UNIVERIDAD NACIONAL AUTONMA DE MXICO

FACULTAD DE INGENIERA

ESTUDIO NUMRICO DE LA CORRIDA DE DIABLOS PARA EL MANTENIMIENTO DE LA PRODUCCIN EN OLEODUCTOS

TQUE P ELVIS R

EPARA E EDWARD S

SOBTENER E EL

ITTULO N T

SDE A

I N G E N I E R O

P E T R O L E R O FRAGOSO RIVERA

DIRECTOR DE TESIS: DR. EDGAR RANGEL GERMN

MXICO, D. F.

2007

AgradecimientosGracias a Dios por todo. A quienes desde el inicio de mi vida me llevaron por un buen camino, y aunque es una forma mnima de agradecer por todo su esfuerzo y dedicacin, y solo quiero que sepan que todos mis logros son sus logros. Gracias a mis padres ngel y Beatriz y a mis hermanas Karen Y Belem por el apoyo que me brindaron durante todos mis estudios y aun en los momentos difciles ellos supieron como motivarme para seguir adelante. A los que me apoyaron y confiaron en m para lograr este objetivo, gracias a todos mis familiares, amigos. A una persona que es muy especial para m pues esta me escucho, me aconsejo y tambin me apoyo moralmente muchas veces. La confianza que ella me trasmiti me ayudo muchsimo. Ella estuvo conmigo desde que inicie este trabajo. Gracias Nathaly A la Universidad Nacional Autnoma de Mxico y en especial a la Facultad de Ingeniera por la oportunidad, de estudiar la carrera de ingeniero petrolero.

A todos y cada uno de los profesores que me impartieron su ctedra, en gran parte es por ellos que adquir los conocimientos sobre la carrera de ingeniero petrolero. A mi director de tesis, el Doctor Edgar Ren Rangel Germn, quien mostr mucho inters, por su tiempo y dedicacin en la asesora del presente trabajo y en especial por los consejos. A la empresa Scandpower por las facilidades prestadas para conseguir el Software OLGA que fue el simulador que se utilizo en gran parte del desarrollo de esta tesis. Al ingeniero Octavio Reyes, pues gracias a el se pudo conseguir el simulador Olga. A los ingenieros que tomaron parte del jurado, para realizar mi examen profesional, por su tiempo en la revisin de este trabajo.

ELVIS EDWARD FRAGOSO RIVERA

NDICE

ESTUDIO NUMRICO DE LA CORRIDA DE DIABLOS PARA EL MANTENIMIENTO DE LA PRODUCCIN EN OLEODUCTOS1 2 INTRODUCCIN MARCO TERICO 2.1 2.2 2.3 Historia de la corrida de diablos Definicin de diablo Corrida de diablos 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 Metodologa de la corrida de diablos Frecuencia de la corrida de diablos Resultados que se obtienen con la corrida de diablos Problemas que se pueden presentar durante la corrida de diablos y cmo solucionarlos Ubicacin del diablo 1 5 5 6 8 11 14 15 17 19 21 22 37 39 41 42 44 44 45 46 47 48

2.3.4.a 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.6 2.7

Tipos de diablos Diablos convencionales Diablos de gel El diablo como herramienta de inspeccin

Seleccin de diablo Tren de diablos Tipos de herramientas de inspeccin en la corrida de diablos 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 Herramientas de inspeccin en lnea Inspeccin en el sitio Herramienta de inspeccin MFL Herramientas de inspeccin Ut

2.8

Parmetros que se utilizan durante la operacin

i

NDICE

2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 2.9 2.10

Tiempo de la corrida de diablos Velocidad de la corrida de diablos Velocidad del escariador (diablo) Control de la velocidad de llegada del diablo Efecto de la presin del separador Efecto de fugas alrededor del diablo Efecto del lquido frente del diablo

48 49 49 50 50 51 51 51 53 55 56 56 56 57 58 59 60 61 63 65 66 68 68 81 82 88 95 101

Modelo de la corrida de diablos Metodologa de la simulacin 2.10.1 2.10.2 2.10.3 2.10.4 2.10.5 2.10.6 Corrida de diablos en tuberas para la simulacin Equipo de proceso Simulacin del diablo Simulacin de los tipos de diablos Fuerza de friccin actuando en el diablo Fugas

3

FORMULACIN DEL PROBLEMA 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Escenarios Perfil de la tubera Composicin de los fluidos Transferencia de calor Condiciones Estables de Operacin - Caso Base

4

RESULTADOS 4.1 4.2 Anlisis del Caso Base Estudio paramtrico 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 Variacin de la presin a la entrada del sistema Variacin de la fraccin de volumen de gas Variacin de la temperatura del sistema Variacin de la rugosidad de la tubera

ii

NDICE

4.2.5 4.2.6 4.2.7 5 DISCUSIN

Variacin del dimetro de las tuberas, del diablo y masa del diablo Variacin del tipo de diablo en la simulacin Corrida de diablos sin acumulacin de parafina

108 115 119 124 128 128 130 131 136 138 142

6

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 6.2 Conclusiones Recomendaciones

APNDICE LISTA DE TABLAS LISTA DE FIGURAS BIBLIOGRAFA

iii

CAPTULO 1. INTRODUCCIN

En el presente trabajo se enfatiza la importancia que tiene la limpieza en tuberas de transporte y manejo de hidrocarburos: la corrida de diablos. En los sistemas de tuberas de transporte de hidrocarburos es frecuente que se forman obstrucciones al flujo, debido a las mismas caractersticas del fluido, como por ejemplo: en tuberas de gas hmedo es normal encontrar lquidos que obstruyen el flujo, parafinas en sistemas de tuberas de aceite, o incrustaciones si una tubera de gas o de petrleo transporta agua. Estas obstrucciones pueden originar grandes problemas tales como la disminucin de la produccin, necesidad de mayor presin de bombeo, grandes acumulaciones de impurezas y corrosin en las tuberas por la presencia de agua. La corrida de diablos es un proceso importante de limpieza de tuberas en la industria petrolera debido a los beneficios que se obtienen despus de realizar dicha operacin, puesto que la produccin se incrementa, los productos son ms limpios y se requiere una menor presin de bombeo. Se deben identificar los indicadores que se presentan en un sistema de tuberas para saber si es necesaria una corrida de diablos; es crucial conocer el proceso de la operacin para prevenir los problemas que pueden presentarse. Estos estudios se realizan con ayuda de simuladores de flujo.

1

CAPTULO 1

INTRODUCCIN

Las causas ms comunes para realizar una operacin de limpieza en sistemas de transporte de hidrocarburos, una corrida de diablos son: antes de empezar la operacin en una lnea nueva de produccin, cuando es evidente que existe gran acumulacin de parafinas, cuando en una lnea de operacin declina la produccin, cuando baja la eficiencia del sistema, cuando se necesita mayor energa para el bombeo de los fluidos, cuando se tiene gran porcentaje de impurezas, cuando existe presencia de corrosin por la acumulacin de agua en las tuberas. As, esta tesis tiene como objetivos principales: Resaltar la importancia de la corrida de diablos como operacin de

limpieza en la industria petrolera, mencionando las diferentes razones para realizarlas. Sealar los problemas que se presentan durante la operacin de la

corrida de diablo y el planteamiento para resolverlos. Analizar un sistema de transporte de hidrocarburos con el problema de

acumulacin de parafina en donde se requiere una corrida de diablos, con el objetivo de estudiar los efectos que, el cambio en los principales parmetros operativos, de diseo y de fluidos, tienen sobre el comportamiento de los parmetros y condiciones de flujo del mismo, realizando estudios de simulacin numrica usando un simulador de flujo en tuberas comercial. Discutir la importancia de la realizacin de estudios numricos para

entender y predecir los efectos de la corrida de diablos en los sistemas de transporte de hidrocarburos.

2

CAPTULO 1

INTRODUCCIN

En el captulo 2 se exponen el marco terico y los antecedentes en los que se bas el desarrollo del presente trabajo. Se define la corrida de diablos, su historia, as como la metodologa para su ejecucin, la frecuencia con la que debe realizarse, los resultados que se obtienen al realizar la operacin, los problemas que pueden presentarse durante la corrida de diablos y como se pueden resolver. En la seccin 2.3 y 2.4 se define el dispositivo de limpieza diablo, se mencionan los diferentes tipos de diablos que existen en el mercado, divididos por funcin y por forma, mencionando las tareas que cumple cada uno de ellos cuando se utilizan en una corrida de diablos, as como la seleccin del diablo. En la seccin 2.5 y 2.6 se mencionan lo puntos ms importantes sobre el tren de diablos y las herramientas de inspeccin que se utilizan durante la corrida de diablos. Las tcnicas ms comunes como son la MFL (Magnetic Flux Leakage), la Ut (Ultrasonic) y la inspeccin en el sitio. En la seccin 2.7 se mencionan los parmetros que se utilizan durante la operacin de corrida de diablos. Estos son muy importantes para predecir el comportamiento de la operacin y saber si son los adecuados para las condiciones del sistema. En las secciones 2.8 y 2.9 se describe el modelo de la corrida de diablos y la metodologa de simulacin, todos los aspectos de la corrida de diablos utilizados en las simulaciones, respectivamente. En el captulo 3 se presenta la formulacin del problema. Se definen los elementos para especificar el problema de forma completa, estos elementos son: escenarios de simulacin, perfil de la tubera, composicin de los fluidos, transferencia de calor y condiciones estables de operacin para el caso base definido en el estudio.

3

CAPTULO 1

INTRODUCCIN

El simulador comercial utilizado para el estudio numrico en el presente trabajo es el simulador OLGATM, el cual es un modelo unidimensional para rgimen permanente y transitorio en el que se especfica y da solucin a un sistema de ecuaciones que representan la conservacin de materia, momento y energa. En el captulo 4 se presentan los resultados de los estudios numricos realizados con el simulador OLGA, incluyendo un estudio paramtrico involucrando las variables que tienen mayor influencia sobre la corrida de diablos. En los captulos 5 y 6 se presenta las discusiones, y las conclusiones y recomendaciones, respectivamente, sobre el tema de corrida de diablos planteado en esta tesis.

4

CAPTULO 2. MARCO TERICO2.1 Historia de la Corrida de DiablosLa corrida de diablos en tuberas fue desarrollada en los aos 50`s en los Estados Unidos para limpiar las tuberas de aceite crudo, ha sido utilizada en la limpieza de tuberas en la industria del aceite y del gas por ms de 50 aos. Sin embargo, la corrida de diablos se est utilizando extensamente en el mundo hoy en da para limpiar tuberas en todas las industrias incluyendo las centrales elctricas, la explotacin minera, las refineras, las plantas qumicas y en las industrias petroqumicas. Con el paso de los aos, la corrida de diablos se ha convertido en un mtodo bastante sofisticado en la limpieza de tuberas. El mtodo de corrida de diablos fue desarrollado para eliminar depsitos que pueden obstruir o retardar el flujo a travs de una tubera. Actualmente se usan durante todas las fases en la vida de un sistema de tuberas (www.piggingassnppsa.com, 2005). El nombre del instrumento de limpieza viene de la industria de petrleo, donde discos de metal conectados por una barra eran propulsados a travs de oleoductos para quitar acumulaciones de parafinas de las paredes internas de tuberas. La accin del metal en el metal hace un ruido como un chillido de cerdo (pig). (hps-pigging, 2005).5

CAPTULO 2

MARCO TERICO

2.2 Definicin de DiabloEn la literatura existen muchas definiciones del instrumento de limpieza de tuberas llamado diablo, a continuacin se citan algunas de stas. Los diablos de tubera son dispositivos que se insertan y viajan por el interior a lo largo de la longitud de una tubera de produccin. Un diablo es un dispositivo mecnico para limpieza interior o inspeccin de una tubera. (User's Manual V4.0, OLGA 2000). Un diablo es el objeto, que empuja fluidos a travs de la tubera. El diablo es fabricado de materiales como el silicio de alta calidad, que son muy resistentes y a la vez flexibles. Los diablos estn disponibles en varias formas y se hacen de varios materiales. (Brief Overview of Gulf of Mexico OCS Oil and Gas Pipelines, 2005). Un diablo puede soportar temperaturas de hasta 200 [C] sin expansin o degradacin significativa, permitindole limpiar aun con vapor si es requerido (hps-pigging, 2005).

Un diablo puede ser un disco o un dispositivo esfrico o cilndrico hecho de un material flexible como neopreno1. El movimiento del diablo a travs de la tubera es logrado aplicando presin de gas o un lquido como aceite o agua en la parte de atrs o al frente del diablo. Usualmente un diablo es un slido o semislido. Existen diferentes tipos de diablos, y con rangos desde esferas usadas para barrer los lquidos condensados en lneas de flujo de gas, hasta diablos altamente instrumentados para la inspeccin de lneas de flujo. Los diablos adems son usados para separar diversos fluidos cuando una sola lnea de flujo es usada para transportar diferentes fluidos.1.Neopreno: Es el elastmero de uso especial ms difundido en todo el mundo, pues sus excelentes propiedades y caractersticas garantizan ptimos resultado, sinttico resistente al calor y a productos qumicos como aceites y petrleo. Se emplea en tuberas de conduccin de petrleo y como aislante en cables y maquinaria.

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CAPTULO 2

MARCO TERICO

Un diablo acta como un pistn mvil libre dentro de la tubera, sellando contra la pared interior, con un nmero de elementos de sello. Los diablos pueden realizar varias tareas incluyendo la limpieza de escombros de la lnea, el retiro del producto residuales internos, y calibracin del dimetro interno de la tubera. Estas herramientas se emplean para la limpieza de tuberas, la separacin de fluidos de diferentes densidades conducidas a travs de poliductos, el llenado y vaciado de lneas en calibracin y pruebas hidrostticas.

Figura 2.1. Diablo (inlineservices, 2006)

Tambin conocidos como diablos, los escariadores o raspatubos se fabrican en formas diversas, se utilizan para desprender las escamas de xido, arena, basura, parafina o cualquier otro material indeseable que penetre dentro de la tubera. Algunas veces tambin se emplean esferas de poliuretano2 para desplazar aceite o agua de las lneas. stos pueden usarse en tuberas de cualquier dimetro, ya que su tamao se puede ajustar inflndolas a travs de una vlvula (Transporte de Hidrocarburos por Ductos, CIPM).

2.. Poliuretano: resinas que van desde las formas duras y aptas para recubrimientos resistentes a los disolventes, sintticos resistentes a la abrasin y espumas flexibles.

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CAPTULO 2

MARCO TERICO

Los diablos han probado ser eficaces para la limpieza de lneas en refineras, instalaciones de plantas qumicas, de centrales elctricas, en la industria de aceite y el gas, explotacin minera, industrias de nuevas construcciones y otros tipos. Algunas lneas que se benefician de la corrida de diablos son:

Poliductos Gasoductos Oleoductos Lneas de agua Lneas del vapor

2.3 Corrida de diablosLa corrida de diablos es un trmino que describe un mtodo mecnico de cambiar de sitio un lquido en una tubera o para limpiar parafina3, asfaltenos4, incrustaciones cristalinas, corrosin5, y otros depsitos acumulados en el interior de la tubera y para determinar la integridad interna de la tubera. En las incrustaciones minerales que se producen en los campos petroleros, el agua juega un papel crtico, dado que el problema se presenta slo cuando existe produccin de agua. La formacin de incrustaciones puede ser causada por un cambio de temperatura o de presin, la liberacin de gas, modificacin del pH o el contacto con agua incompatible.3. Parafina: sustancia cerosa asociada con algunos hidrocarburos lquidos. Las propiedades fsicas de la parafina son dependientes de la composicin del aceite crudo, de la temperatura y presin. A presin o atmosfrica, la parafina es tpicamente un semi-slido en temperaturas aproximadamente de 100 F y o solidifica aproximadamente a los 50 F. Los depsitos de parafina se forman dentro de tuberas que transportan hidrocarburos lquidos y, si alguna accin teraputica, como la corrida de diablos, no se realiza, la parafina depositada bloquear completamente todo el flujo a travs de la lnea en el futuro. 4.- Asfaltenos, Mezcla de hidrocarburos, sustancia negra, muy viscosa, pegajosa, slida o semislida segn la temperatura ambiente. 5.Corrosin: Reaccin electroqumica en la pared de la tubera con un ambiente que causa una prdida de metal (Specifications and requirements for intelligent pig inspection of pipelines Version 2.1, 6 November 98). Desgaste total o parcial que disuelve o ablanda cualquier sustancia por reaccin qumica o electroqumica con el medio ambiente. El trmino corrosin se aplica a la accin gradual de agentes naturales, como el aire o el agua salada sobre los metales.

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Existen aguas de produccin que, a pesar de encontrarse sobre saturadas y ser proclives a las incrustaciones minerales, no presentan problema alguno. Las incrustaciones pueden presentarse como una capa dura adherida a las paredes interiores de las tuberas. Con frecuencia tienen varios centmetros de espesor y presenta cristales de 1 cm. o ms. El efecto primario de la formacin de incrustaciones en las tuberas es la reduccin de la produccin al aumentar la rugosidad de la superficie de la tubera y reducir el rea de flujo.

Figura 2.2. Incrustaciones cristalinas

Las tcnicas utilizadas para eliminar las incrustaciones deben cumplir ciertas condiciones: ser rpidas, no daar las tuberas ni el ambiente de la formacin, y prevenir precipitaciones en el futuro; la corrida de diablos puede realizar esta tarea. El mtodo de corrida de diablos involucra el movimiento a travs de la tubera a ser limpiada de un dispositivo, cilndrico o esfrico de un dimetro exterior igual al dimetro interior de la tubera que se mueve a travs de la tubera con el propsito de limpiar, dimensionar o inspeccionar. (Girardind, 2005). El propsito de la operacin de la corrida de diablos es para que un sistema de tuberas se mantenga eficientemente estable. La eficiencia de la tubera

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depende de dos aspectos: primero, la operacin continua; y segundo, la reduccin de costos de operacin.

Figura 2.3. Escombros removidos por el diablo (Piggingassnppsa, 2005)

Cada tubera vara en configuracin: dimetro, longitud, contenido de fluido, geometra, presiones y temperaturas de operacin, materiales, espesor de la pared y ubicacin geogrfica. Estos factores son clave para elegir qu tipo de diablo se debe utilizar para realizar las diferentes tareas, como para quitar cualquier residuo, como herramientas, varillas de soldaduras llamados escombros o animales muertos entrampados en la lnea. Cuando la tubera est en servicio, es necesaria una corrida de diablos para mantener la eficiencia de la lnea y ayudar en el control de corrosin. La corrida de diablos tambin remueve fragmentos de soldadura. Cuando se tiene una reduccin drstica del flujo. Es necesaria para remover los lquidos en sistemas de gas hmedo, remover la acumulacin de agua, levantamiento y control de parafina en tuberas de aceite crudo.

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2.3.1 Metodologa de la corrida de diablosLos mecanismos de la corrida de diablos son relativamente simples. El mtodo que se debe utilizar para realizar una corrida de diablos involucra varios pasos dependiendo lo que se quiera obtener de ella. Cada uno de stos utiliza diferentes herramientas, como es el caso de una corrida de inspeccin que busca un anlisis de las condiciones de la tubera y para esto utilizan las herramientas de inspeccin ms comunes, la MFL (Magnetic Flux Leakage, por sus siglas en ingls) y la Ut (Ultrasonic, por sus siglas en ingls). Un diablo se inserta a travs de un lanzador. ste es simplemente un barril, especialmente diseado, de gran tamao con un reductor que se acopla a la lnea existente. El lanzador del diablo tiene un dimetro ms grande que la tubera para permitir inserciones del diablo a mano, y una compuerta o pestaa que despus es cerrada. Esto permite la fcil introduccin del diablo. El dimetro exterior de un diablo es de igual tamao que el dimetro interior de las tuberas para mantener un buen sello. En la figura 2.4 se muestra la forma tpica del lanzamiento y en la figura 2.5 el diagrama del lanzamiento.

Figura 2.4. Mtodo convencional de lanzamiento (Westernfilterco, 2005)

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Figura 2.5. Diagrama del lanzamiento (Westernfilterco, 2005)

Una vez en el lanzador, un medio propulsor ayuda a introducir el diablo. ste puede ser aire o lquido, normalmente se utiliza el fluido de la tubera. El diablo entra estrechamente dentro de la tubera. La presin aplicada causa que el diablo avance a travs de la tubera. En su viaje a travs de la tubera, el diablo raspa el interior de sta y barre cualquier contaminante o lquido acumulado. El producto diseado para desplazar el diablo (PDP, Product Displacement Pig) ofrece la capacidad de desplazar productos en lneas con curvas de pocos grados y cruces estndares de tuberas llenas. La longitud del sello permite pasar los cruces de las tuberas sin perder el sello. Si la tubera que se intenta limpiar tiene conexin con otras tuberas, se deben cerrar las vlvulas de stas, para definir la trayectoria del diablo y no tener problemas de que el diablo o el fluido se desvi. El diablo viaja a travs de la tubera, y sta puede presentar inclinaciones y curvas de 90 como curvas S y curvas U de 180 grados (ver figura 2.6). Esto se puede alcanzar con presiones relativamente bajas (hps-pigging, 2005).

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a)Figura 2.6. a) Curva tipo U y b) Curva tipo S

b)

En el extremo de recepcin, se utiliza el mismo diseo del barril de gran tamao, permitiendo un retiro fcil del diablo de la lnea. El contenedor del diablo es similar al lanzador del diablo; localizado al extremo opuesto de la tubera, permite el flujo de fluidos o gases a travs de l y empuja a los diablos al extremo del contenedor (Pipeline Removal Preparations Survey, 2005). En la figuras 2.7 y 2.8 se muestra la configuracin tpica de la receptora del diablo y el diagrama de la receptora del diablo, respectivamente.

Figura 2.7. Mtodo convencional de recepcin (Westernfilterco, 2005)

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Figura 2.8. Diagrama de recepcin (Westernfilterco, 2005)

El lanzador y el receptor son trampas para introducir en la tubera y recibir los diablos despus de haber realizado una operacin exitosa. El diseo de estas trampas de diablos depende del tipo de diablo que va a hacer la operacin y de las condiciones de la tubera. Estos recipientes consisten en un encierro, abertura para el acceso rpido, un barril de gran tamao, un reductor para la conexin a la tubera. El diseo del suministro en la estacin debe incluir equipos de manejo para diablos. En la trampa de diablos existe derrame de lquidos y debe considerarse en el diseo y la construccin (Girarding, 2005).

2.3.2 Frecuencia de la corrida de diablosLa frecuencia de la corrida de diablos, y el nmero de ellos, depende de las condiciones de operacin de la tubera; esto es, de las condiciones de operacin de cada seccin, pues se necesita un tratamiento diferente como resultado de las diferentes acumulaciones en sta. El costo de cada operacin comparado con la variacin de la eficiencia de flujo de la tubera permitir establecer el nmero ptimo de corridas para alcanzar la mxima eficiencia al menor costo.

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En cada caso la frecuencia de la corrida de diablos debe ser determinada en un anlisis de la composicin del fluido y de las condiciones del sistema de transporte, por ejemplo: la frecuencia de corrida de diablos en tuberas que manejan gran porcentaje de gas depende de la composicin del gas, de las condiciones a temperatura ambiente y puede variar mucho de una ubicacin a otra. Se requiere una corrida de diablos rutinaria en las lneas de aceite para determinar las proporciones de la produccin y las temperaturas de operacin. La frecuencia de las corridas de diablos podra variar en los tiempos de ejecucin semanal, mensual o mucho ms tiempo, dependiendo de la naturaleza del fluido producido y de las condiciones de operacin. Existen diablos especialmente para tuberas, conocido como "diablos inteligentes" que son capaces de detectar reas de corrosin interior en una tubera y algunos tambin son capaces de localizar fugas o goteras.

2.3.3 Resultados que se obtienen con la corrida de diablosDespus de limpiar una tubera con una corrida de diablos son varios los beneficios que se obtienen, algunos de ellos se enlistan a continuacin (Flowmore Services, 2005):

1. 2. 3. 4.

El flujo se restaura; y en algunas ocasiones puede aumentar, Los costos por el bombeo de fluidos se reducen; el ahorro de energa puede ser dramtico en lneas grandes, Los productos que se obtienen son ms limpios; las impurezas como el agua pueden eliminarse, En el aspecto de las ventas, los clientes resultan satisfechos y contentos debido a los buenos resultados, el tiempo fuera de servicio es mnimo.

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En la figura 2.9 se muestra un diagrama de un fragmento de tubera antes, con una acumulacin de parafinas, y despus, con la tubera limpia, de una corrida de diablos involucrando tambin los gastos en cada una de los dos aspectos. En el segmento de tubera con acumulacin de parafina se tiene un gasto de 250 GPM (galones por minuto, 946.357 litros por minuto) y despus de realizar la corrida de diablos, y que la tubera est limpia, el gasto aument a 850 GPM (3217.62 litros por minuto). (Flowmore Services, 2005)

Antes

Despus

Figura 2. 9. Produccin antes y despus de la corrida de diablos (Flowmore Services, 2005)

En este ejemplo el gasto aument ms de tres veces de lo que se tena anteriormente. ste es uno de los beneficios que se tienen al realizar una corrida de diablos en un sistema donde ha disminuido la produccin.

Con las corridas de diablos se mejora la calidad del producto, se reduce el bombeo requerido, se restaura capacidades de flujo por completo y se reduce tiempo muerto, ya que no son destructivas a las tuberas. Los diablos pueden ser utilizados en todos los tipos de material de construccin de tubera (acero, plstico y concreto), y tienen la habilidad de adaptarse a varios tipos de instalaciones incluyendo curvas, vlvulas, creces, reducciones y tuberas de doble dimetro. Han demostrado ser un mtodo extremadamente rentable de limpieza de lneas en todos los tipos de industrias, a una fraccin del costo de

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los otros mtodos de rehabilitacin o de reemplazo (como tener que cambiar toda o una seccin de tubera).

2.3.4 Problemas que se pueden presentar durante la corrida de diablos y cmo solucionarlosUno de los problemas que se pueden presentar durante la corrida de diablos es el que un diablo se pegue en la tubera por diferentes razones. A continuacin se da una breve descripcin de lo que sucede y de cmo se puede solucionar el problema. Siempre hay una razn lgica para que el diablo se detenga en la tubera: falta de presin de propulsin adecuada, acoplador flojo con propulsin detrs del diablo, cierre de una vlvula delante de diablo (hps-pigging, 2005). El diablo puede pegarse o perderse por varias razones tal como, una tubera deformada o que el diablo est desgastado, envo de tipo de diablo inadecuado o incompatible, cantidad excesiva de escombros. Hay dos tipos de diablos pegados que se pueden presentar al realizar la corrida de diablos. (www.westernfilterco.com, 2005): I. Cuando un diablo pierde el sello. Esto puede suceder por un nmero de razones, por ejemplo, excesivo desgaste debido a demasiado uso de un diablo, las condiciones abrasivas en la lnea, y los diablos rasgados debido a las vlvulas parcialmente cerradas u otros escombros destructivos. En este caso, el diablo ha perdido su sello y est permitiendo que el medio que lo propulsaba penetre a travs de l en vez de propulsarlo. Una vez detectado este problema, las opciones para recuperar el diablo "pegado", (Westernfilterco, 2005) son:

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A. Aumentar el volumen de la corrida de diablos: Aumentando el volumen del medio propulsor, la cantidad de fluido que no penetr puede ser bastante para propulsar el diablo. B. Quitar la presin y el volumen (permitiendo que el diablo se recupere): si un diablo se detuvo por una disminucin del rea, como una vlvula parcialmente abierta, es recomendable quitar la presin y el volumen, pues la mayora de los diablos cuentan con la capacidad para recuperar su forma original, despus de un tiempo aproximadamente 15 minutos. C. Correr una esponja del tamao de la lnea: El funcionamiento de la esponja en una lnea donde un diablo ha perdido sello reestablecer el sello perdido por el primer diablo. La esponja intentar penetrar el diablo como el medio propulsor lo est haciendo, pero en cambio sellar el rea sin sello, y el medio propulsor comenzar de nuevo a empujar el diablo" pegado. D. Invertir la direccin del flujo: Invirtiendo el flujo del medio propulsor, podemos hacer que el diablo se retire algunos pies y despus reaplicando la presin detrs del diablo e intentar enviar a travs de la tubera. A menos que sea necesitado, se debe enviar el diablo de nuevo al lanzador. II. Un diablo que ha encontrado obstrucciones que no puede desplazar. Esto incluir la acumulacin excesiva de escombros delante del diablo, las vlvulas parcialmente cerradas, y varias obstrucciones, por ejemplo: cajas, herramientas, etc. Para quitar este tipo, las opciones siguientes pueden ser tiles, (Westernfilterco, 2005): A. Aumentar la presin de la corrida de diablos: el aumento de la presin se compara con el aumento de la fuerza, que puede ser bastante para permitir que el diablo empuje la obstruccin. B. Aumentar / disminuir la presin de la corrida de diablos (de manera alterna): Aumentando y disminuyendo la presin en una

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manera rpida encendido y apagado, puede darle el "retroceso en la parte posterior" para ayudar al diablo a manejar la obstruccin. Esta opcin trabaja muy bien en instalaciones donde se tienen dimetros internos pequeos y vlvulas entre cerradas. C. Remover la presin y el volumen (para permitir la recuperacin del diablo): Como con el tipo de prdida de sello, este procedimiento es til por las mismas razones, permitiendo que el diablo recupere su forma despus de encontrar una obstruccin. D. Invertir la direccin del flujo: La direccin contraria del flujo es muy eficaz para quitar este tipo de diablo "pegado". En la mayora de los casos, el diablo no puede empujar la obstruccin, invertir el flujo permite que el diablo sea recuperado de la lnea. Nota: Esto no funciona para los diablos unidireccionales (los diablos de la copa y los similares).

2.3.4. a. Ubicacin del diabloDe vez en cuando se pegan los diablos en lnea. El diablo atascado puede encontrarse usando un diablo descubridor con un transmisor en su cuerpo. El transmisor emitir una seal para que pueda localizarse con un receptor. Despus de que el diablo se localiza, la lnea puede excavarse y quitar el diablo (Girardind, 2005). El diablo tiene caractersticas especiales que le permite ser magnetizado. Los detectores son especialmente diseados para ser utilizados en el seguimiento del diablo en cualquier extremo de la lnea. Estos detectores no son introducidos en las lneas de produccin y pueden detectar el campo magntico del diablo a travs de la tubera de acero inoxidable (hps-pigging, 2005). Los diablos pueden ser localizados usando seales fijas a lo largo de la tubera o sistemas electrnicos ajustados dentro del diablo.

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Los detectores del diablo se utilizan para detectar el paso de un diablo. Las dos categoras bsicas son intrusivas y no-intrusivas. La intrusiva se une permanentemente a la tubera y se equipa de una punta de prueba que se introduce en la tubera. Cuando un diablo pasa, dispara la palanca y acta el detector. La no-intrusiva no se introduce en la tubera. Estas unidades son del tipo magntico, de transmisin / recepcin, o ultrasnicas. Se montan a la tubera, pero son unidades mviles. Ambos tipos se equipan de una cierta clase de seal de alertar al paso del diablo. Esto puede ser una bandera, una luz, etc. Pueden tambin ser equipados de seales elctricas a las operaciones de control de funcionamiento tales como vlvulas, bombas, compresores, etc. (Westernfilterco, 2005). En la figura 2.10 se puede apreciar un detector de diablos, este se coloca en la tubera para poder localizar el diablo en caso de que se detenga en la tubera durante la operacin, o para registrar el momento en que pasa por determinado punto. El diablo se puede ubicar con ayuda de la punta de prueba y al detectarlo se registra en la placa disparadora.

Placa disparadora

Punta de pruebaFigura 2.10. Detector del diablo

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CAPTULO 2

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2.4 Tipos de diabloClasificacin de DiablosDiablo convencional o diablo de utilidad Limpiadores Acero (cilndricos) Esferas Polietileno (espuma) Casquete slido Diablos de gel Diablos geomtricos o herramientas de inspeccin MFL (Magnetic Flux Leakage) Ut (Ultrasonic) Herramientas de inspeccin en lneaTabla 2.1. Clasificacin de diablos

Selladores

Figura 2.11. Tipo de diablos convencionales (Westernfilterco, 2005)

Los diablos que se usan para lograr las diferentes tareas de la corrida de diablos pueden ser divididos en tres categoras generales:

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CAPTULO 2

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el convencional o diablo de utilidad o corrida de diablos de rutina que se usan para realizar funciones como limpiar y separar los fluidos. diablos de gel se usan junto con los diablos convencionales para perfeccionar las tareas de drene y limpieza de la tubera. diablos geomtricos o herramientas de inspeccin en lnea que proporcionan informacin sobre la condicin de la lnea as como la magnitud y situacin de cualquier problema, la inspeccin de la prdida de metal y corrosin.

2.4.1 Diablos convencionalesLos diablos convencionales o de utilidad pueden ser divididos en dos categoras basados en su propsito fundamental: Diablos Limpiadores y Selladores. A. Diablos Limpiadores se usan para quitar la acumulacin de slidos o

de semi-slido y escombros acumulados en las paredes de la tubera. Esto es normalmente parafina en las tuberas de aceite crudo. Cuando se usan los inhibidores en una tubera de gas, los solventes en los inhibidores se evaporan, formando gotas en las paredes de la tubera que pueden quitarse limpindolo con los diablos. Tambin se usan los diablos limpiadores en conjunto con qumicos tratando las lneas para perturbar los sitios de corrosin y quitar agua, microbios, productos de corrosin, y comida para los microbios. Esto aumenta la eficiencia y baja el costo de la operacin. Los diablos limpiadores estn normalmente provistos con cepillos u hojas para hacer la limpieza. Tienen cepillos de alambre para raspar las paredes de la tubera y remover los slidos. Diablos de 14" y ms pequeos normalmente usan cepillos de rueda de alambres rotatorios. Estos cepillos son fciles de reemplazar y baratos. Se usan los cepillos rotatorios especiales en algunos diablos grandes. Los diablos ms grandes tienen cepillos extras.

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Estos cepillos se pueden reemplazar individualmente como sea necesario y estn montados en hojas de resorte de alambre, o resorte de espiral. Los resortes empujan y mantienen a los cepillos de alambre en contacto con la pared de la tubera. Hay cepillos de muchos materiales. Los cepillos normales son hechos de alambre de acero de carbono. Cuando los depsitos suaves de parafina, lodo, etc., necesitan ser removidos, una opcin excelente es la hoja de uretano6. El diseo de la hoja es intercambiable con los cepillos. Se instalan los puertos de desviacin en el frente del diablo o en el cuerpo. Estos puertos se usan para controlar la desviacin del fluido. Si los puertos estn en el cuerpo del diablo, el flujo tambin fluir a travs de los cepillos y los mantendr limpios. Cuando pasa el fluidos a travs de los puertos en el frente del diablo, ayuda a mantener los escombros delante del diablo en suspensin y movindose. Los elementos de sellado son copas o discos de elastmero7. Se usan como una combinacin de elementos de limpieza y sellado para quitar los depsitos suaves. Las copas son de norma o de diseo cnico. El material de la copa y del disco es normalmente fabricado de un material del poliuretano que da abrasin excelente y resistencia a romperse pero est limitado en el rango de temperatura. Neopreno, y otros elastmeros se utilizan para las aplicaciones de temperatura ms altas (Girardind, 2005). B. Diablos Selladores se usan durante la prueba hidrosttica de tuberas para llenar la lnea de agua y despus drenarla.6.Uretano. Clase de sintticos resistentes a la abrasin y espumas flexibles. 7.Elastmero: cualquier polmero sinttico que presenta las propiedades, en particular su elasticidad y su flexibilidad, son aquellos polmeros que muestran un comportamiento elstico, es decir, se deforman al someterlos a una fuerza pero recuperan su forma inicial al suprimir la fuerza.

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CAPTULO 2

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Se usan para mantener un buen sello para barrer lquidos de la lnea o proporcionar una interfase entre dos productos distintos dentro de la tubera. Quitando condensados y agua en sistemas de gas hmedo, agua de tuberas de produccin o separando productos distintos en tuberas de produccin. Los diablos selladores pueden ser esferas, diablos de casquete slidos de poliuretano, o diablos de tipo cilndrico con copas o discos selladores. Dentro de estas dos categoras, existe una subdivisin extensa, la cual puede hacer diferencias entre los diferentes tipos o formas de diablos. Estos son los diablos de acero (cilndricos), esferas, polietileno (espuma), y casquete slido (Girardind, 2005). Diablos de cilindro, que tienen un tubo del cuerpo central o mandril, y

varios componentes que pueden congregarse hacia el centro para configurar el diablo a realizar un deber especfico.

Figura 2.12. Diablo de cilindro, (Girardind, 2005)

Los diablos del acero son ms duraderos. Consisten en un cuerpo de acero con elementos reemplazables (copas y discos). Pueden tambin ser equipados por componentes abrasivos (los cepillos y las lminas) para quitar depsitos de la pared interior de la tubera. La ventaja de los diablos de acero es la capacidad para sustituir los componentes que usan (Westernfilterco, 2005).

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Los diablos de cilindro tienen un cuerpo de metal (acero o aluminio) y son equipados con selladores (copas o discos raspadores) para proporcionar la presin diferencial para propulsar el diablo en la tubera. Para limpiar la lnea el diablo est equipado con cepillos del alambre u hojas del poliuretano. Una ventaja del diablo de cilindro es que puede ser un diablo de limpieza, un diablo de sellado o una combinacin de ambos. Pueden reemplazarse los selladores y cepillos para hacer que el diablo pueda re-usarse. Se disean los diablos limpiadores para un raspado fuerte y pueden equiparse con cepillos de alambre u hojas del poliuretano. Se disean para las corridas largas. Hay tambin desventajas del diablo de cilindro. El costo de reajustarlo, y diablos ms grandes requieren un equipo de manejo especial para cargar y descargar el diablo. De vez en cuando las cerdas de cepillo de alambre se rompen y entrarn en lugares no deseados (Girardind, 2005). En la tabla 2.2 se muestran varios modelos, los estilos ms comunes, de diablos de cilindro, con diversas formas en las que se pueden presentar como es el diablo de copa, de discos, de copa cnica, de copa cnica con lmina y copa cnica con cepillo y otros tipos de arreglos con cepillos. Con esto se pude diferenciar si un diablo cilndrico es del tipo de diablo limpiador o de sello o si es una combinacin de ambos.Diablos de Copa

Diablos de Discos

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CAPTULO 2 Diablos de copa cnica

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Diablos de copa cnica con lmina

Diablos de copa cnica con cepillo

Diablos con varios tipos de cepillos

Tabla 2.2. Diablos de acero (Westernfilterco, 2005)

Diablos Esfricos o esferas, son de una composicin slida o inflable,

los inflebles se rellenan con glicol8 y/o agua para alcanzar el dimetro ptimo. las esferas inflables de poliuretano se fabrican de manera completa para proporcionar un diseo duradero, ya que la soldadura representa un punto de debilidad.8.Glicol: Compuesto orgnico con dos grupos oxhidrilos unidos a diferentes tomos de carbono; se trata por lo tanto de un alcohol divalente. Son en su mayora lquidos viscosos, incoloros y de sabor dulce.

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Figura. 2.13. Diablo esfera. (Girardind, 2005)

Se han usado las esferas durante muchos aos como diablos selladores. Hay cuatro tipos bsicos de esferas; soluble, inflable, espuma y slida. La esfera soluble se usa normalmente en tuberas de aceite crudo y contiene una cera cristalina microscpica y polietileno que acta como un inhibidor de parafina y no obstruye el flujo. Si en una lnea nunca se ha corrido un diablo, la esfera soluble es una buena opcin para realizas una corrida. La esfera normalmente se disolver en pocas horas. Esto est en funcin de la temperatura y movimiento del fluido, friccin y absorcin de aceite. La esfera inflable es fabricada de varios elastmeros (poliuretano, neopreno y otros) dependiendo de la aplicacin. Tiene un centro hueco con vlvulas que se usan para inflar la esfera con lquido. Las esferas estn llenas con agua, o agua y glicol e infladas al tamao deseado. Nunca deben inflarse las esferas con aire, puesto que por la naturaleza del mismo puede comprimirse a alta presin y/o amoldarse a la superficie de la tubera, y no realizar eficientemente la operacin de remover los lquidos.

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Dependiendo de la aplicacin y material, la esfera es inflada de 1% a 2% arriba del dimetro interior de la tubera. En tamaos pequeos la esfera puede ser de composicin slida, eliminando la necesidad de inflarse, pero no tiene la vida til como una esfera inflable. Las esferas tambin pueden fabricarse de espuma del poliuretano. Pueden cubrirse con un material del poliuretano para dar un buen uso. Para los propsitos de limpieza pueden tener cepillos de alambre en la superficie. Las ventajas de estas esferas de espuma es que son ligeras en peso, baratas, y no necesitan ser infladas. Las esferas son en general fciles de manejar, maneja radios de 90o, giros y curvaturas irregulares. Pueden viajar desde las lneas laterales ms pequeas a las lneas principales ms grandes, y son ms fciles de automatizar que otros diablos. Las esferas son comnmente usadas para quitar los lquidos de los sistemas de gas hmedo, agua de las tuberas de produccin, el control de parafina en las tuberas de aceite crudo, y la prueba hidrosttica y drene despus de rehabilitar la tubera o una nueva construccin. Usadas para separar varios productos como gasolinas, aceites de combustible, aceites crudos, combustibles de motor de reaccin, y otros productos de petrleo transportados a travs de una tubera. (Girardind, 2005).

Figura 2.14. Diablo tipo esfera (Girardind, 2005)

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Diablos de espuma, la espuma del poliuretano se amolda a varias

configuraciones de tiras slidas de poliuretano y/o materiales abrasivos permanentemente unidos a ellos;

Figura. 2.15. Diablo espuma (Girardind, 2005)

Los diablos de espuma son un tipo de dispositivo barato y verstil en la limpieza de tuberas. Los tamaos se extienden de 2" hasta 48". Con configuraciones incluyendo bsico, entrecruzado, cepillos de alambre, cerda plstica, y de carburo de silicio. Son ligeros y fciles de trabajar y capaces de ser utilizados en tuberas, instalaciones, y vlvulas (Westernfilterco, 2005). Los diablos de espuma, menos conocidos como los diablos de polietileno, son fabricados de espuma de poliuretano. La espuma es de varias densidades que van de la densidad ligera (2 lbs/ft3), la densidad media (5-8 lbs/ft3), a la densidad pesada (9-10 lbs/ft3). Aunque normalmente se encuentra en una forma de bala, pueden tener fines cncavos, fines lisos, o bala huele en ambos fines. El diablo de polietileno puede ser de espuma bsica o cubiertos con un material de poliuretano resistente. Los diablos cubiertos pueden tener un espiral de poliuretano, con varios cepillos o cubierto de carburo de silicio. Si el diablo es de espuma bsica, tendr la base cubierta. La longitud del diablo de poliuretano normal es dos veces su dimetro. Algunas ventajas de los diablos de poliuretano es que son comprimibles, extensibles, ligeros y flexibles. Los diablos de poliuretano viajan a travs de las tuberas de dimetro mltiples y radios cortos de curvatura de 90. Hacen giros bruscos en las cruces para poder

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limpiar las laterales. Pasan por las vlvulas tan pequeas como el 65% de apertura. Los diablos de poliuretano tambin son baratos. Las desventajas de los diablos de espuma radican en que son productos de un solo uso, longitud corta de corridas, y las concentraciones altas de algunos cidos acortan su vida. Se usan los diablos de espuma de poliuretano para probar la lnea (un diablo pasa a travs de la lnea), secar y limpiar, remover depsitos espesos, condensados en las tuberas de gas hmedo y en corridas de diablos de dimetros mltiples. Los diablos de poliuretano cubiertos con un cepillo de alambre o de carburo de silicio se usan para raspar y suavizar la abrasin de la tubera (Girardind, 2005). Los tipos de diablos de espuma disponibles que se puede usar dependen de la condicin de la tubera, y el aumento esperado de parafina, corrosin, u otro residuo de la produccin del hidrocarburo, como se lista a continuacin (Pipeline Removal Preparations Survey, 2005): 1. Diablo de polietileno de baja densidad - Un diablo de densidad baja puede atravesar tuberas parcialmente bloqueadas porque radicalmente se puede deformar cuando se empuja a travs de la tubera. Este diablo esta diseado para realizar un buen sello en el interior de la tubera y asegurar que todo el lquido de la tubera cambie de sitio impulsado por el fluido o gas detrs del diablo. Este tipo de diablo se muestra en la tabla 2.3.

Tabla 2.3. Diablo ligero de espuma (Westernfilterco, 2005)

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2.

Diablo de polietileno de densidad media - Un diablo de densidad media puede atravesar obstculos con la fuerza que se le aplicada y puede mover algunos materiales depositados en las paredes de la tubera. Esto tipo de diablo se muestra en la tabla 2.4.

Tabla 2.4. Diablo de espuma de densidad media (Westernfilterco, 2005)

3.

Diablo de polietileno de alta densidad - Un diablo de densidad alta atraviesa obstculos con mayor fuerza y mueve materiales acumulados en las paredes de la tubera. Esto tipo de diablo se muestra en la tabla 2.5.

Tabla 2.5. Diablo pesado de espuma (Westernfilterco, 2005)

Entre el diablo de polietileno de densidad baja, media y alta, la diferencia radica en su composicin interna, y en el objetivo que se quiere conseguir al utilizarlo, cada uno de ellos tiene una finalidad independiente, y no en su apariencia fsica. 4. Diablo de cepillo - Este diablo tiene cepillos de alambre o otros tipos de cepillos para quitar el material de residuo proveniente de diablos anteriores. 5. Diablo rascador - Este diablo tiene varios rascadores duros construidos para raspar el residuo ms resistente fuera de las paredes de la tubera.

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En la corrida de diablos progresiva es necesario asegurar que los diablos no se peguen en la tubera. El uso de una densidad alta o de un diablo rascador en la primera carrera podra raspar bastante material y por consecuencia detener el diablo y bloquear la tubera. Empujando los primeros, uno o dos, diablos con varios barriles de lubricante o surfactante, ablandarn y disolvern residuos del hidrocarburo depositado en la tubera y permitir a los diablos de polietileno ms densos quitar la mayora de material antes de usar un diablo rascador. El diablo de espuma se construye de espuma de poliuretano de varias densidades y est disponible en varios tipos de capas externas. Aunque cada diablo tiene una aplicacin especfica, algunos son intercambiables segn la preferencia del usuario dentro de ciertos parmetros.

Figura 2.16. Esquema del diablo espuma en operacin. (Girardind, 2005)

El diablo de espuma se adapta de material de espuma de poliuretano de densidad ligera, media, o pesada. Su forma de bala se disea para ayudar a cruzar las instalaciones y vlvulas. Los fines cncavos estn disponibles para el servicio bidireccional. La longitud del diablo es aproximadamente dos veces su dimetro para reducir la posibilidad de que diablo de volteretas en la tubera. El dimetro del diablo de poliuretano es ms grande que el dimetro interior de la tubera. Esto se hace para ejercer un arrastre friccional entre el diablo de espuma y la pared de la tubera. Los diablos pueden acomodarse en cualquier orden, considerando lo que se quiera conseguir de cada uno de ellos.

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Los diablos de espuma tienen una base de lmina cncava con una capa de poliuretano resistente. Esto proporciona un mximo sellado en la superficie trasera para las fuerzas de propulsin de los fluidos o gases usados. Las capas exteriores en los cuerpos de espuma consisten de un tipo de espiral entrelazado de poliuretano resistente. Estos espirales agregan la fuerza y dan un mayor limpiado y raspado, la accin es comparada con la espuma bsica. Se fabrican dos tipos de diablos entrelazados. Cepillos del alambre, carburo de silicio, o las cerdas plsticas pueden adherirse en estos espirales de poliuretano para agregar una mximo accin de raspado o cepillado. La accin de limpieza del diablo de espuma se crea por el arrastre friccional proporcionado por el sobre tamao del dimetro. Adems, la presin creada por el fluido sobre la parte trasera del diablo comprime el diablo longitudinalmente. Esto aumenta el arrastre friccional sobre las paredes de la tubera y la accin de raspado del diablo. Algunos fluidos pasan alrededor de y a travs del cuerpo de espuma creando una alta velocidad y desviacin del volumen. Esta desviacin retira los escombros delante del diablo, suspendiendo algunos de los escombros en la solucin y barrindolos fuera de la lnea (Girardind, 2005). Diablos slidos, se amoldan en una sola pieza, normalmente de

poliuretano. Los diablos slidos son de varios diseos y son normalmente hechos de poliuretano; sin embargo, el neopreno, y otros elastmeros en los diablos de tamaos ms pequeos. Son considerados diablos de sellado aunque algunos diablos slidos estn disponibles con cepillos en su alrededor y pueden usarse para propsitos de limpieza. El diablo de lanzamiento slido est disponible en copa, disco, o una combinacin de diseo copa / disco. La mayora de los diablos son de una

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construccin de piezas pero varios fabricantes tienen todos los diablos de uretano con elementos de sellado reemplazables.

Figura. 2.17. Diablo slido. (Girardind, 2005)

Debido al costo de reajustar y transportar un diablo cilndrico (trabajo y material), muchas compaas reutilizan el diablo de lanzamiento slido. Los diablos slidos son sumamente eficaces quitando los lquidos de las tuberas de produccin, removiendo condensados y agua de sistemas de gas hmedo, y controlando el aumento de parafinas en los sistemas de aceite crudo (Girardind, 2005). Los diablos slidos caen en la categora de diablos de espuma medios y diablos de acero. Los equipan de copas y/o discos y tienen la capacidad de adaptar cepillos como un diablo de acero. Sin embargo, los componentes que usan no pueden ser substituidos. Como en los diablos de acero, diversas configuraciones pueden ser provistas. Los cinco tipos bsicos de diablos slidos se pueden observar en la tabla 2.6. Construidos, con alto grado de abrasin y con un qumico resistente al material slido y diseados para permitir el sello al borde de la copa y en la

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parte posterior del disco contra la superficie interna de la tubera. El centro hueco agrega flexibilidad para adaptarse a los dimetros internos fuera de circunferencia o que varan, y adems maneja los dimetros de poca curvatura. Utilizados sobre todo para las pruebas hidrostticas, drene, retiro del fluido, as como, limpiezas cuando est equipado con cepillos. Ms ligero en peso que los diablos de acero, ste permite un sello ms eficiente durante funcionamiento del diablo. Tipo Tipo copa copa y disco

Tipo disco

Con los cepillos

Esferas

Tabla 2.6 Tipos de diablos slidos. (Girardind, 2005)

Otra clasificacin de los diablos se basa en el objetivo o tarea que se quiere conseguir al realizar la corrida de diablos, cualquiera de los diablos que se han explicado anteriormente puede tomar parte en una de estas clasificaciones, para esto tambin influyen las condiciones de la tubera y del fluido.

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Diablos de conjunto Se usan los diablos de conjunto para separar fluidos distintos como las diferentes calidades de gasolina, combustoleo, etc., en tuberas de productos mltiples. Estos diablos son unidireccionales si tienen copas y bidireccional si estn provisto con discos (Girardind, 2005). Diablos de desplazamiento Estos diablos se utilizan para desplazar un fluido con otro. Pueden ser bidireccionales o unidireccionales en diseo. Se usan en la hidrosttica, en el llenado, en el drene, la evacuacin y en el abandono de la lnea (Girardind, 2005). Diablos calibradores Se usan los diablos calibradores despus de construir la tubera para determinar si hay obstruccin en la tubera. Asegura que el ovalidad de la lnea est dentro de la tolerancia aceptada. La lmina de aforo puede montarse en el frente o a atrs del diablo y es hecho de un acero ligero o de aluminio. La lmina puede ser slida. Su dimetro externo es de un 9095% del dimetro interno de la tubera (Girardind, 2005). Diablo de perfil Es un diablo de aforo normalmente con tres lminas de aforo. Una lmina est colocada en el frente, una en medio, y una atrs del diablo. Normalmente se usa antes de utilizar una herramienta de Inspeccin en lnea, para asegurar que la herramienta pase alrededor de las curvaturas y a travs de la tubera (Girardind, 2005). Diablos de dimetros dobles Existen sistemas de produccin en donde se presentan tuberas de dos diferentes dimetros es decir, 4" x 6", 8" x 10", etc. es por eso que el diablo de cilindro es normalmente ajustado con discos slidos para la lnea ms pequea y discos rasurados para la lnea ms grande. Si es un diablo de limpieza, los cepillos lo apoyarn en la lnea y mantendrn el diablo centrado. El diablo de poliuretano tambin se usa ampliamente en esta aplicacin (Girardind, 2005).

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Diablos especiales Son diablos que se utilizan para realizar una aplicacin especfica y que no se lograra si se utilizara un diablo convencional. Muchas aplicaciones requieren los diablos especiales. Un ejemplo de un diablo especial es; un diablo del molinete que usa alfileres de acero con las puntas endurecidas para quitar la cera y descascarar la tubera, un diablo de limpieza magntico para recoger los escombros frreos de la tubera (Girardind, 2005).

2.4.2 Diablos de gelEs una serie de sistemas de gel lquido que se ha desarrollado para el uso en operaciones en tuberas, o durante el inicio, o como una parte de un programa de mantenimiento continuo. La mayora de los geles de tubera son basados en agua, pero con un rango de qumicos, solventes, y incluso cidos que pueden estar en los geles. El diesel de gel normalmente se usa como un portador de inhibidor de corrosin en lneas de gas (Piggingassnppsa, 2005). Hay cuatro principales tipos de gel que se usa en aplicaciones de la tubera: Bacheo o gel separador Gel recogedor de escombros Gel de hidrocarburo Gel deshidratador

Figura 2.18. Diablo de gel (Piggingassnppsa, 2005)

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Como un lquido, aunque muy viscoso, el gel puede bombearse a travs de cualquier lnea que acepte lquidos. Pueden usarse diablos de gel exclusivamente (en lneas de lquido), en lugar de diablos, o junto con varios tipos de diablos convencionales. Cuando se usa con diablos convencionales, los diablos del gel pueden mejorar el desarrollo global mientras minimizan el riesgo de que un diablo se pegue.

En la figura 2.19 se muestra la forma en que se realiza la corrida de diablos usando en el frente un diablo de gel, ste comprende un gel separador y un gel de escombros y diablos convencionales, entre uno y otro se introduce un gel de escombros o un gel separador. Con esto se minimizar la desviacin de los fluidos de los diablos y se realiza una mejor limpieza.

Figura 2.19. Tren de diablos con el diablo de gel (Piggingassnppsa, 2005)

Las principales aplicaciones de los diablos de gel en tuberas son las siguientes: Separacin de productos Escombros removidos Lnea rellena e hidroprueba Desage y secado Condensados removidos de lneas de gas Inhibidores Tratamiento qumico especial Remover los diablos atascados

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2.4.3 El diablo como herramienta de inspeccin.Otra de las aplicaciones que tiene el diablo durante su operacin son la de inspeccionar las condiciones de la tubera. Se ha desarrollado un diablo que mide el dimetro interno este consiste en un diablo de limpieza que puede medir el dimetro interior de una tubera. Este diablo pasa a travs de la tubera como un diablo de limpieza, mismos tipos y nmero de copas de cerrado tienen que ser usadas, se ha hecho de los mismos materiales y se han instalado a los mismos intervalos (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005). Este diablo se muestra en la figura 2.20.

Figura 2.20. Diablo medidor del dimetro interno (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005)

Al contrario de un diablo del calibrador ordinario, este diablo puede usarse para detectar abolladuras. Por consiguiente, los censores que miden la distorsin y detectan la deformacin, se han colocado a lo largo del interior de la copa de medicin. Estos datos son usados en conjunto con el dato registrado por el propio diablo. Este diablo tambin tiene el mismo tipo de rodillos de medicin como es encontrado en herramientas de inspeccin, y puede medir el dimetro interior de una tubera instalada a intervalos de 2 milmetros. Tambin se ha desarrollado un diablo cmara al que se le ha ajustado una cmara de video que se usa para grabar dentro de la tubera. Este diablo tambin puede usarse como un diablo de limpieza, tiene el mismo diseo. La lente no se coloca en el frente del diablo por que el polvo dentro de la tubera

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puede ensuciar la lente, en cambio la cmara se ajusta atrs del diablo as la lente no se ensucia. Entonces este diablo graba en la direccin inversa del movimiento del propio diablo y da testimonio de las condiciones internas de la tubera despus de haber corrido el diablo (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005). Este diablo se muestra en la figura 2.21.

Figura 2.21. Diablo cmara (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005)

Ejemplo de una fotografa en una lnea del flujo de este diablo cmara se muestra en la figura 2.22. Esta imagen capturada por este diablo revela la forma circunferencial de la tubera. Durante el uso en el campo, este diablo ha mostrado excelente durabilidad y habilidad para pasar a travs de la tubera (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005).

Figura 2.22. Imagen captada por el diablo cmara (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005)

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Las tuberas se inspeccionarn o se estudiarn con datos existentes para determinar la situacin actual de la limpieza de la tubera involucrando el estudio de extremidades y cruces (tees).

2.5 Seleccin del diabloUna vez definidos los parmetros de operacin y metas del proyecto de limpieza, se debe hacer una seleccin del diablo para perfeccionar la eficacia de limpieza de la corrida del diablo (Baker Petrolite, 2005). El tipo de diablo a ser usado y su configuracin ptima para realizar una tarea en una tubera en particular debe determinarse basado en varios criterios que incluye (Piggingassnppsa, 2005): El propsito En ste influye el tipo, dureza, situacin y volumen de la sustancia que se quitara o cambiara de lugar, tiempo de acumulacin, ubicacin del deposito, el tipo de informacin que se obtendr de una corrida de diablo y los objetivos y metas para la corrida de diablo. Los volmenes de la lnea Se debe considerar, los volmenes en la lnea durante la corrida de diablos, la disponibilidad contra la tendencia de presin requerida y la velocidad del diablo Caractersticas de la tubera Se deben de tomar en cuenta los dimetros interiores mnimos y mximos de la lnea, la mxima distancia que deber viajar el diablo, el mnimo radio de curvatura, y ngulos de la curvatura, las caractersticas adicionales como tipos de vlvula, las conexiones de la rama, el perfil de elevacin, y el material especifico de la tubera.

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Varios son los diseos de diablos que se pueden utilizar en la corrida de diablos en ambas direcciones de la tubera. Todos los modelos bidireccionales operan mecnicamente con seales elctricas autocambiables o ambas seales mecnicas y elctricas. En la figura 2.23 se muestran algunos diablos bidireccionales.

Figura 2.23. Diablos bidireccionales (Girardind, 2005)

Al seleccionar el diablo se debe tomar en cuenta la temperatura de operacin pues puede que el material con el que est fabricado el diablo no sea el ptimo para realizar la limpieza.

2.6 Tren de diablosEs un proceso tambin llamado "corrida de diablos progresiva" (progressive pigging). Este proceso consiste en introducir a la tubera una serie de diablos de espuma de polietileno, estos limpian a travs de la tubera con agentes qumicos y/o un limpiador de agua para quitar todos los hidrocarburos. El diablo es empujado por el lanzador en la tubera bombeando aire, nitrgeno, agua o qumicos detrs del diablo. Una cantidad moderada de fluido o gas se bombea antes de un segundo diablo que es insertado en el lanzador, as hasta el nmero requerido de diablos con la cantidad correspondiente de

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qumicos o limpiadores con agua se envan a travs de la lnea y para quitar la mayora de los hidrocarburos depositados en la tubera. Los diablos se reciben en un "receptor de diablo" (Pig catcher). En la figura 2.24 se muestra una corrida de diablos progresiva en donde se ilustra los diferentes tipos de diablos que se utilizan para conseguir la limpieza esperada por cada uno de ellos, se nota que cada uno de ellos cumple con un fin, que es remover la mayor cantidad de parafinas, lquidos o slidos.

Figura 2.24. Tren de diablos (Baker Petrolite, 2005)

Una tubera que se ha mantenido limpia o se ha limpiado en el momento de cierre, puede requerir slo diablos de polietileno de densidad baja y limpiadores de agua para la limpieza final. (Pipeline Removal Preparations Survey, 2005). Las tuberas se limpian hidrulicamente y neumticamente con una serie de diablos limpiadores de polietileno (POLY-PIG) de espuma flexibles. En el caso de fragmentos pesados, los diablos de polietileno se introducen en el sistema de una manera progresiva que empieza con unidades de limpieza muy pequeas y muy suaves que trabajan con limpiadores clasificados segn el tamao con calidades abrasivas. Este mtodo de limpieza de diablos de polietileno ha demostrado ser la manera ms segura, ms rpida y ms barata de limpiar la mayora de las tuberas (Flowmore Services, 2005).

El diseo del tren de diablos es crtico para el xito del programa de limpieza. Tpicamente, el bache de qumicos es colocado delante de un diablo

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cepillo para iniciar las corridas, con un diablo disco o diablo copa usado al final de las corridas. Da a da se perfecciona el tren de diablo para que la limpieza completa se logre en un nmero mnimo de corridas y aumente al mximo la produccin a la vez que se minimizan los costos (Baker Petrolite, 2005).

2.7 Tipos de herramientas inspeccin en la corrida de diablosBsicamente las tcnicas ms comunes son MFL (Magnetic Flux Leakage, por sus siglas en ingls), Ut (Ultrasonic, por sus siglas en ingls), Herramientas de inspeccin en lnea y la inspeccin en sitio.

2.7.1 Herramientas de inspeccin en lneaLa herramienta de inspeccin en lnea proporciona informacin de la condicin de la tubera y/o sus volmenes. Con pocas excepciones, la herramienta de inspeccin en lnea recoge datos que son analizados por los ingenieros y tcnicos para determinar e informar de la condicin de la lnea (Piggingassnppsa, 2005).

Pre inspeccin del diabloEste es uno de los primeros pasos que se deben llevar a cabo durante la corrida de diablos. El diablo debe estar dentro las condiciones de operacin establecidas para poder seleccionarlo. Si el diablo tiene corridas anteriores, este debe ser inspeccionado para asegurar que se puede utilizar sin que este se detenga en la tubera. El dimetro exterior del diablo sella la superficie de la tubera. Estos dimetros deben ser tan grandes como el dimetro interior de la tubera para mantener un buen sello.

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Se inspecciona el sellado en la superficie para asegurar que el diablo no se cortar, romper, pinchar, esto puede afectar la habilidad del diablo para funcionar en la tubera durante la operacin. Los cepillos de diablos deben adems ser medidos para asegurar que los cepillos mantienen contacto con la pared de la tubera durante la operacin completa. Cuando se usan cepillos en los diablos de limpieza de tipo cilndrico, se debe examinar la corrosin o ruptura de los cepillos. Se beben tomar precauciones para prevenir que los cepillos no se rompan en la tubera. Las cerdas sueltas daan las vlvulas, instrumentacin y otros equipos de las tuberas. Todos los componentes del diablo deben ser controlados para asegurar que estn ajustadas y en buenas condiciones (Girarding, 2005)

2.7.2 Inspeccin en el sitioMientras estas herramientas estn viajando a travs de la lnea, la presin diferencial constantemente se monitorea. Un mtodo rastreador acstico se usa para monitorear la situacin de la herramienta en la inspeccin en tiempo real. Se usan herramientas de inspeccin para monitorear las lneas y el proceso es mostrado en la figura 2.25 (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005). Diablo de limpieza Diablo medidor de dimetro interno Diablo cmara Herramienta de inspeccinFigura 2.257. Flujo de trabajo de la inspeccion en el sitio (Inspection tools with high reliability for the safety of trunk lines including tight bends, 2005)

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2.7.3 Herramienta de inspeccin Magnetic Flux LeakageLos dos parmetros ms comunes para medir la geometra y el dimetro son la prdida de metal y la corrosin, la informacin que proporciona este diablo inteligente es de un rango muy amplio de inspeccin que incluyen (Piggingassnppsa, 2005): Medidas del dimetro y de la geometra Monitoreo de la curvatura de la tubera Perfil de la tubera Registro de la temperatura y la presin Perdida de metal y determinacin de la corrosin Inspeccin fotogrfica Determinacin de grietas Medicin de los depsitos de parafinas Determinacin de la fuga

El principio fsico de la herramienta de trabajo MFL es magnetizar la pared del pozo y detectar la salida de flujo causado por el metal (ganancia o prdida) u otra anomala relativa que cambie el espesor de la pared de la tubera.

Figura 2.26. Herramienta MFL. (roseninspection, 2006)

La evaluacin de la perdida de metal es determinado indirectamente a travs de la calibracin y experiencia en la interpretacin de registros, los resultados del MFL son cualitativos (volumtricos).

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Las herramientas del MFL se corren en aceite, gas o sistemas multifasicos con una deteccin mnima de 5 10 %. Reportan las caractersticas de la tubera de acero, es decir en el caso de tuberas con ms costuras en un nivel alto reduce la capacidad y la exactitud (Pipeline Integrity Management Through Intelligent Pigging Survey, SPE # 36275). Las principales limitaciones de las herramientas MFL son: Necesita ser calibrado para un sitio, cuando se evalan los defectos Incapaz para detectar la suavidad, la longitud y reas uniformes en espesores de pared Para evaluar errores causados por cambios desconocidos en el espesor de la pared Limitaciones sobre la deteccin mnima de dimensiones, exactitud del tamao total en el nivel de los resultados reportados Incapacidad de registrar el tamao, anomalas debajo de ciertas dimensiones y asociado con la masa de acero Temperatura mxima