El coste de dejar agua en una línea de gas

Una prueba hidrostática demuestra la resistencia, pero deja la línea llena de un agua que el servicio de gas natural no puede tolerar. El agua libre depositada en los puntos bajos y en los espacios de las trampas de raspatubos, además de la película en la pared de la tubería, se combina con el gas para formar hidratos una vez que la presión aumenta y el gas se expande a través de una válvula o regulador. Los tapones de hidratos bloquean las líneas, dañan los instrumentos y obligan a realizar venteos de emergencia. Si el gas transporta CO₂ o H₂S, el agua residual también alimenta la corrosión interna, y eso comienza desde el primer día. El agua que llega a las unidades de deshidratación o a la medición de transferencia de custodia puede hacer que el sistema aguas abajo quede fuera de especificación.

Lo complicado es que una línea puede parecer seca y seguir estando húmeda. El agua a granel sale con los raspatubos, pero queda una película en las superficies internas y se forman charcos de agua en las zonas bajas. El secado debe continuar hasta que se cumpla el criterio de aceptación. Por lo tanto, ponga ese criterio por escrito, mídalo y acuerde su cumplimiento antes de que entre el primer raspatubos.

Contexto de normas y requisitos

Ningún documento establece un único valor universal de sequedad. El código aplicable establece el marco de pruebas y puesta en servicio. La especificación del proyecto o el procedimiento del operador establece el criterio de humedad.

  • ASME B31.8, Gas Transmission and Distribution Piping Systems, cubre el diseño, construcción, pruebas y operación de gasoductos, incluyendo las pruebas de presión.
  • CSA Z662, Oil and gas pipeline systems, es el marco equivalente para proyectos canadienses.
  • En los Estados Unidos, la norma 49 CFR Part 192 (Transportation of Natural Gas and Other Gas by Pipeline: Minimum Federal Safety Standards) rige las pruebas y la puesta en servicio de las líneas de gas reguladas.

Los procedimientos del operador completan los detalles del secado. El procedimiento de la empresa de servicios públicos Pacific Gas and Electric TD-4137P-03 (2021), por ejemplo, describe cómo determinar si una tubería necesita secado tras la prueba hidrostática y qué métodos aplicar. Las especificaciones del proyecto, como SPC-SPC-011, Hydrostatic Testing, Dewatering and Drying, muestran cómo un propietario agrupa estos requisitos en un solo documento. La literatura técnica cuenta la misma historia. El artículo de la International Pipeline Conference How Dry Is Dry? (2018), la descripción general de GATE Energy Gas Pipeline Drying Methods (2013) y la revisión más antigua del estado del arte sobre el secado de gasoductos de gran diámetro (1982) abordan la sequedad aceptable, que se ha debatido durante décadas y depende del servicio.

Vaciado: eliminación del agua a granel

El secado no puede comenzar hasta que el agua a granel haya desaparecido. La mayor parte del tiempo de secado desperdiciado se debe a un vaciado deficiente.

Corridas de raspatubos de espuma

Los raspatubos de espuma realizan el trabajo final de vaciado en la mayoría de los casos. Se adaptan al diámetro interior, superan restricciones menores y limpian la pared. Puntos prácticos:

  • Impulse los raspatubos de vaciado con aire comprimido seco o nitrógeno, nunca con aire húmedo o no acondicionado. Cualquier humedad en el gas de impulsión terminará en la línea que está intentando secar.
  • Utilice un tren de raspatubos, no solo uno. Las primeras corridas expulsan el agua a granel y las posteriores limpian la película. Analice el agua descargada en el receptor y el estado de cada raspatubos. Cuando los raspatubos sucesivos lleguen con poca agua por delante y salgan solo húmedos, la eliminación a granel habrá terminado.
  • Compruebe el desgaste del raspatubos después de cada corrida. Un raspatubos muy desgastado habrá dejado pasar agua, y la siguiente corrida arrastrará más.
  • El perfil importa. Los raspatubos se detienen o dejan pasar fluido en los puntos bajos, cambios de elevación y transiciones de pared gruesa. Revise el perfil de elevación y los accesorios (tees, reductores, válvulas) antes de elegir el tipo de raspatubos y la presión de impulsión.
  • Confirme que las disposiciones del receptor, drenaje y eliminación pueden manejar el volumen de agua. El agua de prueba a menudo necesita una descarga controlada bajo el permiso del proyecto.

Lo que no hace el raspatubos de espuma

Los raspatubos de espuma dejan una película en la pared. Tampoco pueden eliminar el agua atrapada en ramales muertos, líneas de bypass, tomas de instrumentos y cavidades de válvulas. Ahí es donde se esconde la humedad residual después de una corrida de vaciado que parecía un éxito.

Comparativa de métodos de secado

Método Cómo funciona Más adecuado para Limitaciones principales
Secado con aire seco El aire deshidratado fluye por la línea y arrastra el vapor; se monitoriza el punto de rocío en la salida Líneas largas, diámetros grandes, líneas donde el aire es aceptable Necesita un suministro adecuado de aire seco; lento si queda agua libre; el aire no es adecuado donde pueda formarse una atmósfera inflamable
Secado con nitrógeno Mismo principio con nitrógeno como gas de secado Líneas donde se requiere una atmósfera inerte, o líneas reintegradas Mayor coste del gas; riesgo de asfixia en los venteos
Secado por vacío La presión se reduce por debajo de la presión de vapor del agua a la temperatura de la tubería para que el agua se evapore Tramos más cortos, tuberías complejas, líneas con puntos bajos La tubería fría ralentiza la evaporación y puede formarse hielo; necesita una buena estanqueidad; los grandes volúmenes requieren una gran capacidad de bombeo
Limpieza con líquido higroscópico (metanol o glicol) Tapones de líquido entre pigs absorben el agua residual Líneas difíciles de secar por otros medios, o cuando el tiempo es escaso Eliminación del líquido; compatibilidad con procesos de aguas abajo; preocupaciones por contaminación

La elección de un método suele depender de la longitud de la línea, el diámetro, la temperatura ambiente, el gas seco disponible, el cronograma y cuánta agua residual puede tolerar el proyecto. Muchos proyectos realizan un corrido de pigs de espuma seguido de secado con aire seco o nitrógeno, y reservan el secado por vacío para tramos cortos o complicados.

Objetivos de punto de rocío

El objetivo de sequedad se expresa como punto de rocío: la temperatura a la cual el vapor de agua en el gas comienza a condensarse. La práctica de la industria, según se establece en la literatura actual de los proveedores de servicios, utiliza estas franjas de punto de rocío a presión:

Objetivo de punto de rocío °F °C (calculado)
Secado general −20°F −28.9°C
Común para gasoductos de gas natural −40°F −40.0°C
Servicio de gas crítico −60°F a −100°F −51.1°C a −73.3°C

Conversión utilizada: °C = (°F − 32) × 5/9. Por ejemplo, −20°F da (−20 − 32) × 5/9 = −52 × 5/9 = −28.9°C, y −40°F da (−72) × 5/9 = −40.0°C.

Para gasoductos de gas natural, comúnmente se especifica −40°F o menos. No tome el número simplemente de una tabla. Vincúlelo a la envolvente operativa real:

  • El punto de rocío debe estar por debajo de la temperatura más baja que experimentará la pared de la tubería o el gas a presión de operación. Esto incluye tramos enterrados, cruces de ríos y tramos aéreos en invierno.
  • La composición del gas importa. La temperatura de formación de hidratos aumenta con la presión y con ciertos componentes. Una línea de alta presión con tramos en suelo frío necesita un objetivo más estricto que una red de distribución de baja presión.
  • La sensibilidad de las aguas abajo importa. Las líneas que alimentan procesos criogénicos, usuarios de aire de instrumentos o almacenamiento deben optar por el extremo más seco del rango.
  • Especifique si el objetivo se aplica a presión de línea o a presión atmosférica. Ambos difieren significativamente, y la confusión entre contratista y propietario es una fuente común de disputas en la aceptación.

Verificación de la sequedad

Comparación del punto de rocío entrada-salida

Se verifica el progreso del secado midiendo la diferencia entre el punto de rocío de entrada y el de salida. Considere que se ha completado cuando las lecturas de salida se estabilicen en el objetivo o por debajo de este, con la salida aproximándose a la entrada. Una sola lectura baja no cuenta como aceptación. Un periodo sostenido de estabilidad sí.

Instrumentos

  • Los higrómetros de espejo enfriado son el método de referencia porque miden el punto de rocío directamente. Son sensibles a la contaminación, por lo que el acondicionamiento de la muestra es importante.
  • Las sondas de capacitancia (óxido de aluminio o polímero) son robustas y comunes en campo. Compruebe la calibración y el tiempo de respuesta antes del trabajo, ya que pueden presentar retardo en gases muy secos.
  • Utilice líneas de muestreo fabricadas con material adecuado. Los tubos largos o mal elegidos absorben y liberan humedad. Obtendrá una lectura falsamente húmeda que desciende lentamente, o una falsamente seca cuando la muestra se extrae de un tramo muerto.

Pruebas de retención (estáticas)

Una vez que el punto de rocío de salida alcance el objetivo, aísle la línea y manténgala. Cualquier agua residual se reevapora en el gas estático y el punto de rocío sube. Para tramos secados por vacío, aísle de la bomba y observe la presión en su lugar. Un aumento que se estabiliza en un valor bajo indica una línea estanca con poca agua. Un aumento continuo significa agua o una fuga. Establezca la duración de la retención y el cambio permitido en la especificación antes de comenzar. No los decida después de haber visto el resultado.

Seguridad durante el drenaje, secado e introducción de gas

Los lanzadores y receptores de raspadores, venteos y puntos de interconexión son donde se concentran los riesgos de hidrocarburos. Para cualquier actividad que abra, despresurice o inspeccione equipos que contengan hidrocarburos, incluidas las líneas reinstaladas que hayan contenido gas:

  1. Aísle la sección con aislamiento positivo y despresurícela a través de una ruta controlada.
  2. Verifique la energía cero en la trampa, incluidos los manómetros y puntos de purga, antes de abrir cualquier cierre. Los receptores de raspadores pueden retener presión atrapada detrás o delante de un raspador.
  3. Aplique bloqueo y etiquetado (LOTO) a las válvulas de aislamiento y al suministro de gas de impulsión.
  4. Trate el área como área clasificada. Utilice equipos con la clasificación adecuada y controle las fuentes de ignición.
  5. Utilice detección de gas portátil calibrada para hidrocarburos y, donde se utilice nitrógeno, para deficiencia de oxígeno.
  6. Ventee a una ubicación segura, dirigida lejos del personal, con zonas de exclusión durante el lanzamiento y recepción de raspadores. Nunca se pare en línea con la puerta de una trampa ni en la trayectoria de un raspador y el fluido de descarga.

Nunca introduzca gas natural en una sección que aún contenga aire sin un paso de purga definido. Omitirlo supone un riesgo de mezcla inflamable.

Escenario ilustrativo

Este es un ejemplo ilustrativo, no un proyecto reportado. Un nuevo ramal de gas cruza un río y atraviesa un terreno expuesto. Después de la prueba hidrostática, el contratista corre un tren de raspadores de espuma con aire seco. Los primeros raspadores expulsan grandes volúmenes de agua. Para los últimos raspadores, el receptor ve poca agua. El contratista inicia el flujo de aire seco y el punto de rocío de salida cae rápidamente, luego se estabiliza muy por encima del objetivo especificado.

Una estabilización suele significar que el agua se esconde en algún lugar. El equipo revisa el perfil y encuentra el punto bajo en el cruce del río. Corren otro raspador de espuma, que extrae un tapón adicional, y el punto de rocío reanuda su caída. La salida se estabiliza en el objetivo con solo una pequeña diferencia respecto a la entrada. El equipo aísla la línea para la prueba de retención. El punto de rocío sube ligeramente y luego se nivela, dentro del límite escrito en la especificación. El propietario acepta el resultado y la introducción de gas procede bajo el procedimiento de puesta en marcha.

La lección: una estabilización debería hacerle buscar agua atrapada, no extender el tiempo de secado. Pasar más aire por una sección que aún contiene agua líquida es lento y costoso.

Lista de verificación para secado y puesta en marcha

  • Confirme el objetivo del punto de rocío, ya sea indicado a presión de línea o presión atmosférica, y los criterios de estabilidad y prueba de retención antes de la movilización.
  • Base el objetivo en la temperatura de operación esperada más baja, la composición del gas y la presión de operación.
  • Revise el perfil de elevación y enumere los puntos bajos, tramos muertos, cavidades de válvulas y conexiones de derivación para atención específica.
  • Especifique gas de impulsión seco para todas las corridas de raspadores y verifique su punto de rocío en la salida del compresor o generador.
  • Planifique la descarga de agua, el manejo y los permisos antes de lanzar el primer raspador.
  • Corra raspadores de espuma en un tren y registre el volumen de agua y la condición del raspador para cada corrida.
  • Seleccione el método de secado según la longitud, el diámetro, la temperatura, el suministro de gas y el cronograma.
  • Calibre los instrumentos de punto de rocío y utilice una línea de acondicionamiento de muestras adecuada.
  • Registre el punto de rocío de entrada y salida frente al tiempo, y confirme que la salida se haya estabilizado en el objetivo o por debajo de este.
  • Realice la prueba de retención y registre el resultado frente al límite acordado.
  • Verifique el aislamiento, la energía cero, LOTO, la detección de gas y el venteo seguro para cada operación de trampa y venteo.
  • Utilice un paso de purga definido antes de introducir gas natural y mantenga los registros del punto de rocío en el archivo de puesta en marcha.

Conclusión

La sequedad es un criterio de aceptación medido y acordado. No viene de forma gratuita con el raspado. Establezca el objetivo del punto de rocío a partir de la envolvente operativa y la sensibilidad de aguas abajo. Drene completamente con un tren de raspadores de espuma impulsado por gas seco. Elija el método de secado para la geometría y el cronograma. Acepte la línea solo con un punto de rocío de salida estable en el objetivo o por debajo de este, confirmado por una prueba de retención.

Como siguiente paso, tome su especificación de puesta en marcha actual y verifique tres cosas: si el objetivo del punto de rocío está vinculado a la temperatura de operación más baja, si indica presión de línea o atmosférica, y si el límite de la prueba de retención está definido antes de comenzar el trabajo. Donde cualquiera de estos sea vago, resuélvalo con el contratista antes de la movilización.