ES2238024T3 - Procedimiento y dispositivo para evitar la contaminacion en una canalizacion en una red que transporta un gas. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para evitar la contaminacion en una canalizacion en una red que transporta un gas.Info
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Abstract
Procedimiento para evitar o minimizar una contaminación por una o varias impurezas gaseosas susceptibles de estar presentes en la atmósfera ambiente, durante al menos un período de tiempo durante el cual un sitio utilizador no consume dicho gas, de al menos una porción de al menos una canalización de gas susceptible de transportar dicho gas entre al menos una fuente de gas y dicho sitio utilizador que utiliza dicho gas, en el que: (a) se determina, durante dicho período de tiempo, un valor de presión (Vpd) que corresponde a la presión en el interior de al menos una porción de dicha canalización, y (b) se ajusta la presión reinante en al menos dicha porción de canalización para mantener dicha presión entre un valor de presión mínimo (Vpo) prefijado superior a 105 Pa y un valor de presión máximo (Vpm) prefijado superior al valor de presión mínimo (Vpo), el mantenimiento o el ajuste de presión siendo realizado por la introducción de gas bajo presión en al menos dicha porción de canalización.
Description
Procedimiento y dispositivo para evitar la
contaminación en una canalización en una red que transporta un
gas.
La presente invención se relaciona con un
procedimiento y una instalación que permite evitar o minimizar las
entradas de impurezas gaseosas presentes en el aire ambiente, en
particular el vapor de agua, los hidrocarburos o análogos, en el
interior de una canalización de gas o de una red de canalizaciones
de gas, cuando la canalización o la red de canalizaciones está en
fase de paro o de reposo, es decir cuando el gas no es consumido
por uno o varios sitios utilizadores situados río abajo de la
canalización, por ejemplo durante las noches o los fines de semana
(week-end).
Actualmente, los gases industriales son
utilizados en numerosos procedimientos industriales, por ejemplo en
los campos de la soldadura, de la electrónica, de la salud, de la
combustión...
En general, los gases industriales son
almacenados, en el sitio, bajo forma gaseosa o bajo forma licuada
en recipientes de almacenaje, tales como botellas bajo presión,
reservorios, capacidades o análogos; la fuente de gas estando unida
a uno o varios sitios utilizadores que consumen dicho gas, por
medio de una o varias canalizaciones de gas que transportan dicho
gas.
En otras palabras, el gas puede ser encaminado
hasta los diferentes sitios utilizadores tanto por medio de una
canalización única, eventualmente ramificada, como por medio de
varias canalizaciones que forman una red.
En ciertos casos, es necesario controlar las
pérdidas eventuales de gas en la o las canalizaciones. De esta
forma, el documento US-A-5, 866, 802
propone un dispositivo de detección de fuga en una canalización de
gas que permite medir la presión en la canalización y determinar, a
partir de esta medida, toda caída de presión en la canalización
mientras que el gas no es utilizado; una caída de presión tal
correspondiendo a una fuga.
En ciertas aplicaciones, es necesario garantizar
que el gas tenga una pureza o una calidad predeterminada, por
ejemplo:
- para obtener una unión de soldadura exenta de
nitruraciones o de oxidaciones en el caso de un proceso de
soldadura,
- para evitar problemas de contaminación,
específicamente bacteriana o viral, cuando el gas es utilizado en
el campo alimenticio o médico,
- para poder ser utilizado con fines de análisis
delicados, específicamente en los laboratorios de
investigación,
- para permitir su utilización como atmósfera de
enfriamiento de circuitos comprimidos, en el campo
electrónico...
Ahora bien, ha sido constatado, en la práctica,
que un problema de contaminación de la o de las canalizaciones que
transportan el gas es susceptible de aparecer durante las fases de
paro o de reposo de las instalaciones, específicamente durante las
noches o los week-ends, es decir durante los
períodos de tiempo durante los cuales los sitios utilizadores no
consumen o consumen poco gas.
En efecto, durante las fases de trabajo, los
sitios utilizadores consumen gas y por lo tanto el interior de las
canalizaciones es barrida, casi permanentemente, por un flujo de
gas bajo presión, es decir, en general, a una presión superior a la
presión atmosférica que reina en el exterior de las
canalizaciones.
En consecuencia, casi ninguna entrada de
contaminantes es posible.
En cambio, ocurre totalmente lo contrario durante
las fases de reposo o de paro de la instalación.
En efecto, durante las fases de paro o de reposo,
ha sido observado que las canalizaciones estaban sometidas a
entradas de compuestos gaseosos nefastos o indeseables, siendo dado
que, durante esas fases, la presión que reina en el interior de las
canalizaciones es susceptible de caer hasta alcanzar
aproximadamente la presión atmosférica (10^{5} Pa) y que, en
consecuencia, los contaminantes pueden infiltrarse por diferentes
sitios de entrada potenciales.
Entre los sitios o causas posibles de entrada de
impurezas, se pueden citar las válvulas que pueden permanecer
abiertas, las canalizaciones que pueden presentar una falta de
impermeabilidad al nivel de las uniones destornilladas o mal
enroscadas, las conexiones flexibles ramificadas en las
canalizaciones que presentan fenómenos de envejecimiento que se
hacen así permeables en una cierta medida a ciertas moléculas, las
conexiones flexibles averiadas...
Por ejemplo, en el caso de una canalización que
encamina el argón gaseoso entre una fuente de argón y una máquina
de soldadura, los agentes contaminantes son, en particular,
O_{2}, N_{2}, H_{2}O, pero también los hidrocarburos, las
pinturas en suspensión en el aire...
De manera análoga, en el caso de un gas
combustible, tales como los GPL, el acetileno o el hidrógeno...,
una serie de problemas se plantean frente a las intrusiones de
oxígeno del aire en la canalización.
En efecto, en ese caso, cada vez que se abre la
línea de gas combustible, aparece un riesgo importante de formación
de mezclas oxi-combustibles peligrosas en la
canalización.
En resumen, la presente invención pretende
resolver los problemas aquí arriba expuestos relacionados a las
entradas nefastas de compuestos atmosféricos indeseables en las
canalizaciones de gas, durante las fases de paro o de reposo,
durante las cuales los sitios utilizadores no consumen o consumen
sólo pocas cantidades de gas.
La presente invención se relaciona entonces con
un procedimiento para evitar o minimizar una contaminación por una
o varias impurezas gaseosas susceptibles de estar presentes en la
atmósfera ambiente, durante al menos un período de tiempo durante
el cual un sitio utilizador no consume dicho gas, de al menos una
porción de al menos una canalización de gas susceptible de
transportar dicho gas entre al menos una fuente de gas y dicho
sitio utilizador que utiliza dicho gas, en el que:
(a) se determina, durante dicho período de
tiempo, un valor de presión (Vpd) que corresponde a la presión en
el interior de al menos una porción de dicha canalización, y
(b) se ajusta la presión reinante en al menos
dicha porción de canalización para mantener dicha presión entre un
valor de presión mínimo (Vpo) prefijado superior a 10^{5} Pa y un
valor de presión máximo (Vpm) prefijado superior al valor de
presión mínimo (Vpo), el mantenimiento o el ajuste de presión
siendo realizado por la introducción de gas bajo presión en al
menos dicha porción de canalización.
Según el caso, el procedimiento de la invención
puede comprender una o varias de las características
siguientes:
- comprende, además, una etapa de comparación del
valor de presión (Vpd) determinado en la etapa (a) con al menos el
valor de presión mínimo (Vpo) prefijado.
- comprende, además, una etapa de comparación del
valor de presión (Vpd) determinado en la etapa (a) con al menos el
valor de presión máximo (Vpm) prefijado.
- el valor de presión mínima (Vpo) es inferior o
igual a 1,5.10^{5} Pa y el valor de presión máxima (Vpm) es
superior o igual a 1,5.10^{5} Pa e inferior a 3.10^{5} Pa.
- el intervalo de valores de presiones mínima
(Vpo) y máximo (Vpm) es de aproximadamente 1,1.10^{5} Pa a
aproximadamente 1,8.10^{5} Pa de preferencia de 1,3.10^{5} a
aproximadamente 1,5.10^{5} Pa.
- el gas es seleccionado entre el argón, el helio
o sus mezclas.
- se mantiene, además, un flujo de fuga
comprendido entre 3 y 30 l.min^{-1}.
La instalación susceptible de llevar a cabo este
procedimiento comprende:
- al menos una canalización de gas que permite
transportar un gas entre al menos una fuente de gas y al menos un
sitio utilizador,
- medios de determinación de la presión que reina
en el interior de al menos una porción de dicha canalización,
durante dicho período de tiempo,
- medios de pilotaje unidos a dichos medios de
determinación de la presión que permiten comparar el valor de
presión medido a un valor de presión mínimo (Vpo) prefijado
superior a 10^{5} Pa y un valor de presión máximo (Vpm) prefijado
superior al valor de presión mínima (Vpo).
- medios de ajuste de presión que permiten
ajustar o mantener la presión reinante en al menos dicha porción de
canalización entre dichos valor de presión mínimo (Vpo) y valor de
presión máximo (Vpm) prefijados, actuando en respuesta a dichos
medios de pilotaje de manera de introducir una cantidad controlada
de gas bajo presión en al menos dicha porción de canalización.
De preferencia, los medios de determinación de la
presión son seleccionados entre los captadores de presión y/o en
los medios de ajuste de presión que comprenden una válvula, de
preferencia una electro válvula.
Ventajosamente, los medios de pilotaje comprenden
una unidad de tipo controlador lógico programable.
La figura adjunta representa una instalación
conforme a la invención, dada a título ilustrativo, pero no
limitativo.
Más precisamente, en la figura, se observa que la
instalación comprende, en la cabeza de la canalización, un
dispositivo que permite mantener la canalización principal 1
siempre bajo una pobre sobre-presión comprendida
entre 0,3 y 0,5 bar, cuando el sitio utilizador 4 de gas no consume
gas (por ejemplo la noche o los week-ends).
Esta canalización principal 1 es alimentada con
gas salido de la fuente de gas 14, por ejemplo el argón, el
CO_{2}, el nitrógeno o el oxígeno, y encaminado ese gas hasta el
sitio utilizador 4; el gas estando, a la salida de un evaporar en
frío (no mostrado), a una presión de salida (Pef). Por otra parte,
la regulación de la presión (PI) de trabajo del gas que circula
allí se hace gracias al descompresor 3; habitualmente, la presión
(PI) de trabajo está comprendida entre 2 y 15 bar.
En este modo de realización, durante las fases de
reposo, por ejemplo durante las noches, la electro válvula 7 está
cerrada por el accionamiento de un medio de accionamiento a
distancia 16, tal como un interruptor.
La instalación comprende, además, una línea de
derivación 1' en el seno de la cual reina una presión (Pbp) de
mantenimiento cuyo nivel está regulado por medio de un descompresor
11, por ejemplo a una presión (Pbp) comprendida entre 0,3 bar y la
presión (PI) de trabajo.
Por ejemplo, Pbp está comprendida entre 0,3 y 0,6
bar.
Sin embargo, si se desea poder controlar las
pequeñas pérdidas de gas, entonces se regula el Pbp próximo a
PI.
En general, la regulación del Pbp depende del
tipo de sitio utilizador 4, es decir del tipo de aplicación en la
que se utiliza el gas.
Durante las fases de trabajo que utilizan gas, el
gas se encamina de la fuente 14 al utilizador 4, por medio de la
línea 1 principal.
A la inversa, durante las fases de reposo que no
se utiliza el gas, la línea 1 está cerrada por la válvula 7 y, en
caso de pérdida de gas, es decir si la presión (PI) se hace
inferior a la presión (Pbp) de mantenimiento entonces un flujo de
gas pasa por la línea 1' de derivación, de manera de asegurar un
mantenimiento de la presión de la línea 1 y evitar así las entradas
de impurezas atmosféricas en el circuito de la canalización.
La válvula 12 permite garantizar, en la línea 1',
un flujo de mantenimiento ajustable, por ejemplo de 3 a 30
l/min.
Sin embargo, si las pérdidas en la línea 1 son
más elevadas que el flujo de mantenimiento, entonces un captador
de presión 6 dispuesto en la línea 1 principal (río abajo de 7)
detecta esta caída brutal de presión, (por ejemplo si Pbp < 0,2
bar) y desencadena así una alarma, tal como una señal 17 luminosa
sobre un panel de control 18.
En ese caso, el operador sabe inmediatamente que
las entradas de impurezas gaseosas en la línea 1 han sido
importantes y que es entonces deseable proceder a una purga antes
de comenzar a trabajar, es decir a utilizar gas, ya que el mismo
corre el riesgo de ser impuro.
De manera alternativa, se puede utilizar un
captador de presión para controlar, permanentemente, la presión y
para accionar una electro válvula del flujo de gas utilizado,
cuando la presión caiga por debajo de un umbral prerregulado.
Una válvula de regulación de flujo, por ejemplo
una válvula micrométrica, permite ajustar un flujo de fuga
controlada si el captador detecta una caída de presión en la red.
Este flujo de fuga es ajustable en función del procedimiento
utilizado.
Entonces también, en el caso de una fuga que pasa
el flujo de fuga admisible, la fuga es señalada tanto por una caja
de control 17 mediante una señal luminosa que puede ser remitida a
un lugar 18 determinado, como por una señal transmitida por tele
vigilancia a una entidad que asegura el control y/o la supervisión
de la instalación a fin de volver a poner la instalación en
conformidad.
Opcionalmente, el sistema puede ser accionado por
un PLC (Controlador Lógico Programable) que, en función de los
datos de entrada, por ejemplo la presión o la velocidad de
disminución de la presión en la canalización, va a efectuar una
regulación de la abertura o del cierre, y/o la regulación de
válvulas proporcionales de regulación del flujo. Estas señales,
accionadas por PLC, son utilizadas también por el sistema de tele
vigilancia.
Opcionalmente, el sistema puede también
comprender un medidor de caudal/regulador de flujo en masa con
central electrónica para efectuar las funciones antes mencionadas
para el PLC.
Esta solución presenta la ventaja de asegurar la
totalidad de la instalación y evitar la utilización de detectores
de fugas sobre las múltiples tomas de gas presentes en el taller,
poco adaptado a una tele vigilancia.
La instalación y el procedimiento según la
invención pueden ser aplicados para diversos fines, específicamente
a la soldadura del aluminio, o del acero.
En efecto, el aluminio es extremadamente sensible
a los agentes contaminantes como O_{2} y H_{2}O, que conducen a
la formación nefasta de porosidades en las soldaduras.
Manteniendo la canalización de gas, por ejemplo
transportando el argón o una mezcla de argón bajo presión,
asegurando según la necesidad un ligero flujo de fugas entre 6 y 30
l/min, la soldadura puede ser comenzada, sin purgar la canalización
con gran flujo, incluso después de una interrupción prolongada, tal
como un week-end, y evita, además, el problema de
seguridad unido a una baja oxigenación posible de la atmósfera de
trabajo.
Con la solución propuesta, las soldaduras
efectuadas desde la puesta en marcha presentan la calidad requerida
si para la misma el cliente tomó las precauciones de uso que
conciernen al procedimiento en su conjunto: secado en estufa del
hilo, decapado de las chapas justo antes de la utilización...
De manera análoga, para fabricar el acero, es
habitual utilizar las canalizaciones de encaminamiento de gas de
longitud importante, es decir corrientemente de varias decenas de
metros. Ahora bien, después de una interrupción prolongada, en
particular después de los week-ends, ha sido
observado, una tasa de desechos importante que sobrepasa el 10%
durante 2 horas. Esos problemas son debidos a ciertas fugas en la
canalización que hacen entrar el aire en la canalización. En
particular, el nitrógeno y el agua provocan que esas porosidades
salgan en las piezas de acero producidas.
Un flujo de fuga asegura un mantenimiento de la
calidad del gas de soldadura, evitando completamente una reparación
onerosa de la red que puede alcanzar 1 a 2 km en total.
Por otra parte, el interés de la invención es aún
más grande en los astilleros navales donde la red de
canalizaciones de gas alcanza a menudo una longitud de varios
kilómetros o en el campo agroalimentario donde las redes de
canalizaciones deben respetar, permanentemente, normas higiénicas
muy estrictas; toda entrada de aire o de impurezas pueden conducir
a una formación de nidos de bacterias.
Claims (7)
1. Procedimiento para evitar o minimizar una
contaminación por una o varias impurezas gaseosas susceptibles de
estar presentes en la atmósfera ambiente, durante al menos un
período de tiempo durante el cual un sitio utilizador no consume
dicho gas, de al menos una porción de al menos una canalización de
gas susceptible de transportar dicho gas entre al menos una fuente
de gas y dicho sitio utilizador que utiliza dicho gas, en el
que:
(a) se determina, durante dicho período de
tiempo, un valor de presión (Vpd) que corresponde a la presión en
el interior de al menos una porción de dicha canalización, y
(b) se ajusta la presión reinante en al menos
dicha porción de canalización para mantener dicha presión entre un
valor de presión mínimo (Vpo) prefijado superior a 10^{5} Pa y un
valor de presión máximo (Vpm) prefijado superior al valor de
presión mínimo (Vpo), el mantenimiento o el ajuste de presión
siendo realizado por la introducción de gas bajo presión en al
menos dicha porción de canalización.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende, además, una etapa de
comparación del valor de presión (Vpd) determinado en la etapa (a)
con al menos el valor de presión mínimo (Vpo) prefijado.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende,
además, una etapa de comparación del valor de presión (Vpd)
determinado en la etapa (a) con al menos el valor de presión máximo
(Vpm) prefijado.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el valor de
presión mínimo (Vpo) es inferior o igual a 1,5.10^{5} Pa y porque
el valor de presión máximo (Vpm) es superior o igual a 1,5.10^{5}
Pa 5 e inferior a 3.10^{5} Pa.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el intervalo de
valores de presiones mínima (Vpo) y máxima (Vpm) es de
aproximadamente 1,1.10^{5} Pa a 1,8.10^{5} Pa, de preferencia de
1,3.10^{5} Pa a aproximadamente 1,5.10^{5} Pa.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el gas es
seleccionado entre el argón, el helio o sus mezclas.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se mantiene,
además, un flujo de fuga comprendido entre 3 y 30 l/min.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| IT1999MI001966A IT1313369B1 (it) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Procedimento e dispositivo per evitare la contaminazione di unacanalizzazione o di un reticolo che veicola un gas. |
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