Disseny de llançadors i receptors de pig: paràmetres tècnics clau

Les operacions de pigging són clau en el manteniment i l'optimització dels sistemes de canonades a la indústria del petroli i el gas. Els sistemes de llançador i receptor de pig (L&R) són els equips que permeten introduir i recuperar els pigs, els dispositius especialitzats emprats per netejar, inspeccionar i mantenir les canonades. Aquest article repassa els paràmetres tècnics més rellevants per dissenyar un llançador i receptor de pig fiable i segur.

Codi de disseny aplicable

Com que l'estació de pigging i les trampes de pig són equips a pressió, es poden dissenyar com a recipients a pressió segons normativa internacional, principalment l'ASME Secció VIII Divisió 1. Tanmateix, les canonades connectades a les trampes es dissenyen segons les regles de disseny de canonades, la qual cosa genera incompatibilitats per les diferents classes de material, factors de disseny i MAWP; sobretot, el gruix del barril es calcula de manera diferent al de la canonada. Aquest és un problema habitual, per la qual cosa el requisit principal de disseny és que el diàmetre interior (ID) del barril menor de la trampa coincideixi amb l'ID de la canonada.

El codi més adequat per a les trampes de pig sol ser el mateix que el de la canonada a la qual es connecten:

• ASME B31.3 (EUA): regula el disseny de canonades de procés.
• ASME B31.4 (EUA): regula el disseny d'oleoductes (canonades de líquids).
• ASME B31.8 (EUA): regula el disseny de gasoductes.
• ISO 13623:2009: sistemes de transport per canonada per a la indústria del petroli i el gas natural.
• BS EN 14161:2011 (Europa): versió modificada (MOD) de la ISO 13623:2009 per a la indústria del petroli i el gas natural.
• ISO 13703:2000: disseny i instal·lació de sistemes de canonades en plataformes de producció offshore.

També poden aplicar-se altres codis de disseny de canonades no inclosos en aquesta llista.

Disseny del tancament d'obertura ràpida

El tancament d'obertura ràpida (quick opening closure) s'ha de dissenyar d'acord amb l'ASME Secció VIII Divisió 1 o 2, i s'ha de complir íntegrament l'apartat ASME UG-35 per garantir la seguretat de l'operació.

Pressió i temperatura de disseny

La pressió i la temperatura de disseny són paràmetres crítics per a la integritat estructural i la seguretat del sistema de llançador i receptor de pig. S'han de seleccionar a partir de la pressió màxima d'operació (MOP) i la temperatura de la canonada, incorporant els marges de seguretat i els requisits normatius aplicables. Una selecció correcta garanteix que el sistema L&R suporti les condicions d'operació de la canonada sense risc de fallada ni de comprometre la seguretat.

Components de la trampa de pig a considerar en el disseny

El disseny d'una trampa de pig ha de considerar cinc grups de components:

• Connexió a la canonada: soldada o embridada (brida de connexió principal).
• Barril principal: format pel barril menor, el reductor i el barril major.
• Tancament d'obertura ràpida: situat al final del barril major, per introduir o extreure el pig de la trampa.
• Connexions de derivació (boques): kicker, bypass, balanç, purga, connexió de PSV, ventilacions i drenatges, senyalitzador de pas de pig i connexions de mesura de pressió i temperatura.
• Selles i suports.

1. Connexió a la canonada

Es poden dissenyar dos tipus de connexió. En la connexió soldada, el criteri principal és que l'ID del barril menor coincideixi amb el de la canonada, tal com s'ha explicat. En la connexió embridada, el rating i la norma de les brides han de coincidir, considerant també un ID de brida equivalent.

2. Barril principal

El diàmetre i el gruix de paret de la canonada són factors determinants per definir la mida i la configuració del sistema de llançador i receptor de pig. Aquests paràmetres condicionen la mida del pig i, per tant, la seva capacitat de recórrer la canonada i complir la seva funció amb eficàcia. El sistema L&R s'ha de dissenyar amb prou joc perquè el pig la recorri sense risc d'encallar-se ni de fer malbé la canonada o el mateix equip de pigging.

La mida del barril menor ha de ser igual a l'ID de la canonada de connexió, per evitar danys a l'eina de pig durant el llançament i la recepció.

Per al dimensionament del barril major, la pràctica habitual estableix un sobredimensionament de 2 polzades respecte a la canonada per a diàmetres inferiors a 20", i de 4 polzades per a diàmetres superiors a 20". Aquesta pràctica no eximeix el dissenyador de calcular i considerar les condicions especials de procés, com el volum de fangs esperat que es recollirà de la canonada i es retirarà mitjançant l'operació de pigging, a més de les condicions d'operació i procés, especialment en canonades el diàmetre nominal de les quals difereix del diàmetre real (per exemple, una canonada de 12" el diàmetre real de la qual és de 12,75").

La longitud de la trampa de pig també s'ha de dissenyar en funció dels paràmetres de procés i operació; el factor més rellevant a considerar pel dissenyador és la longitud màxima de l'eina de pig que s'utilitzarà. Com a criteri general:

• Llançador: la longitud del barril menor ha de ser igual a la meitat de la longitud màxima de l'eina de pig, i la longitud del barril major ha de ser igual a la longitud màxima de l'eina de pig.
• Receptor: la longitud del barril menor ha de ser igual a la meitat de la longitud màxima de l'eina de pig, i la longitud del barril major ha de ser igual a la longitud màxima de l'eina de pig.

3. Tancament d'obertura ràpida

El tipus de tancament del sistema de llançador i receptor de pig és una decisió de disseny crítica, ja que condiciona la facilitat d'operació, la seguretat i el manteniment. Els tipus de tancament més habituals són el tancament d'obertura ràpida, el tancament roscat i el tancament embridat amb perns. El tipus escollit ha de garantir un segellat fiable, ser de maneig senzill i complir els requisits de seguretat i operació necessaris.

Se situa al final del barril major, per introduir o extreure el pig de la trampa. Els principals requisits de les normes de disseny i de seguretat en l'operació són els següents:

• El tancament ha de disposar de dos sistemes d'enclavament mecànic independents que n'impedeixin l'obertura mentre estigui sota pressió.
• Ha de ser d'obertura i tancament ràpids (quick acting closure).
• Ha de poder ser operat per una sola persona.
• Ha d'oferir pas íntegre (full bore) en posició d'obertura.

4. Connexions de derivació (boques)

Kicker, bypass, balanç, purga, connexió de PSV, ventilacions i drenatges, i connexions de mesura de pressió i temperatura.

Unes connexions i boques ben dissenyades són essencials per a l'operació segura i eficient del llançador i receptor de pig. El sistema ha de permetre una ventilació controlada de pressió i fluid per garantir la inserció i extracció segures del pig. El sistema de bypass, a més, ha de facilitar una desviació de flux suau, minimitzant els cops de pressió i el possible dany a la canonada o a l'equip de pigging.

La mida i la ubicació de les connexions de derivació s'han de definir segons el procés i l'operació de l'estació de pigging, reflectits en el P&ID.

5. Senyalitzador de pas de pig

Dispositiu emprat per indicar el pas del pig pels punts de control establerts. Al llançador se situa al final del barril menor (punt de connexió amb la canonada); al receptor, en el punt de connexió amb el reductor.

Tipus i funció del pig

El tipus i la funció específica del pig també s'han de tenir en compte en dissenyar el sistema de llançador i receptor. Hi ha diferents tipus de pig: els pigs utilitaris (neteja i retirada de residus), els pigs d'inspecció en línia o ILI (avaluació de la integritat de la canonada) i els pigs especials (per a tasques concretes com el segellat o el batching). El sistema L&R s'ha de dissenyar per adaptar-se al tipus de pig concret i a la seva funció, garantint així el rendiment i l'eficiència òptims.

Les eines de pig es classifiquen principalment segons la seva funció:

• Inspecció.
• Manteniment i reparació.
• Renovació / rehabilitació.
• Desmantellament (decomissionament).

Característiques de seguretat

El sistema de llançador i receptor de pig ha d'incorporar característiques de seguretat completes: dispositius d'alleujament de pressió, enclavaments i sistemes d'aturada d'emergència. Aquestes característiques protegeixen els operadors i l'equip davant els riscos propis de les operacions de pigging, com la sobrepressió, l'encallament del pig o l'alliberament accidental del contingut de la canonada.

Conclusió

Dissenyar un sistema de llançador i receptor de pig exigeix considerar acuradament múltiples paràmetres per garantir operacions de canonada eficients, fiables i segures. Tenint en compte factors com la pressió i temperatura de disseny, el diàmetre de la canonada, el tipus i la funció del pig, la longitud del barril, el tipus de tancament, el sistema de bypass i ventilació, i les característiques de seguretat, els enginyers poden desenvolupar un sistema L&R robust i eficaç, adaptat als requisits concrets de cada canonada.

Termes relacionats

• Pig: dispositiu que es desplaça per l'interior de la canonada per netejar-la, inspeccionar-la o mantenir-la.
• Llançador de pig (pig launcher): equip que permet introduir el pig a la canonada.
• Receptor de pig (pig receiver): equip que permet extreure el pig de la canonada en finalitzar el seu recorregut.
• Trampa de pig (pig trap): conjunt format pel barril menor, el reductor i el barril major on s'allotja el pig abans o després del seu recorregut.
• Tancament d'obertura ràpida (quick opening closure): sistema de tancament que permet obrir i tancar la trampa de manera ràpida i segura, amb enclavaments de seguretat.
• MAWP (Maximum Allowable Working Pressure): pressió màxima d'operació admissible.
• MOP (Maximum Operating Pressure): pressió màxima d'operació de la canonada.
• Kicker: boca de la trampa per la qual s'introdueix el fluid motriu que impulsa el pig.

Contacta amb TECNOVENT per rebre un assessorament gratuït i personalitzat