Los pilotos son el corazón de una bengala. Sin pilotos sanos, una bengala puede convertirse fácilmente en un respiradero. Cuando se produce una falla en la tubería de combustible del piloto, puede afectar significativamente el rendimiento del piloto y, en consecuencia, el rendimiento de la antorcha. Nadie espera que al instalar una antorcha falle la tubería de combustible del piloto, pero sucede. El apriete insuficiente de las conexiones roscadas, las bridas sin tuercas dobles u otro mecanismo para evitar el aflojamiento, el impacto de la llama de las antorchas adyacentes, el impacto de la llama de una antorcha dañada, el soporte inadecuado de la tubería y la corrosión son causas potenciales de fallas en las tuberías de combustible piloto. Este documento discutirá los pasos que se pueden tomar para mitigar el problema si surge y las medidas preventivas para disminuir la probabilidad de que ocurra. Se hacen las siguientes suposiciones:
- Un generador de frente de llama (FFG) está disponible y funciona.
- El gas de ventilación no se puede dirigir a otra antorcha.
- La antorcha dañada no se apagará para su reparación.
(Advertencia: La operación sin pilotos puede resultar en la ventilación de gases residuales y sus consecuencias, y puede violar las regulaciones locales).
Escenarios de falla en el suministro de combustible
Escenario 1. La tubería de combustible se agrietó, pero la presión de combustible del piloto aún se puede mantener. (La llama está presente en las puntas del piloto).
No todos los fracasos son iguales. Una grieta en la tubería que produce una fuga de gas no es tan grave como una rotura completa en la tubería. Dependiendo del tamaño de la grieta, aún puede ser posible mantener la presión del combustible. Mantener la presión de combustible con una tubería agrietada puede requerir más flujo de combustible, pero los pilotos pueden continuar operando normalmente. La preocupación en este escenario es qué sucede con el gas que sale por la grieta. Si el gas está ventilado y apagado, hay una consecuencia ambiental menor, pero no va en detrimento de la punta de la antorcha y sus componentes. Se espera que, con el tiempo, el gas combustible que sale de una grieta acabe encendiéndose en llamas. Con una fuga encendida, la ubicación y la dirección de la llama resultante se vuelven importantes. Por ejemplo, si la llama generada por la fuga incide en la punta de la antorcha u otros componentes, como componentes de encendido eléctrico, uniones de termopares, soportes, piloto, sello molecular, etc., se deben esperar algunos daños. Si la llama o los productos de la combustión son aspirados por el venturi de un piloto, puede resultar en una interrupción del piloto.
Se recomienda una estrecha supervisión de los pilotos y el equipo en las proximidades de la fuga. Existe la posibilidad de que la tasa de fuga aumente repentinamente en cualquier momento, lo que puede comprometer el funcionamiento del piloto. La instalación puede decidir si algunas de las mitigaciones discutidas en el escenario 2 deben implementarse para reducir la probabilidad de un apagón. Es probable que el mecanismo que causó la grieta en primer lugar todavía esté presente, lo que significa que solo se espera que la grieta empeore con el tiempo. Si una llama incontrolada incide en los componentes de acero al carbono, existe la posibilidad de que se produzca un fallo estructural o una pérdida de contención del componente.
Escenario 2: La tubería de combustible falló y la presión de combustible del piloto no se puede mantener. (Se requiere una presión del piloto por debajo del mínimo para mantener la llama en las puntas del piloto).
La pérdida de presión de combustible del piloto significa la pérdida de pilotos. Existe un alto potencial de que la llama salga de la llama principal. La instalación puede tomar inmediatamente los siguientes pasos para reducir la probabilidad de pérdida de la llama principal.
- Aumente el flujo de gas combustible a la antorcha. Tener una llama principal fuerte es la mejor defensa contra la pérdida de la llama principal cuando los pilotos no están disponibles. El caudal debe ser suficiente para producir una llama fácilmente visible en la descarga de la punta de la antorcha.
- El gas combustible se puede enviar a través de una o más líneas de generador de frente de llama (FFG) a un piloto o pilotos. Este gas puede ser encendido por la llama principal, pero es posible que no se encienda si el piloto está contra el viento. Los pilotos de antorcha avanzados suelen incluir un conjunto mezclador que produce una llama estable y premezclada. Las llamas producidas por la tubería FFG son llamas de difusión que son menos estables que un piloto premezclado y es más probable que se extingan por el viento. Las llamas producidas por el sistema FFG a menudo no pueden ser detectadas por los termopares piloto, ya que la combustión se produce fuera del parabrisas piloto. Si se inyecta combustible en más de una línea FFG, se debe tener cuidado para evitar crear el efecto de tubo en "U". El efecto de tubo en "U" ocurre cuando un sistema de tuberías tiene dos descargas que están conectadas a una elevación más baja (es decir, justo aguas abajo de la cámara de encendido FFG). Un flujo bajo de gas más ligero que el aire a través de un tubo en "U" tenderá a fluir por una sola salida, mientras que la otra salida tiene aire que fluye hacia la tubería. Esto puede generar una mezcla inflamable de combustible/aire que puede retroceder al lugar donde se mezcla el combustible/aire.
- Se puede enviar una combinación de combustible y aire a través de una línea FFG. El envío de una mezcla de combustible/aire a través de la línea FFG puede dar como resultado una llama premezclada que es más estable que una llama de difusión. Se debe tener cuidado para garantizar que la velocidad de la mezcla de combustible y aire sea mayor que la velocidad de la llama turbulenta de la mezcla. Si la velocidad en la línea FFG es demasiado baja, la llama puede retroceder hacia la línea FFG, convirtiéndose potencialmente en una detonación. Para una línea FFG de 1" y combustible de gas natural, John Zink recomienda un mínimo de 50 SCFH de combustible y 475 SCFH de aire que produce una velocidad de línea superior a 24 pies/s, que es más de 15 veces la velocidad máxima de la llama laminar del metano y no debe retroceder.
- Se debe tener especial cuidado al enviar material inerte (por ejemplo, nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua) a la antorcha. Asegúrese de enriquecer cualquier material inerte lo suficiente como para garantizar una llama estable. Si la antorcha mantiene automáticamente un valor calorífico neto de la zona de combustión (NHVcz), el punto de ajuste mínimo de NHVCZ se puede aumentar para mejorar la estabilidad de la llama principal. Si el instrumento utilizado para medir el valor calorífico del gas de ventilación tiene un tiempo de respuesta lento, como un cromatógrafo de gases, el beneficio de aumentar el punto de ajuste NHVcz aumenta
- Si la antorcha es asistida por aire o vapor, se debe tener cuidado para evitar asistir en exceso a la antorcha. La probabilidad de que se extinga una bengala con exceso de asistencia es mayor que una bengala que opere en el punto de humo insipiente.
- Una vez que se establezca una llama principal estable, apague el gas piloto para evitar la ventilación del gas combustible o una llama incontrolada.
Se pueden tomar medidas adicionales, pero requiere tiempo para movilizarse.
- Instale pilotos temporales. Algunos proveedores tienen pilotos de gancho temporales que se enganchan en la parte superior de la punta de la bengala y se pueden instalar en una antorcha en funcionamiento.
- Alquile una bengala de John Zink y desvíe el gas de ventilación al alquiler. Una vez desviado, apague la antorcha dañada y repare.
- Instala un detector de llamas IR como el PilotEye de John Zink. Un dispositivo de este tipo proporcionará información a los operadores de que hay una llama presente y una alarma si se produce una llama. Existen otras tecnologías de monitoreo óptico de llamaradas que pueden proporcionar avisos de apagado de llamas y/o imágenes infrarrojas de la llamarada.
Escenario 3: Los pilotos están fuera y la llama principal está apagada.
La pérdida de la llama principal significa que la antorcha está ventilando el gas de ventilación. Siga los siguientes pasos inmediatamente para volver a encender la llama principal.
Asegúrese de que haya un flujo razonable de gas rico que fluya hacia la antorcha. (Se debe usar gas que sea más liviano que el aire. Si el gas que fluye hacia la antorcha es más pesado que el aire, podría caer a grado y producir una mezcla explosiva). Use métodos de encendido piloto para tratar de encender la llama principal.
- Envía bolas de fuego a través de la FFG. Lo ideal es enviar las bolas de fuego a través de los pilotos que están a sotavento o a favor de la punta de la bengala. Es posible que una bola de fuego a través de un piloto contra el viento no encienda la llama principal (depende de la velocidad del viento y el caudal de gas combustible a la antorcha). Asegúrese de que haya tiempo suficiente para que la mezcla de combustible/aire llene completamente la línea FFG antes de encenderse.
- Si los pilotos están equipados con encendido John Zink InstaFire® (alto voltaje), encienda todos los interruptores InstaFire® Man/Off/Auto de Auto a Apagado y luego de nuevo a Automático. Esto reinicia el temporizador de encendido, lo que hace que InstaFire® genere una chispa de alto voltaje dentro del parabrisas de cada piloto. Si hay una mezcla de combustible/aire en el mismo lugar que la chispa, Es probable que la llama principal se encienda. (Esta acción se puede realizar mientras se espera a que se llene una línea FFG).
- Si se dispone de una escopeta con proyectiles incendiarios o una pistola de bengalas, se puede utilizar cualquiera de ellas para encender la llama principal. Cuanto mayor sea el volumen de gas combustible que fluye hacia la antorcha, mayor será la probabilidad de ignición. Se debe tener cuidado de planificar la ubicación del tirador para evitar lesiones si hay una ignición brusca. Se deben tomar todas las precauciones de seguridad apropiadas cuando se utilizan dispositivos incendiarios dentro de una instalación en funcionamiento.
- En el pasado, el uso de una flecha en llamas se ha utilizado para encender una bengala. Si se utiliza este enfoque, se debe tener cuidado de planificar la ubicación del tirador para evitar lesiones si hay una ignición brusca. También planifique el regreso de la flecha a la tierra para evitar lesiones o daños. Se deben tomar todas las precauciones de seguridad apropiadas cuando se utilizan dispositivos incendiarios dentro de una instalación en funcionamiento.
- Una vez que se establezca una llama principal estable, apague el gas piloto para evitar la ventilación del gas combustible o una llama incontrolada.
Cómo mejorar la confiabilidad
Lo siguiente puede mejorar la confiabilidad del piloto.
- Utilice personal experimentado y competente para la instalación de antorchas.
- Instale una línea de gas piloto individual para cada piloto sin un colector de gas piloto. La falla de la tubería a un solo piloto no afectará la operación de los otros pilotos. Las líneas individuales también permiten el aislamiento de una línea dañada para evitar la ventilación de gas combustible o una llama incontrolada. Una tubería de 1/2" (12 mm) es suficiente para suministrar gas a un solo piloto, pero se pueden usar tamaños más grandes para aumentar la rigidez o la resistencia de la tubería.
- líneas de gas piloto de acero inoxidable en lugar de acero al carbono. Para ubicaciones costeras o en alta mar, se recomienda 316 SS. Para la mayoría de las otras ubicaciones, se recomienda 304 SS. Si el sitio es consciente de un ambiente corrosivo alrededor de la chimenea de antorchas que haría que 316 SS o 304 SS sea una mala elección, use acero adecuado para el sitio. El acero inoxidable no se corroe tan rápidamente como el acero al carbono y es más fuerte que el acero al carbono a temperaturas elevadas. El acero inoxidable también produce menos incrustaciones internas que el acero al carbono, lo que resulta en una menor probabilidad de obstrucción del piloto debido a los desechos internos.
- Utilice accesorios de soldadura por encastre tanto como sea posible para la tubería de combustible piloto. Cuantas menos bridas y conexiones roscadas, menor será la probabilidad de que se forme una fuga.
- Asegúrese de que todas las conexiones (bridas, uniones, conexiones roscadas, etc.) estén correctamente apretadas para que no se aflojen con el tiempo debido a la vibración. Se recomienda colocar una doble tuerca en las conexiones bridadas. Las conexiones/aprietes incorrectos son uno de los errores de instalación más comunes que observa el personal de John Zink.
- Asegúrese de que el soporte adecuado de las tuberías de combustible y FFG esté en buen estado. Colgar largos tramos de tubería de combustible del piloto ha resultado en mezcladores rotos que hacen que el piloto no funcione.
- Asegúrese de que la tubería de combustible piloto pueda acomodar la expansión térmica de la pila, la tubería de combustible piloto o ambas. Una configuración de tubería inflexible que no puede acomodar la expansión térmica estresará los componentes. En el mejor de los casos, la tubería puede deformarse sin romperse. En el peor de los casos, la tubería puede agrietarse/romperse o el mezclador piloto puede fallar. Uno de los errores de instalación más comunes es un margen insuficiente para la expansión térmica. Esto puede ocurrir cuando el contratista de la instalación fuerza las tuberías de gas combustible y deja las tuberías en un estado de estrés.
- Durante la instalación, purga todas las tuberías de combustible para eliminar cualquier residuo que haya entrado en la tubería. Si se usa agua para lavar la tubería, se debe tener cuidado de asegurarse de que se elimine toda el agua antes de cerrar el sistema. El agua restante podría congelarse y taponar los orificios del piloto durante el clima frío.
- Si el sitio experimenta condiciones de congelación, toda el agua debe eliminarse del gas combustible. Por ejemplo, en algunos lugares muy fríos las burbujas de gas combustible piloto a través del metanol líquido. Esto elimina el agua del gas combustible del piloto y evita la congelación en el orificio del piloto.
- Instale un filtro en Y del tamaño adecuado justo antes del orificio piloto (estándar John Zink). Este filtro es una última línea de defensa contra el bloqueo del orificio por residuos.
- Instale reguladores paralelos y filtros con válvulas de bloqueo manual a nivel que permitan el mantenimiento de esos dispositivos sin interrumpir el flujo de combustible a los pilotos. Los filtros deben estar aguas arriba de los reguladores para proteger el orificio del regulador.
- No instale válvulas de bloqueo automatizadas en tuberías piloto de gas combustible. Una falla eléctrica, una falla de aire comprimido o una falla lógica podrían cortar el combustible de los pilotos de antorcha durante un momento crítico en la instalación.
- Tenga una fuente de combustible alternativa si el suministro principal de gas combustible no es confiable. El propano se ha utilizado como combustible de respaldo y/o de arranque para muchas instalaciones. Un piloto John Zink diseñado para operar con gas natural puede operar con propano a una presión de combustible más baja. Esto hace que el control del combustible de respaldo sea simple, ya que solo requiere reguladores adicionales con un punto de ajuste más bajo.
- Es una buena práctica que los operadores se entrenen de forma rutinaria en el funcionamiento de la FFG si hay una instalada. Los pilotos de bengala son altamente confiables y pueden pasar años sin la necesidad de encender los pilotos usando la FFG. Un operador que no esté familiarizado con el funcionamiento de la FFG es más probable que cometa errores al operar la FFG en modo manual durante una situación estresante.
- Instale uno o más pilotos retráctiles. Un piloto retráctil permite la reparación/reemplazo del piloto, los termopares, la manguera de suministro de combustible y el cableado, todo mientras una antorcha está en servicio.
- Los componentes condensables en el gas combustible pueden hacer que el orificio piloto se obstruya o que el caudal de combustible hacia el piloto fluctúe. Diseñe la tubería de gas piloto para evitar puntos bajos, de modo que cualquier combustible libre de condensado drene a un volumen de recolección de condensado diseñado. El trazado de calor de la línea de gas piloto puede ser necesario para evitar un gran porcentaje de condensación de combustible,
- lo que puede suceder si se usa un combustible pesado como el propano en un ambiente frío.
- Los mezcladores piloto pueden obstruirse con hielo (escarcha) cuando la temperatura ambiente está cerca del punto de congelación y la atmósfera es húmeda. La proximidad a una columna de vapor de una torre de enfriamiento también puede crear condiciones que permitan la formación de escarcha. Si la escarcha, el piloto debe estar equipado con calentadores antiescarcha para mantener los mezcladores libres de hielo.
Conclusiones
Los pilotos sanos son fundamentales para un buen funcionamiento de las bengalas. Si se produce una falla, hay pasos que se pueden tomar para reducir la probabilidad de que se apague. La operación de bengalas con pilotos comprometidos tiene un mayor riesgo y requiere una estrecha supervisión y control. Un cierre no planificado de una instalación es costoso y podría costar millones de dólares. Un diseño cuidadoso y buenas prácticas de instalación pueden reducir la probabilidad de falla del piloto. Como dice el viejo refrán, más vale prevenir que curar.
