¿Qué pruebas de fugas del sistema de combustible debe realizar una fábrica de grupos electrógenos de hidrógeno alimentados con metanol?

Una fábrica de grupos electrógenos de hidrógeno a partir de metanol debe combinar pruebas de estanqueidad del circuito de líquido, pruebas de mantenimiento de presión en el lado del gas, localización precisa de fugas, comprobaciones de los asientos de las válvulas y verificaciones durante el funcionamiento. Cada prueba responde a una pregunta distinta. Un manómetro puede revelar una pérdida en una sección aislada, pero no puede identificar la unión con fugas ni demostrar que una válvula de combustible cerrada ofrece estanqueidad interna.

El plan de pruebas debe ajustarse a la configuración real del combustible. Un reformador de metanol que alimenta una pila de combustible es diferente de un sistema que suministra gas rico en hidrógeno a un motor. Antes de elegir los límites de prueba, identifique la alimentación de líquido, el reformador, los equipos de acondicionamiento de gas, las tuberías de suministro de combustible y las conexiones de purga. Incluya todos los componentes instalados que puedan liberar combustible o permitir que llegue a un espacio no previsto.

Defina primero los límites de prueba y los criterios de aceptación

Utilice el diagrama de tuberías para dividir el sistema en secciones con presiones nominales compatibles. Los depósitos, las bombas, los reformadores, los filtros, los reguladores y los equipos de combustible aguas abajo pueden tener límites diferentes. Aísle los componentes que no puedan soportar la presión de prueba de una sección y documente cómo se comprobarán por separado esos componentes y sus conexiones finales.

Las pruebas de resistencia a la presión y las pruebas de estanqueidad tienen objetivos distintos. Una prueba de resistencia evalúa la integridad estructural del límite de presión conforme a un procedimiento establecido. Una prueba de estanqueidad mide o detecta fugas bajo condiciones definidas. Superar una de ellas no implica automáticamente cumplir la otra. Evite aplicar un factor de presión genérico a todo el sistema de combustible ensamblado.

Los requisitos aplicables a los equipos a presión, los gases combustibles, la electricidad y la instalación dependen de la configuración del equipo y de su destino. Convierta esos requisitos, los límites de los componentes y la evaluación de riesgos de diseño en un procedimiento escrito que incluya:

• Medio de prueba, presión, intervalo de temperatura y límites de aislamiento.
• Tiempo de estabilización, duración de la medición y precisión de los instrumentos.
• Cambio de presión o caudal de fuga admisibles, con unidades claramente indicadas.
• Método local de detección de fugas y sensibilidad requerida.
• Límites de aceptación independientes para las fugas externas y las fugas por el asiento de la válvula.

La expresión «sin fugas» requiere una definición de medición. La ausencia de líquido visible, de burbujas crecientes y de una respuesta del instrumento por encima de un umbral especificado son criterios de aceptación distintos. La sensibilidad del detector debe ser adecuada para el caudal de fuga permitido.

Compruebe el circuito de metanol líquido antes de introducir combustible

Comience con una inspección del montaje: compatibilidad de los materiales, selección de juntas, tendido de mangueras, montaje de accesorios, estado de las soldaduras, soportes y acceso a las uniones. La compatibilidad con el metanol se aplica a elastómeros, selladores y fluidos de prueba, además de a las piezas metálicas. Una conexión que parece estar en buen estado puede contener una junta inadecuada que se deteriorará al entrar en contacto con el combustible.

Realice las pruebas de resistencia necesarias conforme al procedimiento aprobado por ingeniería. Las pruebas con líquido suelen almacenar menos energía que las pruebas neumáticas, pero el líquido de prueba debe ser adecuado para el equipo. En algunos conjuntos de reformado y procesamiento de combustible, el agua puede causar contaminación, corrosión o problemas de secado. Lleve un registro de todos los tapones temporales, componentes aislados y tuberías desconectadas para garantizar su restitución.

En las pruebas de estanqueidad de producción, un medio no inflamable y compatible puede ayudar a detectar fugas de montaje antes de cargar metanol. La prueba de presión con nitrógeno seco puede ser adecuada para algunas secciones, siempre que se controlen los riesgos neumáticos, los límites de presión, la ventilación y el riesgo de desplazamiento del oxígeno. Mantenga aislada la fuente de presión durante la medición; un regulador conectado puede compensar las pérdidas y ocultar una fuga.

A continuación, realice una comprobación controlada con líquido cuando lo exija el procedimiento de liberación. Examine las juntas de las bombas, los cuerpos de los filtros, los drenajes, las conexiones de nivel, las líneas flexibles y las conexiones de dosificación en las condiciones de funcionamiento previstas. Utilice métodos adecuados de contención e inspección; el olfato no es un criterio de aceptación. Una prueba estática por sí sola puede no detectar una junta de bomba que solo tiene fugas mientras gira.

Si alguna sección funciona bajo succión, evalúe también las fugas hacia el interior. Una unión que permanece seca durante una comprobación con presión positiva aún puede admitir aire durante el funcionamiento. Utilice una prueba de vacío o una prueba operativa cualificada y adecuada para esa sección.

Combine la prueba de mantenimiento de presión con la detección local en el lado del gas

Una prueba de mantenimiento de presión del gas sirve para realizar una comprobación preliminar de un conjunto aislado, pero los cambios de temperatura pueden ocultar la señal de presión de una fuga pequeña. El gas se enfría después del llenado, mientras que los equipos circundantes pueden calentarse durante la prueba. Las mangueras flexibles también pueden expandirse y provocar una caída inicial de presión.

Deje que la presión se estabilice antes de registrar la presión inicial. Cuando sea posible, registre la temperatura del gas, tenga en cuenta la presión atmosférica al interpretar las lecturas manométricas y elija instrumentos adecuados para el cambio esperado. El volumen de prueba es importante: una misma fuga produce una caída de presión menor en un volumen mayor. Un tiempo de mantenimiento adecuado para una tubería corta no permite necesariamente validar un tren de combustible completo.

La detección local permite identificar el origen y ofrece una sensibilidad que puede faltarle a un manómetro. Elija el método según el conjunto:

• Solución de burbujas compatible: útil en uniones presurizadas accesibles. Defina el tiempo de observación, compruebe si se forman burbujas crecientes y elimine los residuos cuando sea necesario. Es menos adecuada para uniones ocultas o límites de fuga muy bajos.
• Prueba con trazador de helio: útil cuando los límites de aceptación más estrictos o los límites inaccesibles justifican un método más sensible. Especifique la concentración del trazador, el control del fondo, la técnica de muestreo y la respuesta calibrada.
• Detección de hidrógeno: útil durante una puesta en servicio controlada o con un procedimiento de trazador aprobado. Elija un detector adecuado para la composición del gas y las condiciones de prueba.

No sustituya un gas de prueba por otro sin validar el método. Las propiedades del gas, la presión, el comportamiento de las juntas y la respuesta del instrumento afectan al resultado. La medición con helio requiere una justificación de ingeniería antes de poder interpretarse como un caudal de fuga de hidrógeno admisible.

El gas de reformado rico en hidrógeno también puede contener monóxido de carbono y otros gases. La detección debe tener en cuenta los peligros reales de la corriente; una lectura de gas combustible por sí sola no demuestra que se hayan controlado las exposiciones tóxicas.

Compruebe por separado los asientos de las válvulas y las barreras internas

Las comprobaciones de estanqueidad externa no indican si el combustible atraviesa una válvula de cierre cerrada. Pruebe las válvulas de aislamiento de seguridad a través de sus asientos, utilizando la dirección de presión y la presión diferencial especificadas. Mida las fugas aguas abajo mediante un caudal aprobado, un aumento de presión u otro método equivalente, con el volumen aguas abajo y la temperatura bajo control.

Cuando se instalen dos válvulas de cierre y un venteo intermedio, verifique cada válvula y la ruta de venteo por separado. Una prueba de presión de todo el tren puede ocultar una fuga en un asiento detrás de otra válvula que sí ofrece estanqueidad.

Los reguladores, las válvulas antirretorno, las válvulas de purga y los derivadores también requieren comprobaciones adecuadas a su función. En los reformadores y los intercambiadores de calor, evalúe las posibles fugas entre conductos de proceso cuando el diseño implique ese riesgo. Una prueba externa con detector de fugas no puede demostrar que el combustible permanece separado de un circuito de agua, aire o calefacción adyacente.

Repita la verificación después de la instalación y del funcionamiento térmico

Los certificados de los componentes respaldan la inspección de recepción, pero el montaje final incorpora uniones, cargas mecánicas y conexiones adicionales. Repita las comprobaciones de estanqueidad pertinentes después de la instalación en el recinto y después de cualquier reparación que abra el límite del sistema de combustible.

La disposición del contenedor afecta al acceso para la inspección y al movimiento del gas. Elgrupo electrógeno a gas en contenedor, tipo silencioso, de 1200 kW de AMICO, modelo AMC1200NS, ilustra las consideraciones relativas al recinto y al control automático de un grupo electrógeno a gas en paquete. El servicio con metanol o hidrógeno requiere una calificación de diseño propia del sistema de combustible; la potencia nominal y el formato del contenedor no demuestran la compatibilidad con el combustible.

Durante la puesta en servicio controlada, inspeccione el equipo durante el arranque, el funcionamiento estable, la parada y el enfriamiento. La expansión térmica puede afectar a las juntas, mientras que las vibraciones del motor pueden someter a esfuerzos las tuberías sin soporte. Incluya una nueva comprobación en frío cuando sea necesario, ya que una conexión puede comportarse de manera distinta después de un ciclo térmico.

Verifique las funciones de protección junto con estas inspecciones. Compruebe la respuesta del detector con un gas de prueba adecuado, los enclavamientos de ventilación, las salidas de alarma, el aislamiento automático del combustible y las condiciones que permiten el rearranque. La simulación de señales de software comprueba la lógica de control, pero no demuestra que un sensor físico detecte gas. A la inversa, una prueba satisfactoria del detector no demuestra la estanqueidad del sistema de combustible.

Prepare un registro de liberación que permita tomar una decisión clara

Registre el número de serie de la unidad, la revisión del plano, los límites probados, las posiciones de las válvulas, el medio, la presión, la temperatura, el período de estabilización, la duración, los resultados y la identificación de los instrumentos. En las pruebas con trazador, incluya la concentración y los resultados de la comprobación de calibración. Identifique las exclusiones y conserve pruebas de que las conexiones finales se probaron después de retirar los equipos temporales.

Un resultado no satisfactorio debe dar lugar al aislamiento, la reparación y la repetición de la prueba en la sección afectada. Vuelva a comprobar las conexiones adyacentes que se hayan alterado durante la reparación. Prolongar una prueba hasta que la lectura parezca estable no resuelve una pérdida sin explicación.

Autorice el grupo electrógeno cuando cada límite del sistema de combustible disponga de pruebas de aceptación trazables, las fugas internas en las válvulas de cierre cumplan su límite independiente y el funcionamiento no haya provocado fugas sin resolver. El documento más útil para empezar es un plano de tuberías marcado que muestre exactamente cómo se probará cada límite y qué se considera un resultado satisfactorio.