1. Impactos ambientales
La vida útil del regulador generalmente depende de la mitigación de los efectos corrosivos derivados de la combinación de factores ambientales mediante el diseño y la selección de materiales. Por lo tanto, es fundamental comprender a fondo los factores ambientales y sus efectos.
Analicemos brevemente estos efectos en orden y luego expliquemos cómo se pueden eliminar mediante un diseño y una selección de materiales adecuados.
Los impactos ambientales son factores mecánicos, químicos y térmicos que afectan al regulador. Estos factores suelen actuar de forma combinada, afectando tanto al interior como al exterior del regulador. Por lo tanto, aquí analizaremos los efectos combinados de estos factores.
1.1. Factores mecánicos: Los factores mecánicos se pueden examinar bajo tres epígrafes:
1.1.1. Efectos de las fuerzas de compresión
1.1.2. Efectos de la fricción, el desgaste y la fatiga
1.1.3. Cargas en los puntos de conexión
1.1.1. Factores de presión
Las presiones que actúan sobre el regulador se pueden examinar en dos grupos distintos:
a) Presión de operación/Presión de entrada; Esta es la presión de la red de distribución a la que está conectado el regulador. Si bien esta presión varía estacionalmente, generalmente ronda los 4 bares. Debido a pérdidas durante el funcionamiento o, preferiblemente, a una reducción de la presión de operación, esta presión puede descender hasta 0,5 bares. El efecto de esta presión será particularmente perceptible en la unidad SSV ubicada en la entrada del regulador. Esta zona está directamente expuesta a la presión de entrada.
Nuestro país se encuentra en una región con grandes variaciones estacionales de temperatura. Además, en regiones con clima continental, la diferencia de temperatura entre el día y la noche es muy grande. Debido a esta carga térmica en constante cambio, las roscas del cuerpo de aluminio se fatigan con el tiempo y pierden el par de apriete inicial. Como consecuencia natural, se producen fugas alrededor de la tapa de la válvula de seguridad de los reguladores tras unos años de uso. Esta situación se ha observado durante años en aplicaciones reales, especialmente por las compañías de gas que utilizan reguladores de servicio tipo válvula de seguridad.
b) Presión de emergencia en la red: En los reguladores de las estaciones que abastecen la red de distribución de gas, las presiones de salida pueden aumentar por cualquier motivo, y si la válvula de seguridad no se activa, existe el riesgo de que una presión de 15-20 bar entre en la red. Para garantizar la seguridad del regulador, la norma TS10624 y otras normas definen una presión de resistencia. Si bien varía según el material del cuerpo del regulador, esta presión es de aproximadamente 16 bar.
Los reguladores que contienen piezas de plástico en la unidad SSV y en la unidad de Etapa 1 no soportan estas altas presiones durante periodos prolongados. Provocarán fugas tanto externas como internas, lo que acortará su vida útil y dificultará su funcionamiento seguro.
1.1.2. Efectos de la fricción, el desgaste y la fatiga
El regulador es un dispositivo con piezas internas en constante movimiento para mantener una presión constante en función del consumo de gas. Por lo tanto, el desgaste es natural como resultado del movimiento de estas piezas. El efecto del desgaste provoca un aumento de la holgura en las piezas mecánicas y, como consecuencia, pueden variar las tolerancias de funcionamiento. Un parámetro importante que afecta a la "vida útil económica" es garantizar que el dispositivo funcione dentro de las tolerancias exigidas por las normas durante toda su vida útil. Para ello, deben realizarse pruebas de vida acelerada en los reguladores. Estas pruebas simulan el funcionamiento del regulador durante 10 años y se repiten para determinar si se mantiene dentro de las tolerancias estándar. Otro efecto del desgaste es la posibilidad de "fugas internas" en el regulador. Esto puede provocar un mal funcionamiento y fallo del regulador, o su uso a presiones inseguras. La cuestión más importante a considerar aquí es el estado de las estructuras que contienen "juntas tóricas móviles" o "tuercas anulares".
Como se puede observar en la imagen superior, el eje de la primera etapa está sellado mediante una junta tórica de movimiento continuo. El volumen de las juntas tóricas puede aumentar o disminuir hasta un 30 % debido a los efectos químicos del gas. En consecuencia, las juntas tóricas móviles en esta zona pueden perder volumen debido a los efectos químicos y desgastarse por la fricción mecánica. Las fugas internas resultantes pueden provocar fallos en el regulador y acortar su vida útil. La norma TS 10624 enfatiza que las piezas del regulador deben proporcionar un sellado incluso sin lubricación.
2. Factores químicos
Debido a su entorno operativo, los reguladores son susceptibles a la corrosión por factores externos como el agua, la humedad, el ozono, los productos químicos de limpieza, la sal, etc. También están expuestos a la corrosión interna debido a la humedad, el agua, los agentes odorizantes y los efectos químicos del propio gas. Analicemos brevemente los efectos de esta corrosión.
2.1. Corrosión externa
Debido a su entorno operativo, los reguladores pueden corroerse en sus superficies externas. El grado de corrosión puede variar considerablemente según la ubicación y las condiciones de funcionamiento del regulador. Por ejemplo, la humedad y la sal pueden ser agentes corrosivos muy eficaces cerca del mar, erosionando rápidamente el regulador. Por otro lado, los productos utilizados en cajas enterradas pueden estar expuestos directamente al agua e incluso a productos químicos de limpieza utilizados en calles y carreteras. Estos agentes corrosivos tienen un mayor impacto, especialmente en las zonas de cubierta que cierran las primeras etapas de los reguladores. Esto se debe a que el espesor de la zona de cubierta es mucho menor que el de la carcasa. Como se muestra en la imagen inferior, proteger los reguladores que contienen presión bajo la zona de cubierta contra la corrosión es de suma importancia, ya que el adelgazamiento y las perforaciones en esta zona pueden provocar fugas externas e incluso explosiones.
Por lo tanto, si existe presión bajo la tapa de los reguladores, se debe mantener un espesor adecuado de la tapa, teniendo esto en cuenta, o protegerla con medidas como pintura anticorrosiva.
2.2. Corrosión interna;
Debido al efecto del gas que pasa a través de ellos, puede producirse corrosión y desgaste en las partes internas del regulador, al igual que en las externas. Estos efectos son particularmente importantes para las piezas involucradas en la regulación de la presión. Las precauciones necesarias al respecto se explican en la sección de materiales.
3. Factores térmicos
Uno de los factores más importantes que afectan la vida útil y el uso seguro del regulador es la temperatura ambiente de funcionamiento y la temperatura del gas. Debido a las diversas condiciones climáticas de nuestro país, los reguladores pueden estar expuestos a temperaturas ambiente entre -40 y +60 grados Celsius.
Además, en regiones con clima continental, estas temperaturas pueden variar significativamente entre el día y la noche. Como resultado de este efecto térmico, los materiales metálicos y plásticos se someten a un constante desgaste y fatiga. Debido a los efectos de estas fatigas, las deformaciones en los componentes de alta presión del regulador provocan fugas externas. Este es un problema común, especialmente después de varios años de cambios estacionales.
Por otro lado, sobre todo a temperaturas bajo cero, la congelación del agua en el gas puede causar bloqueos y atascos en el mecanismo, generando problemas de seguridad y rendimiento. Dado que el proceso de regulación implica un movimiento continuo, generalmente no se observan problemas en los componentes involucrados. Sin embargo, debe considerarse el riesgo de que componentes como la unidad SSV estática se bloqueen debido al agua y al frío, impidiendo su activación cuando sea necesario.