Instalación de un instrumento de medición de biogás en una atmósfera explosiva

La instalación de cualquier dispositivo eléctrico en un lugar peligroso con riesgo de explosión requiere precauciones y procedimientos especiales, y la instalación de un dispositivo de medición in situ en un gasoducto presenta sus propios riesgos y requisitos específicos. Esta publicación de blog examina los aspectos prácticos de la instalación in situ en una zona límite 0/1 de área peligrosa en una planta de biogás.

Conozca los riesgos

Cuando se trata de biogás, la alta concentración de metano es una preocupación obvia debido a su inflamabilidad y posible riesgo de explosión. A pesar de que el metano tiene un rango de concentración explosiva bastante estrecho, con un límite explosivo inferior (LEL) de 4,4 % vol y un límite explosivo superior (UEL) de 16,5 % vol, una instalación de biogás se clasifica como atmósfera explosiva. (ATEX, UE) o una ubicación peligrosa (HAZLOC, EE. UU.) y se deben seguir las reglas y regulaciones apropiadas.

Otros riesgos que vale la pena tener en cuenta son la presencia de sulfuro de hidrógeno, que es venenoso incluso en bajas concentraciones, y la ausencia de oxígeno, que puede presentar un riesgo de asfixia en espacios reducidos. Es imprescindible llevar una alarma de gas personal que controle los niveles de metano, sulfuro de hidrógeno y oxígeno al instalar instrumentos en este tipo de entorno. También es importante planificar con anticipación y preparar un documento de evaluación de riesgos antes de comenzar a trabajar.

Elegir la conexión de proceso adecuada

Una de las preguntas más importantes que debe responderse desde el principio es qué tipo de conexión de proceso se empleará: ¿existe una válvula de bola o un puerto roscado que pueda usarse, o es necesario soldar un puerto a la tubería, o incluso reemplazar un sección bridada de tubería con una nueva sección que contenga los puertos de muestreo requeridos?

El instrumento de medición de biogás Vaisala MGP261 está equipado con una rosca NPT de 1½” con un diámetro de sonda de 40 mm y una profundidad de inserción de 209 mm. Se puede insertar a través de válvulas de bola de tamaño nominal de 1½” y 40 mm, siempre que la válvula sea de diseño de paso total y la unión entre la válvula y la tubería principal no sea inferior a 40 mm. La única forma de confirmar esto es abrir la válvula para verificar las dimensiones. Se pueden usar válvulas más grandes, como las de 2” o 50 mm, con un adaptador de rosca a 1½” NPT y, a menudo, son una buena opción ya que la sonda pasará más fácilmente.

Las conexiones al proceso no siempre están claramente marcadas y el tipo de rosca exacto puede ser difícil de identificar. En tales casos, es mejor utilizar calibres para medir el diámetro y la posible conicidad de la rosca, y un calibre de paso de rosca para determinar el tipo de rosca. El MGP261 se envía con un tapón de plástico NPT de 1½” que puede usarse como ayuda para la identificación de roscas.

Si no se dispone o no se desea una válvula de bola, por ejemplo por motivos de coste, una simple unión roscada soldada a la tubería es una solución eficaz. Se utiliza un tubo corto de 50 mm para ajustar la posición de la sonda de biogás de modo que su punta esté entre un tercio y dos tercios del diámetro del tubo. Además del puerto de muestreo de la sonda principal, se necesita una conexión de proceso del transmisor de presión, generalmente en el rango de ¼ a ½”, dependiendo del transmisor de presión utilizado.

Un proceso de instalación sencillo

Independientemente de la conexión de proceso elegida, la sección del gasoducto debe purgarse antes de que pueda comenzar la instalación. Esto es relativamente sencillo si el lugar de medición seleccionado está al lado de un dispositivo que pueda ser puenteado, como un sistema de secado de gases o un filtro de carbón activo; en otros casos, la instalación debe realizarse junto con otros trabajos de mantenimiento importantes cuando el proceso no está en ejecución. Después de purgar la tubería con nitrógeno o aire y usar una alarma de gas para garantizar que el área sea segura para trabajar, instalar la sonda es sencillo.

Prepare la sonda envolviendo cinta selladora de PTFE en la rosca siguiendo estas sencillas pautas:

• Coloque la cinta paralela al hilo.
• No deje “colas” colgando en el lado del proceso del hilo.
• Aplicar sólo dos o tres capas de cinta dependiendo de su espesor.
• Una vez que comience a apretar el hilo, no invierta la dirección.

En una interfaz de rosca NPT, parte de la rosca macho puede permanecer visible después de apretar la conexión. Para obtener más orientación sobre la instalación correcta de equipos con rosca NPT, consulte el blog de Swagelok.

Garantizar una conexión segura

Después de instalar la sonda en la tubería de biogás, la siguiente tarea es conectar el cableado de alimentación y señal. El instrumento de medición de biogás Vaisala MGP261 tiene tres entradas de cable con rosca métrica: una de 16 mm y dos de 20 mm. El MGP261 se puede configurar de diversas maneras, con la opción de 4-20 mA o Modbus/RTU tanto para salida de señal como para entrada de señal de presión; Dependiendo de la configuración elegida, es posible que no se necesiten una o más entradas de cables.

La entrada más pequeña está destinada principalmente a una entrada de 4-20 mA desde un transmisor de presión Ex i (intrínsecamente seguro) y conduce al lado intrínsecamente seguro de la caja de conectores, que está aislado con una pared divisoria. Debido a que el MGP261 contiene un transformador de aislamiento Ex i, es posible conectar directamente un dispositivo Ex i a la sonda. Las dos entradas de cables más grandes conducen al otro lado de la pared divisoria, donde las señales de salida analógicas de 4-20 mA para metano, dióxido de carbono y vapor de agua están disponibles en terminales Ex e (seguridad mejorada) junto con RS485 (MODBUS/RTU). y terminales de alimentación de 24 VCC.

Elija prensaestopas con aprobación Ex, incluido alivio de tensión y protección contra impactos, y el diámetro de cable correcto para los cables que está utilizando. Algunos prensaestopas con aprobación Ex tienen una X en el código de aprobación, lo que significa que están limitados en cuanto a alivio de tensión y/o protección contra impactos. Si está utilizando este tipo de prensaestopas, el cable debe fijarse a una bandeja de cables o estructura similar en el exterior del prensaestopas y se debe construir una protección adecuada contra impactos.

Se debe prestar especial atención a las conexiones a tierra de protección y a tierra de señal, y los blindajes de los cables deben terminarse en rieles de ecualización de potencial como se muestra en la guía de instalación y seguridad del MGP261. Mida la resistencia entre el riel de ecualización de potencial y el tornillo de puesta a tierra en el chasis MGP261; La resistencia debe ser inferior a 1 ohmio y la prueba debe documentarse como parte del informe de instalación. Esto es particularmente importante ya que el MGP261 contiene una barrera Ex i para el manómetro intrínsecamente seguro, como lo muestra el código [ia] en la marca Ex, y la protección de un dispositivo intrínsecamente seguro se basa en una ecualización de potencial de alta calidad.

Recomendamos utilizar un integrador de instrumentos experimentado al instalar instrumentos en procesos de biogás.

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