Pruebas de fugas a baja temperatura

Pruebas de fugas a baja temperatura

En los últimos años, la demanda de gas natural licuado (GNL) ha ido en aumento, lo que ha llevado a un crecimiento exponencial de las pruebas de válvulas de baja temperatura para proyectos en todo el mundo. A pesar de los estrictos estándares de diseño, ingeniería, fabricación y pruebas, varios productos utilizados a bajas temperaturas no han superado las pruebas de practicidad. Realizar pruebas a baja temperatura lo más baja posible (hasta -253 °C) es la respuesta a este problema.

El gas natural licuado (GNL) es un producto relativamente nuevo y, para la mayoría de los componentes instalados (como válvulas), las normas aplicables explican cómo diseñar, fabricar y probar estos componentes. Sin embargo, para muchas piezas, no existen estándares disponibles o integrados para su uso en condiciones de baja temperatura. Dada la naturaleza peligrosa del GNL, la instalación de componentes sin comprender su funcionalidad puede provocar fallas en el equipo, lo que resulta en situaciones extremadamente peligrosas. No hace falta decir que una instalación confiable, los componentes instalados y otros equipos son cruciales. Esto requiere procedimientos de prueba minuciosos y extensos a baja temperatura por parte de expertos en materia de confiabilidad, durabilidad, funcionalidad y seguridad.

Hidrógeno: ¿el nuevo GNL?

El hidrógeno es la molécula más pequeña y un gas incoloro e inodoro cuyo vapor es más ligero que el aire. ¿Podría convertirse en un componente importante de los futuros sistemas de energía limpia? Muchos científicos y profesionales de la industria así lo creen. Se enciende fácilmente y arde con una llama casi invisible. Se quema limpiamente y no produce dióxido de carbono. Cuando el hidrógeno se combina con el oxígeno en una pila de combustible, genera calor y electricidad, con vapor de agua como único subproducto. Estas características auguran un futuro prometedor para el hidrógeno. Sin embargo, los desafíos técnicos en cuanto a la fiabilidad de los componentes industriales y las emisiones son preocupantes. También en este caso las pruebas a baja temperatura desempeñan un papel importante.

Fluidos de baja temperatura
Ejemplos de fluidos de baja temperatura utilizados por CW incluyen GNL (gas natural licuado, a aproximadamente -162 °C), oxígeno líquido (-183 °C) y argón líquido (-186 °C). Para enfriar objetos, también utiliza nitrógeno líquido. Sin embargo, este líquido refrigerante no es adecuado para temperaturas tan bajas como -253°C. En este caso se puede utilizar helio líquido, ya que es adecuado para temperaturas tan bajas como -269°C.

Una situación alarmante
La experiencia demuestra que es absolutamente necesario realizar las pruebas de baja temperatura antes mencionadas. Las pruebas de validación de diseño de válvulas a menudo revelan una gran cantidad de defectos de fundición, fallas de juntas, fracturas de piezas, fugas, etc. Más del 60 % de las válvulas no superan la prueba, mientras que las hojas de datos de las válvulas afirman que todas las piezas cumplen con los requisitos de PT (presión/temperatura)..Esta es, por supuesto, una situación alarmante. Ilustra la importancia de las pruebas de expertos. Amplios procedimientos de prueba a baja temperatura están diseñados específicamente para evaluar y probar las capacidades de los fabricantes de válvulas y demostrar el rendimiento funcional de productos y componentes de nuevo diseño. En el caso de las válvulas, se utilizan pruebas de baja temperatura para confirmar el sellado del asiento, las tasas de emisiones no organizadas y la capacidad de par operativo de las válvulas. Durante y después del procedimiento de prueba, las válvulas pasan por una serie de ciclos mecánicos y térmicos. Estas incluyen pruebas a RT (temperatura ambiente), temperatura de diseño más alta, temperatura de diseño más baja, seguidas de otra prueba de RT y, finalmente, desmontaje, durante el cual se inspecciona cualquier daño potencial y desgaste en las válvulas. -196°C válvula de globo criogénica Si está hecho de material forjado, el carácter del material será más fino que el del material fundido.

Confusión costosa
Creo que las pruebas a baja temperatura deberían realizarse lo antes posible, es decir, en la fábrica donde se fabrican los distintos componentes. Normalmente, los componentes individuales para aplicaciones industriales se someten a pruebas de presión antes de enviarse al cliente para comprobar si hay fugas. Los tipos de pruebas y métodos utilizados se basan en una variedad de estándares diferentes, lo que a menudo genera una situación confusa. Como resultado, el propósito de estas pruebas y los resultados esperados con frecuencia se malinterpretan y se utilizan incorrectamente, lo que genera demoras innecesarias, costos inesperados y, en última instancia, situaciones peligrosas que podrían haberse evitado si los componentes individuales se hubieran sometido a pruebas exhaustivas a baja temperatura en una etapa temprana.

Prevención Oportuna
Las pruebas a baja temperatura realizadas por ITIS muestran una tasa de fallos relativamente alta. Un análisis más detallado a menudo revela que los materiales básicos, los componentes individuales y/o los productos aplicados nunca se han sometido a las pruebas necesarias ni a las condiciones reales. En un proyecto ejecutado por ITIS se utilizó cierto tipo de válvula en instalaciones de baja temperatura. A temperatura ambiente, estas válvulas funcionaron perfectamente. Sin embargo, una vez sometidas a pruebas de presión a bajas temperaturas, todas las válvulas fallaron. No pudieron trabajar con el actuador original debido a una mayor fragilidad y cambios de tolerancia inaceptables. Esto, por supuesto, podría tener graves consecuencias. Los problemas de operatividad se resolvieron después de que las válvulas fueran equipadas con diferentes asientos y un actuador más grande. Sin embargo, esta situación podría haberse evitado por completo con pruebas expertas a baja temperatura en una etapa temprana y en condiciones reales.

Una imagen clara
No se puede subestimar la importancia de contar con materiales y piezas adecuados y totalmente personalizados. Lo que los diseñadores y fabricantes necesitan es una comprensión clara del uso de uno o más productos que planean fabricar y las condiciones en las que finalmente tendrán que funcionar. Por ejemplo, muchos fabricantes de PTFE afirman que su temperatura de trabajo puede ser tan baja como -200 °C (-328 °F) con poco aumento de la fragilidad. También afirman que el producto mantiene alta resistencia, tenacidad y propiedades autolubricantes a temperaturas inferiores a -268 °C (-450 °F). Sin embargo, las pruebas realizadas en las instalaciones de pruebas de ITIS muestran que la resistencia y flexibilidad del producto no se pueden garantizar por debajo de -200°C. Por ejemplo, si se utiliza para la fabricación de asientos, en determinados casos puede resultar inadecuado y provocar problemas graves. Esto demuestra una vez más que vale la pena realizar pruebas tempranas a baja temperatura.

Pruebas de emisiones no organizadas
Las emisiones no organizadas son la liberación de gas o vapor de equipos presurizados debido a fugas y otras emisiones de gases inesperadas o irregulares (principalmente de actividades industriales). Además del costo económico de la pérdida de productos básicos, las emisiones no organizadas también causan contaminación del aire y algunos vapores plantean riesgos potenciales para la salud y la seguridad humanas. Por lo tanto, los componentes industriales deben cumplir con muchas normas y directivas internacionales sobre la emisión de sustancias peligrosas, como ISO 15848-1 (Norma Internacional), TA Luft (aplicable a Alemania) y API (EE.UU.). El cumplimiento se logra mediante pruebas de fugas (preferiblemente en la etapa más temprana posible). Incluso las instalaciones nuevas y completas se pueden probar para detectar fugas antes del arranque, después de la revisión o durante los períodos de parada. Por ejemplo, en forma de pruebas de emisiones no organizadas. La prueba FET es un método de detección de fugas de alta precisión que se utiliza para localizar y cuantificar fugas en diversas industrias y aplicaciones.

Consejos de expertos para prevenir fallas a bajas temperaturas
1.Compruebe que toda la información sobre los materiales que pretende utilizar para su producto esté disponible. A veces, los asientos y sellos de las válvulas se seleccionan según los diagramas PT (presión/temperatura) proporcionados por los fabricantes. Sin embargo, el rendimiento del producto puede diferir cuando se utiliza a temperaturas o presiones más bajas.
2.Asegúrese de que su producto esté libre de polvo y/o aceite y que esté completamente seco antes de instalarlo o probarlo. En muchos casos, durante las pruebas hidrostáticas se utilizan líquidos como agua con inhibidores de corrosión. A temperaturas más bajas, esto puede provocar fallos.
3.Utilice sellos y juntas adecuados para el fluido involucrado, en conjunto con las condiciones de temperatura específicas de los sellos y juntas.
4. Los estudios muestran que los productos nunca han sido probados bajo las condiciones mencionadas en las hojas de datos del producto (temperatura mínima/máxima) ni expuestos a esas condiciones.
5.Obtener los datos necesarios sobre la integridad de los productos que utilizará y sus aplicaciones. Pruebe el producto al menos en condiciones reales (temperatura, presión, ciclos de funcionamiento, etc.).
6. Es mejor enfriar algunos materiales a una temperatura/duración mínima específica para evitar fallas. Los cambios excesivos de temperatura pueden hacer que los materiales se contraigan o agrieten.