Seguridad en la instalación y uso de manómetros de presión

Transcripción

1 Seguridad en la instalación y uso de manómetros de presión

2 Introducción La seguridad es una consideración muy importante en la selección, instalación y uso de manómetros de presión. Una falla en la evaluación apropiada del manómetro y en la prevención contra ciertos riesgos puede resultar en consecuencias desde inconvenientes menores hasta la pérdida de vidas y daños severos a las instalaciones.

3 Lineamientos generales de seguridad Tipo de conexión: Las roscas utilizadas en la conexión, para presiones hasta de 20,000 psi, son usualmente 1/8-27, ¼ - 18 y ½ - 14, NPT, rosca interna o externa American National Standard, de acuerdo a ANSI/ASME B Tamaño nominal NPT 1 / 16 " ⅛" ¼" ⅜" ½" ¾" 1" Diámetro Externo Cuerdas por pulgada Paso de la cuerda 7.94 mm / " mm / 0.405" mm / 0.540" mm / 0.675" mm / 0.840" mm / 1.050" mm / 1.315" 11½

4 Lineamientos generales de seguridad Instalación: - La localización de la conexión determina el tipo de instalación del manómetro; conexión inferior y conexión posterior. - La instalación de un manómetro en una posición distinta a la de diseño y a la que fue calibrado, puede afectar su exactitud. La posición normal de calibración es vertical hacia arriba. - Los manómetros pueden descalibrarse en el transporte, por lo que se recomienda su verificación antes de su uso para asegurar su conformidad a la norma.

5 Lineamientos generales de seguridad Instalación: - En la instalación se debe de asegurar que el manómetro este libre de esfuerzos mecánicos debidos a tensiones en las tuberías. - Al instalar, utilice una llave adecuada sujetando siempre en la conexión. Nunca debe sujetarse la caja para roscar y apretar; esto puede ocasionar desajustes y daños en el mecanismo interior.

6 Lineamientos generales de seguridad Instalación: - En aplicaciones donde existan vibraciones muy severas, se debe considerar la posibilidad de falla de la conexión o de la misma tubería, causada por la masa vibratoria del manómetro. Una rosca mas grande o un material más resistente pudiera ser necesario.

7 Sistemas potencialmente peligrosos Existen condiciones especificas de servicio en donde los riesgos para los manómetros de presión son conocidos, algunas de las cuales se indican a continuación: 1.- Sistemas de gases comprimidos. 2.- Sistemas de oxígeno. 3.- Sistemas conteniendo hidrógeno. 4.- Sistemas de fluidos corrosivos. 5.- Sistemas conteniendo alguna mezcla explosiva o flamable.

8 Sistemas potencialmente peligrosos 6.- Sistemas de vapor. 7.- Sistemas de presión inestables. Caldera de vapor 8.- Sistemas donde altas sobre presiones pueden ser aplicadas accidentalmente. 9.- Sistemas donde la ínter cambiabilidad de los manómetros puede resultar en contaminación interna peligrosa o donde un manómetro para baja presión puede ser instalado en una fuente de alta presión.

9 Sistemas potencialmente peligrosos 10.- Sistemas conteniendo fluidos tóxicos o radiactivos Sistemas instalados en ambientes peligrosos. - Cuando los manómetros son usados en contacto con fluidos que tienen efectos corrosivos o son radiactivos, pueden presentarse fenómenos destructivos.

10 Sistemas potencialmente peligrosos - Fuego o explosiones en un sistema de presión pueden causar falla del elemento elástico con efectos muy violentos, aún al punto de desintegrar o fundir el manómetro. - Estos efectos pueden producirse cuando la falla ocurre debido a lo siguiente: - Ampollamiento por hidrógeno, - Contaminación de un gas comprimido, - Formación de acetiluros,

11 Sistemas potencialmente peligrosos - Fusión de las uniones soldadas por vapor u otra fuente de calor, - Corrosión, -Fatiga, - Por presencia de choques mecánicos, y - Vibración excesiva.

12 Modos de falla del elemento elástico La causa primaria de falla en los manómetros es la selección incorrecta y el abuso del instrumento. La falla puede manifestarse como: 1.- Pérdida de exactitud. 2.- Bloqueo del puerto de presión o daño al mecanismo interno, de manera que no hay lectura cuando la presión esta aplicada o hay lectura cuando no Hay presión aplicada.

13 Modos de falla del elemento elástico 3.- Una fuga en las partes conteniendo presión. 4.- Una fisura o falla por fatiga en el bourdon. 5.- Reventamiento del bourdon por una sobre presión. 6.- Una explosión debida a una reacción química por una contaminación del fluido.

14 Modos de falla del elemento elástico Hay cuatro modos básicos de falla del elemento elástico de un manómetro: - Falla debida a la fatiga, - Falla debida a la aplicación de sobre presión, - Falla por corrosión, y - Falla por explosión debida a una reacción química dentro del elemento.

15 Modos de falla del elemento elástico - Falla por fatiga; Generalmente ocurre a lo largo de una sección en donde se concentran los esfuerzos. Aparece como una pequeña fisura que se propaga a lo largo de la sección. Estas fallas son más críticas cuando el medio es gas que cuando se trata de medio líquido. Usualmente el fluido se libera lentamente a la caja por lo que esta requiere contar con un tapón de alivio de presión.

16 Modos de falla del elemento elástico Sin embargo, en rangos de alta presión donde el punto de cedencia del material se acerca a la resistencia última, una falla por explosión puede generarse. En manómetros considerados para gases comprimidos, se debe considerar el uso de un restrictor de presión. Un restrictor de presión colocado en la conexión de entrada, reducirá el incremento súbito de la presión y restringirá la entrada del flujo del fluido al interior del tubo bourdon y por tanto, a la apertura generada por la falla.

17 Modos de falla del elemento elástico - Falla por sobre presión; Es causada por la aplicación de una presión interna mayor que el limite especificado para el elemento elástico. Puede ocurrir cuando un manómetro de baja presión es instalado en un puerto de alta presión. Estas fallas son más críticas cuando el medio es gas que cuando se trata de medio líquido. Los efectos de estas fallas son impredecibles y pueden causar que las partes sean expulsadas en todas direcciones.

18 Modos de falla del elemento elástico Cajas con tapón de desfogue no siempre retienen las partes expulsadas por la falla. Un restrictor de presión no reducirá el efecto inmediato de la falla pero ayudará al control del fluido y reducirá efectos secundarios. Las cajas de frente sólido con tapón de desfogue posterior reducen la posibilidad de que las partes sean proyectadas hacía el frente en caso de una falla. El material de la mirilla por si sólo no provee una adecuada protección; puede incluso, convertirse en un componente peligroso.

19 Modos de falla del elemento elástico - Falla por corrosión; Ocurre cuando el elemento elástico ha sido debilitado por el ataque de químicos corrosivos presentes en el fluido o en el ambiente. La falla puede ocurrir como una fuga puntual a través de la pared del bourdon o falla por concentración de esfuerzos debido al deterioro o ampollamiento del material. Un sello químico debe ser considerado cuando se trata de fluidos que pueden tener un efecto corrosivo en el elemento elástico.

20 Modos de falla del elemento elástico - Falla por explosión; La falla por explosión es causada por la liberación de una energía explosiva generada por una reacción química. El caso típico es cuando ocurre una compresión adiabática de oxígeno en presencia de hidrocarburos.

21 Recomendaciones de seguridad - Presión de operación; La presión de operación debe estar siempre limitada al 75% del rango máximo del manómetro. Una buena regla es seleccionar un manómetro con un rango de dos veces la presión de operación. No deberán aplicarse al manómetro presiones en exceso del alcance máximo de la escala que puedan causar cambios en la calibración, daños al elemento elástico y al mecanismo interior y fatiga y falla del elemento elástico.

22 Recomendaciones de seguridad - Compatibilidad de los materiales; El elemento elástico trabaja bajo condiciones de alto esfuerzo, por lo que debe ser seleccionado cuidadosamente verificando su compatibilidad con los fluidos a medir. Ningún material esta completamente libre de algún tipo de ataque químico. El potencial del ataque químico se establece por varios factores, incluyendo la concentración del fluido, la temperatura y la contaminación del medio.

23 Recomendaciones de seguridad La capacidad del elemento elástico esta influenciada por su diseño, método de fabricación y método de soldadura en sus partes. Los métodos comunes de soldadura son la soldadura suave, soldadura de plata y soldadura eléctrica. La uniones pueden ser afectadas por la temperatura, esfuerzos y el medio si este es corrosivo.

24 Recomendaciones de seguridad - Temperatura de operación; La temperatura a la cual estará expuesto el manómetro debe ser considerada. Altas temperaturas ocasionan pérdida de exactitud en las lecturas. No deberá someterse al manómetro a temperaturas que puedan deformar sus componentes o afectar la resistencia de las uniones soldadas.

25 Recomendaciones de seguridad -Cajas; Es generalmente aceptado que una caja de frente sólido reducirá la posibilidad de que las partes sean proyectadas hacia el frente en caso de una falla del elemento elástico. Una excepción es la falla por explosión.

26 Recomendaciones de seguridad - Manómetros llenos de líquido; Es práctica general utilizar glicerina o silicón como líquidos para llenar manómetros. Sin embargo, estos fluidos pueden no ser adecuados para todas las aplicaciones. Ambos deben ser evitados donde se utilicen fluidos fuertemente oxidantes, incluyendo pero no limitado a: oxígeno, cloro, ácido nítrico y peroxido de hidrógeno. Estos materiales pueden combinarse explosivamente con el líquido de llenado, causando daños a personas e instalaciones.

27 Recomendaciones de seguridad - Restrictor de presión; Colocar un restrictor entre la conexión de entrada y el elemento elástico no reducirá el efecto inmediato de falla pero ayudará a controlar el flujo del escape del fluido después de la ruptura y reducirá los efectos secundarios.

28 Recomendaciones de seguridad - Condiciones de riesgos conocidos; - Manómetros para oxígeno: Estos manómetros deben estar completamente desengrasados e identificados con una leyenda o etiqueta que indique Uso oxígeno y No use aceite en color rojo. - Manómetros para amoniaco: Deben estar fabricados con un material compatible y que resista los efectos corrosivos del amoniaco. No se debe usar latón para la conexión ni bronce fosforado o cobre berilio para el elemento elástico.

29 Recomendaciones de seguridad - Condiciones de riesgos conocidos; - Manómetros para Acetileno: Estos manómetros deben estar construidos con materiales compatibles con el acetileno. Su rango de trabajo no debe sobrepasar de 1 kg/cm2 y por encima de esta presión se debe indicar una franja roja de precaución. - Manómetros para uso químico (fluidos corrosivos o de alta viscosidad): Deben estar construidos con materiales compatibles y equipados con un sello químico que ayude a minimizar los riesgos y el daño potencial de una falla.

30 Recomendaciones de seguridad - Reutilización de manómetros de presión; No se recomienda que los manómetros sean cambiados de una aplicación a otra; hacer esto puede ocasionar graves riesgos debido entre otros, a: incompatibilidad química, contaminación del fluido, explosión, fatiga en el elemento elástico y corrosión presente. Cuando sea necesario reutilizar un manómetro, se debe poner extremo cuidado en los puntos mencionados.

31 Factores a ser considerados - Presión de operación; No operar continuamente un manómetro a más del 75% del rango, especialmente en rangos superiores a 70 kg/cm2 (1000 psi); la operación continua a la máxima escala resultará en fatiga temprana y subsiguiente ruptura Kg/cm 2 Presión 28 Límite de operación general= 75% del rango para 28 Kg/cm 2 es 21 Kg/cm2

32 Factores a ser considerados - Materiales; Asegurarse que los materiales que contienen la presión son compatibles con el fluido. Normalmente se utilizan aleaciones de cobre (latón, bronce, etc.) que pueden estar sujetas a corrosión por esfuerzos o ataque químico. Los bourdones tienen paredes muy delgadas, por lo que se debe considerar la relación de corrosión del material.

33 Factores a ser considerados - Presión cíclica y vibración; Un continuo movimiento del puntero causará excesivo desgaste del mecanismo, pérdida de exactitud y fatiga del bourdon. Si esto es debido a vibración mecánica, el manómetro deberá instalarse en una superficie fija y conectarse a la presión por medio de un tubing. Si es debido a una presión pulsante, se debe considerar utilizar un amortiguador o restrictor de presión.

34 Factores a ser considerados - Fatiga; Como cualquier resorte, el bourdon fallará después de un uso prolongado en ciclos de presión. Se deben tomar precauciones para contener y controlar la liberación de presión de una manera segura.

35 Factores a ser considerados -Uso en oxígeno; Los manómetros para uso en oxígeno, así como el equipo en donde se va a instalar (regulador de presión, válvulas, cilindros, etc.) deben estar completamente libres de aceites y grasas. La compresión adiabática en presencia de oxígeno puede crear una alta temperatura, la cual ocasionará la ignición de cualquier elemento contaminante, causando una violenta explosión.

36 Factores a ser considerados Para reducir los riesgos de una compresión adiabática, cuando la válvula de oxígeno se abra para admitir la entrada de presión al regulador y al manómetro, la válvula deberá ser abierta muy lentamente para permitir el incremento gradual de la presión.

37 Factores a ser considerados -Venteo de cajas; Los dispositivos de venteo provistos en los manómetros, tales como el claro existente entre conexión y caja, tapones de desfogue o diafragmas en la parte superior o posterior, no deben sellarse ni evitarse su funcionamiento. Siempre hay la posibilidad de que el fluido a presión sea admitido en el interior de la caja como resultado de una fuga o falla del bourdon. Tapón de venteo Si esto ocurre, la presión será desfogada del interior protegiendo al instrumento de una ruptura violenta.

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