la compresión para el aislamiento del flujo. También reduce el área requerida para la excavación cuando se realiza un procedimiento de control de flujo.

Limitaciones: el aislamiento de la bolsa puede resultar en una falla si la bolsa revienta durante el procedimiento de control de flujo. El factor de riesgo de falla de la bolsa está asociado con el diámetro y la presión de operación de la tubería, con tuberías más grandes y de mayor presión que conllevan un mayor riesgo de explosión. La falla de la bolsa también puede ser causada por un error del operador o si los materiales están en malas condiciones.

Debido al riesgo de falla de la bolsa, el control de flujo a través del aislamiento de la bolsa es adecuado solo en aplicaciones de baja presión. Se recomiendan los procedimientos de doble bloqueo y purga para mitigar el riesgo de falla de la bolsa, pero una falla de ambas bolsas podría provocar la liberación de una cantidad sustancial de gas aguas abajo. Las tuberías de PE presentan un riesgo adicional en comparación con los sistemas metálicos: las paredes internas lisas de las tuberías de PE proporcionan menos agarre para el material de la bolsa, lo que presenta la posibilidad de que una o más bolsas se deslicen debido a las diferencias de presión.

Aislamiento de embolsado híbrido: Iris La técnica híbrida de aislamiento de ensacado/detención de flujo de iris utiliza el ensacado con la adición de soportes metálicos para las bolsas infladas. El ventilador de metal Iris se inserta en la tubería en su posición cerrada y se puede abrir para sostener completamente la bolsa inflada.

Ventajas: el aislamiento híbrido admite mayores presiones operativas y diámetros más grandes que conllevarían un riesgo de falla de la bolsa sin la introducción del iris metálico.

Limitaciones: este método solo aumenta el diámetro aceptable de la tubería y la presión de operación para un desempeño seguro. El aislamiento híbrido todavía no es seguro para operaciones de alta presión.

Abrazaderas de reparación En algunos casos, se utilizan abrazaderas de banda de tipo envolvente completo para reforzar el espesor de la pared después de que se haya realizado la compresión en una tubería de PE. Las abrazaderas de reparación también se pueden usar para cubrir perforaciones accidentales o conexiones de líneas de servicio abandonadas. Las abrazaderas de reparación en tuberías de PE pueden ayudar a mantener la integridad estructural.

Ventajas: las abrazaderas de reparación pueden ofrecer un medio conveniente, efectivo y seguro para restaurar la integridad de una tubería en servicio, sin cortar una sección de tubería. Estas abrazaderas también pueden ayudar a reforzar el grosor de la pared después de realizar un procedimiento de compresión.

Limitaciones: las circunstancias en las que las abrazaderas de reparación se pueden usar de manera segura y efectiva son extremadamente limitadas. Las abrazaderas de reparación son solo temporales y solo se pueden implementar en áreas donde la tubería puede mantener su integridad estructural.

Parada de línea La técnica más nueva para el control de flujo en los sistemas de distribución de gas PE es la parada de línea. Sirviendo como una válvula de control o temporal, un sistema de parada de línea se inserta en la tubería usando una conexión hot tap. Para detener el flujo de gas en la tubería, el tapón de la línea y su alojamiento se unen a una válvula de entrada y se bajan mecánicamente dentro de la tubería. Una vez que se completa el procedimiento, se quita el tope de la línea y se usa un tapón integral para sellar la conexión del hot tap.

Ventajas: la parada de línea permite realizar procedimientos de control de flujo en situaciones de gran diámetro y alta presión, lo que brinda mayores posibilidades de operaciones en comparación con los sistemas de ensacado o aislamiento híbrido. Los modernos sistemas de parada de línea permiten la derivación de máquina a máquina, lo que elimina la necesidad de accesorios de derivación externos en muchas situaciones. La detención de la línea también reduce la huella de la excavación en comparación con otros métodos, lo que puede ser un beneficio fundamental cuando el tamaño de la excavación debe mantenerse pequeño debido al entorno urbano o la infraestructura existente.

Además de la amplia gama de aplicaciones para equipos de parada de línea, la técnica de taponamiento elimina el potencial de daño estructural asociado con procedimientos de compresión inadecuados.

Limitaciones: si bien no es exactamente una limitación, pero cabe destacar, los sistemas de parada de línea de primera generación tenían una aplicación limitada debido a su gran peso y no estaban diseñados específicamente para su uso en tuberías de PE. Los accesorios de electrofusión de PE tuvieron que desarrollarse con clasificaciones de presión compatibles con los sistemas de gas de PE antiguos y actuales. Los modernos y avanzados sistemas de parada de línea de PE son más livianos y están diseñados específicamente para tuberías de PE. Los sistemas de parada de línea tienen un peso similar al de las herramientas de compresión grandes y otros sistemas.

En conclusión, dado que las tuberías de PE continúan constituyendo la mayoría de las instalaciones de distribución de gas en América del Norte y en todo el mundo, es importante identificar el mejor método para el control y aislamiento del flujo. Cada técnica de control de flujo, compresión, ensacado, aislamiento híbrido, abrazaderas de reparación y parada de línea, tiene ventajas y limitaciones. El contexto de un procedimiento de control de flujo de PE se debe considerar cuidadosamente al determinar el mejor método, particularmente en lo que respecta al diámetro de la tubería y la presión de operación.