Control de Costes y Mejora de la Seguridad en los Sistemas de Distribución de Gas

Cómo Controlar los Costes y Mejorar la Seguridad en sus Sistemas de Distribución de Gas

Jeff DeWitt, Ingeniero de Aplicaciones, Ingeniero de Sistemas de Distribución de Gas

Muchos laboratorios, centros de pruebas y plantas industriales dependen del suministro seguro y continuo de gases primarios y especiales para apoyar procesos críticos. Los sistemas de distribución de gas que suministran estos gases son importantes, pero con frecuencia se pasan por alto y se infravaloran.

¿Por qué? Los sistemas de distribución de gas suelen verse como un simple suministro de servicio. Como ocurre con la red eléctrica de una planta, puede darse por sentado que un sistema de distribución siempre funcionará como está previsto. Y como abarcan instalaciones enteras, ningún departamento se responsabiliza únicamente de la optimización del sistema. Para los directores de planta, suelen tener prioridad otros asuntos operativos urgentes.

Los sistemas de distribución de gas son fundamentales y representan una oportunidad excelente para mejorar la seguridad y controlar los costes en toda su instalación industrial.

¿Qué es un sistema de distribución de gas?

Un sistema de distribución de gas es la red de tubo, tubería y otros componentes que transportan gas a presión desde la fuente hasta el punto de uso deseado. Normalmente, éstos...

• Ofrecen un punto de acceso a un sistema de suministro de gas
• Reducen la presión de la fuente a una constante inferior
• Permiten un suministro ininterrumpido de gases
• Pueden controlar gases reactivos, tóxicos, corrosivos o de gran pureza.

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¿Qué está en Juego?

Un sistema de distribución de gas que no funcione correctamente puede plantear graves riesgos.

Los sistemas de distribución de gas suelen controlar sustancias a altas presiones y temperaturas. Los gases que escapen del sistema pueden provocar quemaduras u otras lesiones a los trabajadores cercanos, aunque el gas no sea considerado peligroso. El exceso de presión también puede dañar los equipos sensibles situados aguas abajo, lo que supone reparaciones y sustituciones caras. Y en los casos en que los sistemas de distribución de gas transportan gases peligrosos, tóxicos o inflamables, cualquier fuga no detectada puede suponer un riesgo más grave para los trabajadores y los equipos.

¿Sabía que...

Según el Consejo Nacional de Seguridad de EE.UU., el coste total de los accidentes laborales en 2020 fue de 163.900 millones de dólares.

Incluso las fugas de gas aparentemente inofensivas pueden causar problemas a los operarios de planta. Un pequeño escape de gas puede pasar desapercibido durante largos periodos de tiempo, y el coste de esas fugas alcanza valores importantes. Las fugas no identificadas de un gas como el nitrógeno—que suelen costar 0,01 dólares por pie cúbico estándar (scf)—pueden provocar pérdidas anuales de decenas de miles de dólares. Los costes asociados a las fugas de gases más caros—como el helio, que cuesta un dólar por scf—pueden aumentar mucho más rápidamente.

Explicación de los Subsistemas de Distribución de Gas

El funcionamiento de un sistema de distribución de gas seguro y eficiente empieza por una configuración adecuada del sistema.

Una función principal de los sistemas de distribución de gas es reducir la presión de una fuente de suministro y llevarla a una presión estable a un punto de uso con una interrupción mínima. Esto se puede conseguir de forma fiable construyendo sistemas de distribución de gas con cuatro subsistemas clave: un colector de entrada de la fuente, control de la presión primaria del gas, cambio automático y punto de uso.

El colector de entrada conecta la fuente de gas de alta presión al sistema de distribución de gas. La entrada debe construirse con conexiones, mangueras, tubo, filtros y funciones de venteo, purga y alivio apropiadas para las botellas. Algunos paneles de gas pueden no incluir una fuente estándar de entrada—siempre verifique los componentes y que los paneles usen el conector de botella correcto. Algunos gases a alta presión y/o peligrosos (incluido el oxígeno) también requieren el uso de mangueras especiales para las aplicaciones.

El panel de control de la presión primaria de gas se encarga de la primera reducción de la presión y asegura que el gas de suministro sea entregado a un caudal correcto para la siguiente etapa del sistema. La reducción de la presión se consigue con un regulador de presión simple o mediante un regulador de presión de doble etapa. Es difícil determinar con exactitud las presiones de entrada y salida. Es importante tener en cuenta las diferencias entre los fluidos, como por ejemplo el amoniaco, que se almacena a unos 8 bar (116 psi), y el nitrógeno, que se puede almacenar a 300 bar (4351 psi). Por otra parte, muchas botellas que utilizan un regulador de presión de dos etapas pueden no requerir uno. Esta puede ser una oportunidad de ahorro de costes.

El cambio automático cambia una fuente de gas a otra para asegurar un suministro ininterrumpido a puntos de uso críticos. Esto se realiza a través de puntos de ajuste alternados de dos reguladores de presión, lo que permite que el sistema siga funcionando mientras se cambia la fuente primaria de gas. Aprovechar un panel de cambio automático puede ayudarle a minimizar el desperdicio asegurándose obtener la mayor cantidad posible de gas de cada botella. Un sistema de cambio automático que elimine la intervención humana también puede ahorrar mano de obra directa y reducir los riesgos.

El punto de uso ofrece la última etapa crítica de control. Dotados normalmente de un regulador de presión, un manómetro y una válvula de aislamiento, estos subsistemas ofrecen a los operadores un método conveniente y preciso para ajustar la presión. Cuando la variación de presión entre el control de la presión primaria de gas y el punto de uso sea aceptable, se podría utilizar un regulador de presión de una sola etapa para reducir el coste y la complejidad.

Diseño y Ensamblaje de Sistemas de Distribución de Gas

La correcta selección de componentes, el diseño y ensamblaje adecuados y el mantenimiento continuo son esenciales para la fiabilidad del sistema de distribución de gas a largo plazo.

Selección de Componentes

La selección inadecuada de componentes es una causa común de sistemas de gas poco seguros o muy caros. Dado que en el mercado hay una amplia gama de racores, válvulas, reguladores y otros componentes para la industria en general, puede resultar difícil sentirse seguro de estar haciendo la selección ideal.

Por ejemplo, elegir el regulador de presión adecuado depende de algunas características clave. El regulador correcto:

• Podrá controlar las presiones de su sistema
• Ofrecerá la capacidad de caudal (C_v) adecuada para satisfacer sus necesidades en el punto de uso.
• Estará fabricado con materiales compatibles que no se oxiden ni se degraden con el uso habitual (lo que se aplica a todos los componentes del sistema).

Diseño del sistema

El diseño cuidadoso del sistema también es fundamental para asegurar que todos los componentes trabajen juntos y ofrezcan una eficiencia y seguridad óptimas. Lo ideal sería que sus subsistemas tuvieran el mínimo de conexiones roscadas para reducir los posibles puntos de fuga. También deben estar diseñados para un funcionamiento y un mantenimiento intuitivos. Etiquetar adecuadamente los componentes operativos de los paneles de gas puede simplificar su utilización y reducir la posibilidad de error por parte del usuario.

Más allá de los subsistemas individuales, el diseño total del sistema debe tener en cuenta el propósito y la función de sus necesidades de distribución de gas. Esto es así durante la construcción de nuevos sistemas o la modificación de los existentes. Hacer elecciones coherentes y bien pensadas en cuanto al trazado del tubo, la selección de componentes, etc., puede contribuir a un sistema más seguro y eficiente.

Ensamblaje e Instalación

Errores durante el ensamblaje y la instalación del sistema que pueden tener consecuencias no deseadas para la seguridad. La instalación incorrecta y la verificación inadecuada antes de la presurización pueden poner en peligro no sólo el rendimiento a largo plazo del sistema, sino también la seguridad de los operarios y de los usuarios. La falta de formación relacionada con los sistemas de fluidos es una de las principales causas de los problemas de ensamblaje e instalación. Una vez finalizada la instalación, es importante que los operarios también reciban la formación adecuada para utilizar y hacer el mantenimiento de los sistemas.

VER: Vea cómo una evaluación de la distribución de gas puede ayudarle a mejorar sus operaciones.

Mantenimiento

Los paneles de gas de mantenimiento más sencillo pueden ayudar a reducir considerablemente las tareas de mantenimiento. Los paneles diseñados con componentes primarios como los reguladores en la parte delantera, en lugar de en la trasera, pueden hacer que sea más fácil acceder a ellos cuando sea necesario cambiar los filtros o realizar otras tareas de mantenimiento.

El acceso fácil a los reguladores puede resultar en:

Ahorro de tiempo de 30 minutos a 2 horas, según las condiciones

Ahorro de miles de dólares en cada intervalo de mantenimiento

Si necesita ayuda para diseñar, construir y ensamblar nuevos sistemas de gas o evaluar los problemas de los sistemas existentes, los especialistas en sistemas de fluidos con experiencia en el control de la presión pueden ayudarle. Elegir subsistemas prediseñados, totalmente probados y estandarizados, disponibles con una única referencia de producto también puede minimizar el tiempo que sus ingenieros tienen que dedicar a conocer, especificar y comprar nuevos sistemas. También es posible que los proveedores puedan añadir funciones o hacer modificaciones según sus necesidades.

Una evaluación externa puede ayudar a identificar grandes oportunidades de mejora del sistema, informar sobre el dimensionado y la selección de reguladores y orientar el diseño y la instalación de soluciones de ingeniería. Un asesor familiarizado con los problemas específicos del suministro de gas también puede ofrecer sugerencias sobre cómo modificar los sistemas existentes para adaptarlos a los nuevos requisitos.

Aunque se suele pasar por alto, la distribución de gas es una parte fundamental del funcionamiento seguro, eficiente y económico de sus instalaciones. Su sistema de distribución de gas merece un análisis más detallado.

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