Instalación y mantenimiento de caudalímetros para turbinas de gas

Instalación adecuada de caudalímetros de turbinas de gas

Las plantas modernas dependen de una medición precisa de gases como gas natural, CO₂, GLP/GNS, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y aire comprimido. En estos servicios, el caudalímetro de turbina de gas desempeña un papel fundamental al proporcionar mediciones rápidas y repetibles con baja pérdida de presión. Su principio de funcionamiento es sencillo y robusto: el flujo de gas impulsa un rotor multiálabes, cuya velocidad de rotación es proporcional a la velocidad media del flujo, y un captador magnético u óptico convierte el paso de los álabes en pulsos. Con un factor K calibrado (pulsos por unidad de volumen), el transmisor proporciona el volumen totalizado y una señal de 4-20 mA o una señal de pulso para control e informes.

Instalación adecuada del caudalímetro de la turbina de gas para obtener el mejor resultado de medición

Para obtener resultados precisos, es fundamental elegir el medidor adecuado para el proceso del cliente y, además, instalarlo correctamente. La siguiente guía explica, paso a paso, cómo instalar correctamente un caudalímetro para turbinas de gas.

Alcance y seguridad

La correcta instalación de un medidor de turbina de gas influye tanto en la precisión de la medición como en la seguridad del gasoducto . Solo técnicos cualificados con experiencia en tuberías y áreas peligrosas deben realizar este trabajo. Siga la normativa local y los procedimientos del sitio, y nunca abra bridas ni carcasas mientras la línea esté presurizada . En áreas Ex, preserve la integridad a prueba de explosiones: utilice prensaestopas certificados y nunca modifique las entradas de cables ni los métodos de sellado.

Reglas básicas de seguridad:

• No intente realizar reparaciones ni desmontar bajo presión.
• No rompa los sellos de calibración ni los precintos de plomo sin autorización.
• Bloqueo/etiquetado (LOTO) antes del mantenimiento.
• Mantenga la válvula de derivación bloqueada durante el funcionamiento normal.

Lista de verificación previa a la instalación

Un medidor de turbina necesita un perfil de flujo limpio y estable. Antes de atornillar nada:

• Limpie la tubería: Elimine la escoria de soldadura, el óxido, el polvo y los residuos. La acumulación de residuos es la principal causa del desgaste prematuro de los cojinetes y de la pérdida de precisión. Instale un filtro/colador aguas arriba donde sea probable que se acumulen residuos.
• Evite las pulsaciones: No instale el medidor en zonas con flujo pulsante u oscilaciones de presión severas. Si es inevitable, añada amortiguadores o trasládelo a una zona con menor fluctuación.
• Plan para aliviar la tensión: utilice juntas de expansión o fuelles para evitar que la dilatación térmica y la desalineación doblen el cuerpo. Compruebe que los carretes de entrada y salida estén alineados y libres de tensiones.
• Elija la ubicación: Manténgase alejado de campos magnéticos fuertes, vibraciones mecánicas y zonas con alta interferencia electromagnética (cerca de variadores de frecuencia o barras colectoras de alta potencia).

Instalación mecánica y trazado de tuberías

Orientación y dirección. Los medidores de turbinas de gas se instalan normalmente en posición horizontal, con la flecha de flujo apuntando en la dirección del gas. Mantenga el cuerpo nivelado y libre de tensiones en las tuberías.

Tramos rectos (perfil de velocidad). Instale al menos 10 DN aguas arriba y 5 DN aguas abajo del tramo recto. Si hay codos en el mismo plano, reductores, válvulas de control o tes justo aguas arriba, extienda el tramo recto aguas arriba a 15-20 DN o agregue un acondicionador de flujo para restablecer un perfil simétrico. Mantenga las juntas al ras del diámetro interior; evite que sobresalgan o que las soldaduras penetren en el tubo de medición.

Alineación coaxial. Alinee las bridas coaxialmente en la entrada y la salida. La desalineación genera turbulencias y velocidades desiguales, lo que acelera el desgaste de los cojinetes y aumenta el error de medición.

Bucle de derivación. Instale una línea de derivación con válvulas de aislamiento alrededor del medidor para poder realizar el mantenimiento del instrumento sin detener la planta. Durante el funcionamiento normal, mantenga la derivación cerrada .

Puesta en marcha y arranque

Velocidad de presurización. Abra la válvula de entrada lentamente y aumente la presión gradualmente . La velocidad máxima de aumento de presión no debe superar los 35 kPa por segundo . Una presurización rápida puede acelerar excesivamente el rotor y dañar los cojinetes.

Comprobación de fugas y rotación. Tras la presurización, compruebe que no haya fugas en todas las juntas. Verifique que el rotor gira libremente (mediante diagnóstico o frecuencia de pulsos a bajo caudal) sin vibraciones ni ruidos.

Estabilización del flujo. Ajuste la presión y temperatura de la línea a niveles normales antes de la puesta a cero final o la verificación. Si el proceso opera frecuentemente cerca del caudal mínimo , considere un medidor de menor caudal o una solución de múltiples trayectorias para mantener la linealidad y la repetibilidad.

Cableado eléctrico y control EMI

Tipo de cable. Utilice cable blindado de par trenzado para salidas de 4–20 mA/HART o de pulsos. Mantenga los cables de señal en un conducto separado de las líneas eléctricas. Si no se puede sellar la entrada del conducto, oriéntela hacia abajo para evitar la condensación.

Apantallamiento y puesta a tierra. Conecte a tierra el apantallamiento del cable solo en un extremo (normalmente la sala de control) para evitar bucles. Conecte a tierra el medidor según las instrucciones del fabricante; no comparta la puesta a tierra del instrumento con sistemas de alta tensión. Durante la soldadura de tuberías, nunca utilice el medidor como retorno de soldadura.

Protección contra la entrada de agua y polvo. Selle las entradas no utilizadas con tapones homologados. En ambientes húmedos, añada un bucle de goteo para evitar que la humedad penetre en la caja de bornes.

Las revisiones rutinarias prolongan la vida útil del medidor y preservan su precisión:

• Condiciones del proceso: Verifique periódicamente la limpieza, la presión y la temperatura del gas. Cambios significativos pueden alterar la calibración.
• Estado del filtro: Inspeccione los filtros aguas arriba y reemplace o limpie los elementos de inmediato para proteger el rotor y los cojinetes.
• Revisión ambiental: Esté atento a nuevas fuentes de EMI, vibraciones adicionales o entrada de humedad que podrían causar deriva de la señal .
• Integridad de los sellos: Mantenga intactos los sellos de calibración/plomos a menos que se esté realizando algún trabajo aprobado.

Lubricación de caudalímetros de turbinas de gas

Los cojinetes de turbina necesitan una lubricación oportuna y eficaz . Una lubricación adecuada mejora la resistencia al desgaste y a la corrosión, y elimina las partículas finas, preservando la precisión lineal y la repetibilidad .

• En condiciones normales de funcionamiento, lubrique de 10 a 15 veces al año , llenando la copa de aceite hasta el nivel marcado cada vez con el lubricante especificado .
• Es preferible lubricar mientras el medidor está en funcionamiento . Después de cada bombeo de la lubricadora, haga una pausa de unos segundos antes del siguiente, hasta alcanzar el volumen especificado.
• No lubrique cuando el medidor esté detenido o funcionando durante períodos prolongados por debajo de 0,2 Qmax .
• Aumentar la frecuencia para caudales altos, alta presión , ciclos de trabajo prolongados o gases sucios .
• Si el lubricante está contaminado o degradado , sustitúyalo y limpie el depósito de aceite antes de rellenarlo.
• A continuación se muestra un vídeo que ilustra el procedimiento para lubricar con aceite.

Cantidades de lubricante recomendadas (Tabla de referencia)

Nominal Diameter (DN)	25	50	80	100	150	200	250	300	350	400
First-time / daily refueling (mL)	10 / 5	10 / 5	10 / 5	10 / 5	10 / 5	15 / 10	15 / 10	15 / 10	15 / 10	15 / 10

Guía rápida de solución de problemas

• Lectura inestable → Entrada de aire, burbujas de líquido (gas húmedo), blindaje/conexión a tierra deficiente, EMI, vibración.
  Solución: Secar el gas donde sea posible, reencaminar los cables, verificar la terminación del blindaje, agregar soportes/amortiguadores.
• Desplazamiento o sesgo cero → Estrés mecánico por tuberías, desalineación o intrusión de juntas; arrastre del rotor por contaminación.
  Solución: Realinear los carretes, verificar que la junta esté al ras del orificio, limpiar/inspeccionar el rotor y los cojinetes.
• Respuesta lenta → Medidor sobredimensionado a velocidades muy bajas o cojinetes atascados.
  Solución: Reevaluar el tamaño del medidor frente al rango de reducción; verificar la lubricación y el estado de los cojinetes.
• Deriva de señal/humedad → Condensación en la caja de bornes o conducto.
  Solución: Sellar las entradas, agregar bucles de goteo, secar los terminales, usar desecante donde corresponda.

Cuándo elegir una tecnología diferente

Los medidores de turbina destacan en gases limpios y secos con buenos números de Reynolds y ofrecen salidas de pulsos para totalización y transferencia de custodia . Para otros escenarios:

• Caudalímetro másico Coriolis : Óptimo para gases a alta presión y cuando se requiere caudal másico y gases de alta densidad ; tolerante a cambios de composición y pulsaciones.
• Caudalímetro ultrasónico de gas: Ideal para diámetros grandes , baja caída de presión y medición bidireccional ; excelente donde las líneas rectas largas son difíciles (con acondicionamiento).
• Caudalímetro másico térmico : Útil para la monitorización de aire comprimido y gases de servicio cuando el caudal másico directo y un amplio rango de medición son prioritarios; adecuado para la medición de gases a baja presión.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué longitudes de tramo recto se requieren para los caudalímetros de turbinas de gas?
A: Proporcionar ≥10 DN aguas arriba y ≥5 DN aguas abajo de la tubería recta. Si hay codos, tes o válvulas de control inmediatamente aguas arriba, extender a 15–20 DN o instalar un acondicionador de flujo .

P2: ¿Qué tan rápido puedo aumentar la presión durante el arranque?
A: Mantenga la tasa de aumento de presión ≤ 35 kPa/s para evitar la sobrevelocidad del rotor y daños en los cojinetes.

P3: ¿Funcionan los medidores de turbina con flujo pulsante?
A: No recomendado. Utilice amortiguadores , trasládese a una sección estable o considere el sistema Coriolis para líneas pulsantes.

P4: ¿Con qué frecuencia debo lubricar un caudalímetro de turbina de gas? ¿Y cómo se lubrica?
R: Normalmente, de 10 a 15 veces al año , con volúmenes por tamaño de DN (véase la tabla). Aumentar la frecuencia para servicios de alta presión, alto caudal o con fluidos sucios .

P5: ¿Qué prácticas de cableado evitan las señales ruidosas?
A: Utilice cable blindado de par trenzado , conecte a tierra el blindaje solo en un extremo , mantenga los cables de señal alejados de las líneas de alimentación/VFD y selle los conductos para evitar la condensación .

Conclusión

La aplicación de estas prácticas para la medición del flujo en turbinas de gas —tuberías limpias, tramos rectos correctos, montaje sin tensiones, arranque controlado, conexión a tierra/EMI robusta y lubricación rigurosa— garantiza una precisión estable, una mayor vida útil de los rodamientos y una operación más segura del gasoducto. Cuando las condiciones del proceso suponen un reto para la tecnología de turbinas (pulsaciones, velocidades muy bajas, cambios de composición), se recomienda evaluar alternativas como los caudalímetros Coriolis , ultrasónicos o de masa térmica .

Autor: Equipo de ingeniería de Silver Automation Instruments

Especialistas en instrumentación práctica con más de 10 años de experiencia en medición de flujo, presión y nivel. Expertos en medidores para turbinas de gas, Coriolis, magnéticos y ultrasónicos. Certificaciones CE e ISO 9001.

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