Se denomina estación al conjunto formado por el recinto, el skid, la puesta a tierra y la válvula actuada (en donde corresponda).
Tipos de Estaciones
Esta se ha clasificado de acuerdo con el cliente a suministrar, por lo que tenemos: a) Comerciales: Aplicable para cualquiera de las siguientes consideraciones:
Todos los clientes comerciales que requieran conectarse a las redes de distribución de MAPO >= 5 Barg. Con necesidad de continuidad de servicio y que requieran una acometida de doble ramal
b) Industriales: Aplicable para cualquiera de las siguientes consideraciones:
Todos los clientes Industriales que requieran conectarse a las redes de distribución (MAPO >= 5 Barg).
c) GNV/GNC: Para clientes en donde su unidad de consumo es un compresor; para este tipo de estaciones se requiere la existencia de una válvula esférica bridada de corte con actuador neumático.
d) Paquetizados: Solo para equipos considerados de fábrica, en el cual una sola unidad aislada contiene Skid, válvula esférica bridada actuada y unidad de compresión.
Consideraciones de diseño a) Recinto:
Edificación civil en la que se albergará al skid. También puede albergar a la válvula actuada, se tiene los siguientes tipos de recinto:
• Recintos cerrados:
Las cimentaciones para la estación de Regulación y Medición “ERM”, son de concreto armado f’c=210 kg/cm2, Acero fy=4200 kg/cm2. Las dimensiones se muestran en los planos correspondientes. Los elementos que conforman el concreto deberán cumplir con una de las siguientes especificaciones:
o “Standard Specifications for Portland Cement” ASTM C150 o “Blended Hydraulics Cements” ASTM C595
Los agregados deberán de cumplir los requerimientos de las “Standard Specifications for Concrete Aggregates” ASTM C33 y consistirán en arena o grava natural, piedra partida u otro material químicamente inerte. El tamaño máximo de los agregados no deberá ser mayor que 1/5 de la menor dimensión del elemento estructural y no más grande que ¾ de la menor separación entre dos barras individuales de armadura. El piso será de losa armada, paredes de ladrillo o concreto, techo aligerado o de losa armada, acabado superficial frotachado. La puerta será en carpintería metálica con ventilación tanto superior como inferior. Las puertas que tengan acceso a la calle serán de construcción anti-vandalismo. Estos se encuentran construidos de acuerdo con el plano tipo de la especificación técnica “Guía para la Especificación Técnica del Diseño, Construcción e Instalación de Acometidas (G-DRD-001)” y serán ubicados en el límite de propiedad y con las puertas de ingreso hacia la vía pública.
Muro con resistencia al fuego con paredes de ladrillo de mampostería con un espesor mínimo de 0.30 m revocada con hidrófugo y pintada interiormente con latex y/o concreto armado con espesor mínimo de 10 cm. La cubierta será de material incombustible, cumpliendo con los estándares según lo indicado en el Reglamento Nacional de Edificaciones – Capitulo III Articulo 42, para una resistencia al fuego de 4 horas.
Nota: Solo en los casos donde peligra la seguridad de la estación, se analizará la posibilidad de que posea solamente puertas interiores para lo cual deberá tener fácil acceso y una zona de estacionamiento a disposición de Cálidda.
Para el caso de recintos de suministros de GNV /GNC ubicados en el segundo nivel, deberá instalarse una válvula actuada en el primer nivel; ésta deberá estar ubicada siguiendo los mismos criterios de distancias mínimas de seguridad del recinto del skid. Para casos de recintos que se encuentren por nivel superior a primer piso, se deberá verificar, por parte del cliente, con un análisis estructural la resistencia de este.
• Recintos Paquetizados:
Perteneciente a la estructura propia del paquete y de fábrica. El paquete poseerá un cerco de acuerdo con las especificaciones de seguridad del fabricante y de la normativa aplicable. Cabe destacar que el equipo no puede ser operado con las puertas abiertas
o mal cerradas. El equipo paquetizado deberá tener Certificado de inspección durante el proceso de fabricación que incluya el puente de medición, emitido por un ente de control independiente, el cual contendrá los certificados de ensayos END realizados (gammagrafía, líquidos o tintas penetrantes), pruebas hidráulicas de resistencia y prueba de hermeticidad final. Las uniones soldadas de la parte en alta presión de la estación deberán tener inspección END al 100%.
b) Válvula Actuada:
El skid destinado para clientes GNV y GNC contará con una válvula de cierre automático, ubicada aguas arriba del skid, de acuerdo con lo establecido en la NTP. 111.019, la cual será accionada mediante un actuador neumático de simple efecto y una válvula solenoide de 3 vías con bobina a prueba de explosión de acuerdo con lo establecido para instalaciones eléctricas en zonas clasificadas como Clase I División II por el código eléctrico nacional. Esta válvula estará enclavada con el sistema de paradas de emergencia de la estación y cortará el suministro de gas ante la activación de cualquier pulsador de parada de emergencia.
El accionamiento neumático será por medio de la presión del gas natural si el suministro de la red es mayor a 5 barg y de una línea externa de presión de aire (propia del cliente) cuando el suministro de la red es menor a 5 barg.
En caso de que el Recinto este ubicado en un segundo piso o posea un Accesorio de Ingreso a la Estación (AEI) cuya longitud sea mayor a 20 m, la instalación de la Válvula Actuada se ubicará en el primer piso, lo más cercano al límite de propiedad y de la Válvula de Servicio, a una altura de 1.40 m y cuyas consideraciones de ubicación serán las mismas que las del recinto (ver: Acta de Ubicación de Recinto de GNV). La válvula actuada deberá tener protección mecánica y estar ubicada en un lugar seguro de posibles colisiones.
La selección del actuador será realizada tomando en cuenta estos parámetros: • Presión de línea. - Ejemplo: Pmáx=10 barg Pmin=05 barg Pdiseño=19 barg
• Torque de Válvula. - Se obtiene por tabla de fabricante, indicado para sustancias gaseosas, seleccionándose con una presión diferencial igual a la Presión de diseño. Si la tabla de selección es indicada solo para sustancias líquidas, para obtener el torque en sustancias gaseosas se deberá multiplicar el torque obtenido por factor 1.3.
• Torque de diseño. -Se multiplicará el torque de la Válvula por el factor de diseño de 1.3. • Torque del actuador. - Se deberá tener en cuenta el torque del resorte sin compresión
(torque Resorte a 0°) y torque del pistón al final de la Carrera (torque de Pistón 90°) el cual se deberá actuar con una Presión Regulada de 5 barg.
• Requisitos. -
Torque Actuador 0° > Torque de Diseño Torque Actuador 90° > Torque de Diseño
• Componentes. - El sistema de la válvula actuada está conformado por: o Válvula de bola: Paso Reducido - Diseño API6D
o Actuador Neumático de Simple efecto
o Válvula Integral de Bloqueo y Purga: DN ¼” NPT o Conector Dieléctrico 1/4"OD x 1/4"OD
o Tubing de instrumentación de 1/4" OD y accesorios. o Piloto de Regulación: P salida: 0-8 bar; P regulada: 5 barg o Válvula solenoide 3/2 APE: Pmáx: 12 barg
o Manómetro: 0 - 10 barg (Incorporado al regulador - opcional) o Copla roscada DN 1/4"
Ver Anexo 10, Plano Tipo de Válvula Actuada.
c) Skid:
El Skid tiene la finalidad de filtrar el gas natural proveniente de la red de distribución mediante el uso de filtros, regular la presión de línea (opcional) mediante una válvula reguladora y adicionalmente de medir el caudal de Gas Natural que pasa a través del medidor fiscal, con el cual se facturará al cliente consumidor de Gas Natural.
Para el dimensionamiento del Skid se considerará un diseño con una capacidad que deberá estar en el rango del consumo máximo y mínimo de lo solicitado por el cliente, y cuya capacidad máxima debe ser mayor o igual a lo solicitado en la Respuesta de Solicitud de Factibilidad de Suministro (RSFS) emitida al del cliente por Cálidda.
• Componentes. - El Skid está conformado por:
o Tuberías y accesorios (Bridas, Reducciones, Coplas, etc). o Válvula de Bola y Mariposa.
o Válvula de bloqueo y purga
o Juntas Espirometálicas y dieléctricas.
o Tubing de instrumentación 1/4" OD y accesorios. o Manómetros
o Válvula Reguladora de Presión.
o Válvula de Bloqueo (opcional que esté incorporado a la Válvula reguladora). o Válvula de Alivio por sobrepresión.
o Medidor Rotativo o Turbina.
o Filtro (Carcasa y Elemento Filtrante)
• Parámetros de Diseño
o Determinación del espesor de las paredes de tubería. - Se hará de acuerdo con ASME B31.8 – Ultima version (841.11 Steel Pipe Design Formula). El método aceptado para la determinación del espesor de las paredes de un ducto es la fórmula de Barlow,
t = P* D 2 * S * F * E * T
donde:
t: espesor nominal de pared (mm) P: presión de diseño (kPa) D: diámetro exterior (mm)
S: resistencia mínima especificada (kPa) F: factor de diseño
E: factor de unión longitudinal T: factor de temperatura
Los valores de S, E y T serán obtenidos según Norma ASME B31.8 El factor de diseño siempre deberá ser igual a F = 0.3. El espesor mínimo de la tubería debe ser Sch40.
Se establece para el dimensionamiento de las tuberías, que las mismas transporten el caudal requerido por los equipos, incluyendo las futuras ampliaciones, teniendo en cuenta ciertas limitaciones en las perdidas de carga y velocidades de circulación. Para gases de media y alta presión, puede emplearse la fórmula de Renouard simplificada:
Donde:
PA: presión absoluta a la entrada del tramo de tubería (kg/cm2). PB: presión absoluta a la salida del tramo de tubería (kg/cm2). ρ : densidad relativa del gas 0.65 (aire ρ =1).
L: longitud de cálculo de la tubería (km).
Q: caudal de gas normal a 15ºC y 760 mmHg (m3/h). D: diámetro interior de la tubería (mm).
Se aclara lo siguiente:
Esta fórmula es válida para presiones en el rango 0 a 4 barg y para Q/D< 150. La longitud de cálculo L será la longitud real del tramo más la longitud equivalente por los accesorios de este.
Para el cálculo de velocidad de circulación del fluido se utilizará la siguiente formula
siendo entonces:
V: velocidad de circulación en m/seg Q: caudal de gas normal (m3/h)
P: presión absoluta de cálculo (kg/cm2) D: diámetro interno de la cañería (mm)
La velocidad deberá ser siempre menor o igual a 25m/s.
Los cálculos se presentarán en una Planilla de Cálculo como sigue: Ver plano de implantación:
Tabla 10: Planilla de cálculo de velocidad y caída de presión
PLANILLO DE CALCULO TRAMO CAUDAL Sm3/h LONGITUD m PRESIONES barg P1 – P2 barg DIAMETRO mm Velocidad m/seg. OBSERVACIONES real Calculo P1 P2 calculo Adaptado
nominal F – G
G – H H – I
Fuente: NTP 111.010
o Selección de Elemento Filtrante. - Para la selección del elemento filtrante se deberá tener las siguientes consideraciones:
− La presión con la que se realizará la selección será la mínima de suministro indicada en la RSFS.
− Velocidad del gas en el elemento filtrante debe ser como máximo 0.3 m/s. − El caudal con el que se realizará la selección será el indicado en la RSFS. − Ver ficha técnica del elemento filtrante.
− Elemento filtrante separador de partículas sólidas de alta permeabilidad especialmente diseñado para el uso en filtración gases
− Medio filtrante: Fibra de polipropileno no tejida − Retención: 5 – 3 y 1 micrón/es
− Temperatura de operación máxima: 70 ºC − Presión diferencial máxima de operación: 1 bar − Presión diferencial de colapso (Rotura): 3 bar − -Sentido de flujo: Externo Interno
La presión diferencial máxima en todo el conjunto del filtro en condiciones de gas limpio deberá ser de 150 mBar, la presión diferencial de colapso del elemento filtrante deberá ser de 1.5 Bar. y la presión diferencial para cambio de elemento filtrante deberá considerarse en 600 mBar
El sentido de filtración a través del elemento filtrante deberá ser de afuera hacia adentro. Asimismo, se deberá identificar mediante una flecha en la carcasa del filtro el sentido del flujo del gas natural
o Cálculo Mecánico de Carcasa de Filtro.
− La fabricación de la carcasa del filtro y de la tapa de apertura, deberán ser de acuerdo con la norma ASME SECCION VIII DIVISION 1. No debe considerarse sobre espesor por corrosión.
− La distancia interna desde la carcasa hasta el elemento filtrante deberá ser de una distancia suficiente que permita un flujo suave del gas hacia el interior del elemento filtrante y nunca será inferior al doble de la sección circular de la
tubería de las conexiones de ingreso o salida. Asimismo, esta distancia deberá permitir el acceso adecuado para las actividades de mantenimiento y recambio de elementos filtrantes. Adicionalmente se debe considerar un espacio prudencial entre juntas soldadas especialmente entre el codo y tubo de salida del flujo de gas, este espaciamiento entre juntas deberá ser mínimo de 1”. − La velocidad del gas en la sección circular entre el elemento filtrante y la
carcaza del filtro no deberá ser superior 15 m/s
− El elemento filtrante deberá apoyarse en una placa metálica de acero de espesor mínimo de 4.5 mm, el cual deberá estar soldada al accesorio de salida del filtro en toda su circunferencia de manera continua. Así mismo se deberá considerar esta misma placa para la sujeción superior del elemento filtrante. − Los elementos filtrantes deberán estar sujetos a la carcasa del filtro mediante
un conjunto de varilla roscada más arandela plana y tuerca mariposa de diámetro adecuada.
− Cada filtro deberá tener cuplas con válvula roscadas NPT para las siguientes conexiones: Conexión de Ø1/4” en cada tubería de conexión para la toma de presión diferencial, Conexión de Ø1/2” para el drenaje y purga del filtro.
Consideraciones de Control para fabricación a) Control dimensional
Se debe de revisar los cumplimientos de dimensionamiento según los planos constructivos aprobados en expediente ERM-1, verificando que las dimensiones de los carretes y spool que conforman la ERM se encuentren dentro de los parámetros de aceptación de tolerancias.
b) Ensayos no destructivos
Los trabajos de soldadura serán realizados por personal calificado el cual deberá contar con la Calificación u homologación de acuerdo con los WPS a aplicar, Se deberá presentar copia de los certificados de calificación de los soldadores que intervendrán en la fabricación de la ERM.
Se deberá presentar copia de las Especificaciones de Procedimiento de soldadura (WPS) a utilizar y copia de los Registros de Calificación de cada uno de los Procedimientos (PQR), avalados por una entidad reconocida, y validados por el Calidda.
Se presentará copia de los procedimientos de ensayos no destructivos a aplicar (gamagrafiado, líquidos o tintas penetrantes, ultrasonido, etc.).
Se presentará copia de los certificados de calificación del personal que evaluará los END.
c) Pruebas de resistencia
Luego de realizados los ensayos no destructivos y con la aprobación de estos se debe realizar a las ERM, las pruebas de resistencia la cual pudiese ser hidrostático o neumática empleando para este fin una presión de prueba mayor o igual al 1.5 veces la presión de diseño, durante un periodo no menor de 04 horas, dichas pruebas deberán ser realizadas en presencia de un representante de la empresa certificadora registrada en el Indecopi, la cual validara la misma mediante registro correspondiente.
d) Control de Pintura.
Se deberá tener en consideración el realizar un correcto procedimiento de limpieza, arenado y recubrimiento de las piezas fabricadas que forman parte de la ERM, siguiendo los procedimientos correspondientes presentados por cada instalador y validados por la supervisión.
• Esquema de colores:
o Tuberías de Gas: Amarillo Ral 1004 o similar.
o Válvulas esféricas y mariposas: Amarillo Ral 1004 o similar. o Skid de soporte: Verde Ral 6002 o similar.
o Filtros: Blanco Ral 9010 o similar.
o Accionamiento de Válvulas: Negro Esmalte sintético o similar. o Válvulas de seguridad: Amarillo Ral 1004 o similar.
e) Prueba de hermeticidad
Luego de realizados los ensayos no destructivos y con la aprobación de estos se debe realizar a las ERM, las pruebas de resistencia la cual pudiese ser hidrostático o neumática empleando para este fin una presión de prueba mayor o igual al 1.5 veces la presión de diseño, durante un periodo no menor de 02 horas, dichas pruebas deberán ser realizadas en presencia de un representante de la empresa certificadora registrada en el Indecopi, la cual validara la misma mediante registro correspondiente
Planos Tipo
a) Según Guía para la Especificación Técnica del Diseño, Construcción e Instalación de Acometidas (G-DRD-001).
9.3. Redes Internas Industriales