Medición de nivel criogénico: tanques de LNG, LIN y LOX

Medición de nivel criogénico: tanques de LNG, nitrógeno líquido y oxígeno líquido

La medición de nivel criogénico requiere una instalación con límites nominales específicos para ese servicio. El radar, el radar de onda guiada, la capacitancia, la presión diferencial y los servosistemas pueden utilizarse en determinadas aplicaciones criogénicas, pero añadir aislamiento o un tubo vertical no hace apto un modelo convencional para temperatura ambiente. Confirme todo el conjunto de contención del proceso, los materiales, la disposición mecánica y los límites de funcionamiento antes de evaluar la señal.

LNG, nitrógeno y oxígeno son servicios diferentes

Estos servicios no pueden compartir una recomendación genérica de purga o calentamiento. El servicio de oxígeno impone requisitos específicos de limpieza y materiales, mientras que una instalación de gas inflamable tiene sus propias limitaciones eléctricas y de proceso. El diseñador del tanque y el equipo de ingeniería responsable deben aprobar las modificaciones.

Los ecos débiles necesitan una evaluación específica de la aplicación

Muchos líquidos criogénicos tienen una permitividad relativa baja y devuelven menos energía que los líquidos acuosos comunes. La señal utilizable depende del líquido, la temperatura, la frecuencia, la antena, el alcance y la geometría. Una tabla dieléctrica estática no puede establecer que todos los radares funcionarán o que todos los líquidos criogénicos sean inmedibles.

Un tubo tranquilizador adecuado puede formar parte de un sistema de medición de tanques diseñado para la aplicación. No es obligatorio en todos los casos y debe cumplir los requisitos del instrumento en cuanto a diámetro, aberturas, alineación y contracción térmica. Un tubo inadecuado puede generar reflexiones o impedir que el intercambio de líquido mantenga un nivel representativo.

El radar de onda guiada concentra la señal a lo largo de una sonda, pero introduce contacto con el producto, cargas sobre la sonda y limitaciones de las zonas de medición. Solo debe considerarse una versión apta para todas las condiciones del servicio criogénico; la construcción convencional de una sonda no es evidencia suficiente.

Compare las tecnologías sin dar por hecho que una sea siempre preferible

El principio de medición no determina por sí solo una exactitud universal ni una clasificación de tecnologías por precio. Los instrumentos DP pueden tener salidas digitales, y una interfaz digital no es motivo suficiente para cambiar de DP a radar. Seleccione la tecnología según el tanque, la magnitud medida, la estrategia de mantenimiento y las aprobaciones exigidas.

Diseño térmico, aislamiento y formación de hielo

Identifique la temperatura mínima de proceso y las temperaturas previstas en el sello, la conexión, la extensión y la electrónica. La contracción térmica puede someter a cargas las sondas, los soportes y las juntas del conjunto de contención de presión. El aislamiento y las barreras de vapor deben respetar el diseño del tanque y las condiciones de instalación del fabricante del instrumento.

La escarcha exterior no demuestra que la antena esté bloqueada, ni existe un espesor universal de escarcha que permita predecir un fallo. Compare la señal e inspeccione la instalación mediante el procedimiento de mantenimiento aprobado. La entrada de humedad o un puente térmico no deseado pueden requerir una corrección del diseño en lugar de deshielos repetidos.

No añada aire seco, nitrógeno, calentadores o elementos de aislamiento térmico como solución genérica en campo. Deben revisarse la pureza del gas, la compatibilidad con el oxígeno, la inflamabilidad, la contaminación, la presión y el aporte de calor. Una disposición de calentamiento o purga puede introducir un nuevo peligro y no aumenta el límite de temperatura de un instrumento no aprobado para esas condiciones.

Inventario, densidad y estratificación.

El radar proporciona el nivel, que puede convertirse en volumen mediante los datos de capacidad del tanque. Para calcular la masa se necesita una densidad representativa, que puede variar con la composición y la temperatura del LNG. El cálculo de nivel mediante DP también depende de la densidad y de la disposición de referencia de presión.

La gestión de la estratificación del LNG y del fenómeno de mezcla de capas conocido como rollover exige más que una lectura del nivel superficial. Utilice la estrategia de supervisión y operación aprobada de la instalación, incluidos los datos de temperatura, densidad o composición necesarios. Un solo instrumento de nivel no determina el perfil de densidad ni demuestra que no exista riesgo de rollover.

En tanques a bordo de buques, el sistema de medición puede necesitar compensaciones de asiento, escora y movimiento. Valide esos cálculos con la geometría aprobada del tanque y el diseño del sistema, en lugar de asignar esa función a un sensor de distancia independiente.

Seguridad y puesta en marcha

El vapor frío de LNG puede ser inicialmente más denso que el aire y extenderse cerca del suelo; no suponga que ascenderá de inmediato. Las fugas de nitrógeno pueden desplazar el oxígeno, mientras que las de oxígeno pueden enriquecer la atmósfera con este gas y aumentar considerablemente el riesgo de combustión. Las superficies frías y el líquido atrapado también requieren medidas de control específicas.

Solo personal cualificado debe trabajar en conexiones criogénicas siguiendo los procedimientos de aislamiento, despresurización y permisos de la instalación. No abra, caliente ni elimine mecánicamente el hielo de una conexión presurizada basándose en la lectura de un instrumento. Los equipos para oxígeno deben conservar la limpieza especificada durante toda la instalación y el servicio.

Antes de la aceptación, verifique los límites de uso del modelo, la altura de referencia, la conversión mediante los datos del tanque, el rango útil, el diagnóstico y las funciones independientes de alarma o protección exigidas. Conserve los registros de puesta en servicio y defina un método seguro de verificación para el mantenimiento posterior.

Para una consulta sobre criogenia, proporcione la composición del fluido, los límites combinados de temperatura y presión, el plano del recipiente, la función de medición requerida y las aprobaciones aplicables. Antes de comprar, debe confirmarse la compatibilidad criogénica de la configuración exacta ofrecida.

Preguntas frecuentes

¿Puede el radar medir LNG o nitrógeno líquido?

Los sistemas adecuados y diseñados para esas condiciones pueden medir en determinadas aplicaciones criogénicas. Confirme que el conjunto de proceso y el rendimiento del eco sean adecuados para el líquido, el tanque y el rango de funcionamiento reales.

¿Es siempre necesario un tubo tranquilizador?

No. Su uso depende del diseño de medición de nivel. Si se especifica, sus dimensiones, aberturas, alineación y comportamiento térmico deben seguir los requisitos del sistema seleccionado.

¿Puede adaptarse un radar para temperatura ambiente con una boquilla más larga?

No como sustituto de la aprobación para servicio criogénico. Una extensión no demuestra la idoneidad de los sellos, los materiales ni el conjunto de contención de presión a baja temperatura.

¿Puede considerarse la purga con nitrógeno una solución segura por defecto para todos los tanques criogénicos?

No. Cualquier purga debe estar aprobada para el fluido, la limpieza, la presión y las condiciones de riesgo. Los servicios de oxígeno y LNG no pueden considerarse intercambiables.

¿El vapor de LNG siempre sube?

No. El vapor inicialmente frío puede ser más denso que el aire y extenderse cerca del suelo. Siga las disposiciones de la instalación sobre dispersión de gases y respuesta a emergencias.

¿Puede el nivel por sí solo detectar la estratificación del LNG?

No. El nivel superficial no revela el perfil interno de densidad. Siga la estrategia aprobada de supervisión de temperatura, densidad y composición, y de gestión del riesgo de mezcla súbita de capas de LNG, fenómeno conocido como rollover.

Referencias técnicas

• Laboratorio Berkeley: manipulación segura de líquidos criogénicos
• NIST: programa de seguridad de líquidos criogénicos
• PHMSA: Propiedades y peligros del LNG

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