La tecnica de limpezas de tuberias y equipos con aire es muy sencilla pero frecuentemente poco comprendida.

1. Barrido con Aire

2. Los barridos con aire emplean aire a alta
velocidad para remover las partículas.
Un viento de 120
Km/h puede mover a
una persona.

3. Descripción m/S ppm Km/h
Velocidad típica en tuberías de aire comprimido 11.2 –
14.2
2,200 –
2,800
40 –
51
Velocidad típica de diseño tuberías de vapor
saturado hasta 50 psig.
20.3 –
30.5
4,000 –
6,000
73 –
110
Velocidad típica de diseño tuberías de vapor
saturado hasta 50 -600 psig.
30.5 –
50.8
6,000 –
10,000
73 –
183
Velocidad típica de diseño tuberías de vapor sobre
calentado 200 psig o mayor.
50.8 –
76.2
10,000 –
15,000
183 –
274
Limpieza de tuberías con aire 30 min. 98 min 108 min.

4. Tipo de Partículas Removidas por Barridos
con Aire:
Partículas
Grandes
Partículas
Medianas
Partículas
Pequeñas

5. 1m
10-1
1cm1mm
10-410-5
1µm
10-710-8
1nm1 Å
1 Pulgada
1 Pie
1 micropulgada
*Arena
*250-500µmpolvo
*PolvodeÓxido
*<50µmneblina
Virus
Átomo
*Gota
agua
Visible a simple vistaMicroscopio
Óptico
Bacteria
Cabello
Microscopio
electrónico
*Objetos
en
tuberías
*Cascarilla
de
laminación,
escoria
*Removible con barridos a baja presión < 50 psig o alta presión
*Removible solo con barridos a alta presión (hasta 500 psig)

6. ¿Qué equipos se pueden dañar por las partículas
encontradas en tuberías después de la construcción?
Válvulas de control
Medidores de flujo
Compresores
Bombas
Intercambiadores
de calor Turbinas
En general
cualquier equipo
por donde el fluido
pase por un paso
angosto

7. Una modalidad de los barridos con aire es el secado,
el cual es útil cuando la humedad puede dañar
equipos tales como instrumentos, o afectar la calidad
del producto, como combustibles ó alimentos entre
otros. Cuando se emplea aire para secar tuberías,
primero se emplea una gran velocidad para remover
cantidades grandes de agua, y posteriormente una
velocidad del orden 3 m/s a la salida de la tubería.

8. Sistemas que conducen gases
Tuberías en general
Tuberías de gas natural, propano, butano
Intercambiadores de calor
Tuberías de vapor
Líneas de condensado
Tuberías de agua
Sistemas de calentamiento enfriamiento
Ductos que conducen sólidos
Tuberías que no estarán en servicio de manera inmediata
Tuberías de Glicol
Succión, descarga y recirculación de compresores
Hornos
Oleoductos, gaseoductos.

9. En general la inmensa mayoría de tuberías se pueden barrer con aire,
para determinar si este es la mejor solución o no se beben considerar las
características propias de este método:
 Costo de los daños de equipos, calidad de producto y
demoras si la tubería no esta limpia y/o seca.
 Costo del barrido con aire
 No genera desechos líquidos.
 En tuberías mayores a 4” es usual que se
requiera un silenciador que pueda atrapar los
objetos expulsados
 Se requerirá un punto para ventear el
aire donde se deberá de proteger el
área circundante, esto implica remover
tubería y/o instalar accesorios.
 La energía acumulada producto de la
presión y el volumen representan un riesgo.
 Aire y compuestos orgánicos volátiles crean
mezclas explosivas.
 Aunque no necesariamente estén totalmente soportadas
puede existir especificaciones del usuario o fabricante de equipo original de un
método de limpieza específico

10. Costo de los daños de equipos, calidad de producto y
demoras si la tubería no esta limpia y/o seca.
Los costos de la limpieza de tuberías y
equipos previa a la puesta en marcha en
plantas de proceso en la industria el
petróleo son típicamente entre 0.5 -1.5%
del costo total de la construcción.

11. Lo que no se puede ver no existe

12. Una mala limpieza puede provocar fácilmente costos adicionales y
demoras en el arranque, pero si nada falla durante la puesta en
marcha el valor de la limpieza se vuelve invisible y difícil de medir en
función del beneficio al proceso y calidad en el producto.
Tragedia en Connecticut. Los trabajadores de Kleen Energy Systems
trataban de limpiar las líneas de gas con gas natural a 650 psig. El
gas de limpieza lo venteavan al exterior de la planta donde encontro
una fuente de ignición, provocando una explosión. 6 trabajadores
murieron, 50 resultaron heridos y las perdidas se estimaron en mil
millones de doláres.

13. Los costos de reparación de equipos por objetos
extraños se miden en miles de dólares y demoras
cuando no se tienen las refacciones de semanas a
meses.
Esto no incluye el costo del retazo global del
proyecto el cual puede ser más oneroso.
Costo de los daños de equipos y demoras

14. Calidad de producto y demoras si la tubería no esta
limpia y/o seca- Ejemplo Hidratos.
Los hidratos son una mezcla de agua y gases que cristalizan en forma de
hielo bajo las condiciones adecuadas de presión y temperatura. Los hidratos
se pueden formar en las tuberías de gas en el punto de rocío o debajo de
este, para la formación de hidratos se requieren de 3 elementos mostrados
abajo.

15. Costos de Barridos por Aire.
Es usual que en un barrido por aire se consideren los siguientes conceptos
para determinar el costo:
• Compresor libre de aceite o soplador
•Secador
•Silenciador
•Mano de obra
•Objetivos (placas pulidas), dispositivo para insertar objetivos
•En el caso de soplados a lata presión es necesario una ingeniería para
planear el soporte necesario para tubería temporal
•Tuberías temporales, conexiones, mangueras
•Flete de equipos
•Maniobras de carga e instalación
•Modificación de tuberías para instalar equipo temporal y remoción de equipos
e instrumentos que se puedan dañar.
•En ocasiones es necesario remover y volver a instalar aislamiento
•Documentación como: análisis de riesgos, procedimiento, certificacación

16. Ruido.
El aire que se expande genera gran cantidad de ruido por lo que es común que
se requiera instalar un silenciador.
Es necesario medir el nivel de ruido y confirmar que se cumple con la regulación
local, además de usar el equipo de protección adecuada (usualmente tapones
auditivos y orejeras).
Silenciador

17. Límites Permisibles de Exposición al Ruido Según OSHA
Duración por
Día en horas
dBA
8 90
6 92
4 95
3 97
2 100
1.5 102
1 105
0.5 110
0.25 115

18. La energía acumulada producto de la presión y el
volumen representan un riesgo
Los gases bajo presión se
comportan como un
resorte pudiendo liberar
gran cantidad de energía
Daño provocado durante una
prueba de presión neumática

19. La energía acumulada producto de la presión y el
volumen representan un riesgo
Kg equivalentes de TNT de aire a presion @ 20⁰C
0.3 1.9 3.2 6.5 9.7 12.9 25.8 38.7 51.6 64.5 Bar
34 207 345 690 1034 1379 2759 4138 5517 6897 kPa(g)
m3
ft3
5 30 50 100 150 200 400 600 800 1000 psig
0.2 7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6
0.5 18 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.2 0.5 0.8 1.1 1.4
1 35 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 1.0 1.6 2.2 2.8
3 106 0.0 0.1 0.3 0.6 1.0 1.3 3.0 4.7 6.5 8.3
5 177 0.0 0.2 0.4 1.0 1.6 2.2 4.9 7.8 10.8 13.8
10 353 0.1 0.5 0.9 2.0 3.2 4.5 9.9 15.6 21.6 27.6
30 1,060 0.2 1.4 2.6 5.9 9.6 13.4 29.7 46.9 64.7 82.8
100 3,532 0.6 4.7 8.7 19.7 31.8 44.6 98.9 156.3 215.5 276.0
150 5,298 0.9 7.1 13.0 29.6 47.8 66.8 148.3 234.4 323.3 414.0
200 7,064 1.2 9.4 17.3 39.5 63.7 89.1 197.7 312.6 431.1 552.1
Volumen ↓
Presión ->
Distancia segura en m. para el personal durante pruebas neumáticas con aire @ 20⁰C según ASME
0.3 1.9 3.2 6.5 9.7 12.9 25.8 38.7 51.6 64.5 Bar
34 207 345 690 1034 1379 2759 4138 5517 6897 kPa(g)
m3
ft3
5 30 50 100 150 200 400 600 800 1000 psig
0.2 7 2.1 4.2 5.1 6.8 7.9 8.9 11.6 13.5 15.0 16.3
0.5 18 2.9 5.7 7.0 9.2 10.7 12.0 15.7 18.3 20.3 22.1
1 35 3.6 7.2 8.8 11.5 13.5 15.1 19.7 23.0 25.6 27.8
3 106 5.2 10.3 12.7 16.7 19.5 21.8 28.5 33.2 36.9 40.1
5 177 6.2 12.3 15.0 19.7 23.1 25.9 33.8 39.3 43.8 47.6
10 353 7.8 15.4 18.9 24.9 29.2 32.6 42.5 49.6 55.2 59.9
30 1,060 11.3 22.3 27.3 35.9 42.1 47.0 61.4 71.5 79.6 86.4
100 3,532 16.8 33.3 40.7 53.6 62.8 70.3 91.7 106.8 118.8 129.1
150 5,298 19.3 38.1 46.6 61.3 71.9 80.4 104.9 122.2 136.0 147.7
200 7,064 21.2 41.9 51.3 67.5 79.2 88.5 115.5 134.5 149.7 162.6
Presión ->
Volumen ↓

20. El aire y compuestos orgánicos
volatiles generan mezclas explosivas
Las mezclas de combustibles o polvos solo hacen
combustión o explosión en un intervalo de concentración
determinado, el valor inferior se llama limite bajo de
inflamabilidad o explosión (LEL por sus siglas en inglés) y un
valor superior llamado limite superior de inflamabilidad o
explosión (UEL)
Compuesto % (v/v) LEL % (v/v) UEL
Etanol 3 19
Diesel 0.6 7.5
Metanol 6 36
Gasolina 1.4 7.6

21. Aunque los polvos también son explosivos, usualmente se encuentra solo en
equipos de proceso que manejan sólidos. En general para el polvo encontrado
en tuberías nuevas no representa un riesgo.
Una alternativa para remover hidrocarburos ligeros es el uso de nitrógeno,
el cual es asfixiante por lo que éste se debe ventear en un sitio alejado de
la gente y asegurarse que no existen fugas.
Nitrógeno

22. Una ventaja adicional de usar nitrógeno es que es un gas usualmente
extremadamente seco, con un punto de rocío de -60 ⁰F cuando es gas y
-90 ⁰F líquido.
El nitrógeno esta disponible en varias presentaciones:
Cilindros
Dewars Carro tanque
El nitrógeno líquido se puede convertir en gas a
diversas condiciones empleando bombas de
nitrógeno.
Hasta 660,000 ft3/h
Hasta 10,000 psig
Temperaturas desde
-320 a 600 ⁰F

23. 1) Barrido continuo (compresor ó soplador)
2) Descompresión (Ruptura)
3) Por pulsos (Se emplea un recipiente que acumula aire)
Métodos de Barrido de Aire a Baja Presión
Compresor Secador Inyección
Sistema a limpiar
Silenciador
Arreglo típico de un Barrido Continuo

24. Barrido continuo
• Común
• Sencillo
• Se requiere una velocidad de 30 m/S por lo que usualmente el diámetro
de tubería es una limitante
• Como se emplea en general en tuberías de 6” o menores, los puntos de
acceso y venteo son relativamente sencillos de manipular.
• Aplicaciones comunes son remover agua y secado de tuberías

25. Soplado a alta presión/ Descompresión a baja presión
Paso 1 presurizar
el sistema
Paso 2 Liberar la
energía
Para despresurizar el
sistema se requiere una
válvula capaz de abrir en
menos de 5 seg.
Generalmente es una
válvula de bola (o
mariposa de baja
presión) que ofrezca una
mínima resistencia
Por seguridad es
necesario calcular los
soportes que resistan la
inercia de la masa de aire
liberada
Los fabricantes de
turbinas requieren control
de calidad con placas de
impacto

26. PI PI
Fuente de
presión
Área alejada a una
distancia segura
Válvula de alivio para protección
del elemento más débil
secadores
manómetro
manómetro
venteo
Válvula de
aislamiento
Válvula de alivio calibrada al
110% de la presión del barrido
solo para barridos a alta presión
Placa de
impacto
Sistema a
limpiar
Válvula automática
de apertura rápida
Silenciador
Soplado a alta presión/ Descompresión a baja presión

27. Los barridos con aire a alta presión al
igual que los barridos con vapor, pueden
remover la cascarilla de laminación.
Esto se debe a que el aire cuando se
expande, también se enfría, esta cambio
de temperatura provoca que la tubería se
contraiga y la cascarilla de laminación se
libere y posteriormente sea removida por
el aire.

28.  Se emplea un tanque:
• Usualmente el recipiente a presión empleado tiene un volumen igual o
mayor que el sistema a limpiar,
• El sistema esta expuesto a la inercia del aire que sale.
Pulsos
SecadorCompresor
Tanque acumuladorInyección
Sistema a limpiar
Válvula de apertura rápida
Silenciador

29. Fuerza de limpieza
FL=Cdm2
ρ
FL= Fuerza de limpieza
Cd=Factor
m= flujo másico
ρ= densidad del fluido
.
.
 Cuando un fluido se mueve alrededor de una
partícula esta experimenta una fuerza de arrastre.

30. Relación de Fuerza de limpieza
Durante una limpieza ideal, la fuerza de limpieza
excede al menos en un 20% las condiciones de
proceso. (cociente de fuerza de limpieza).
Cdm2
ρ
.
limpieza
Cdm2
ρ
Proceso
. = 1.2
Esto quiere decir que si una
partícula no es removida
durante la limpieza, el flujo en
las condiciones de proceso
tampoco la moverán.
Es común que el Cd se
considere 1 para ambas
condiciones.

31. SCFM Pies cúbicos por minuto en condiciones estándar en Estados
Unidos son 15⁰C (60⁰F) y una atmosfera de presión (760 mm Hg).
La línea roja corresponde a 5,905 pies por minuto o 30 m/S, velocidad mínima
recomendada para una limpieza con aire.
Es relativamente sencillo rentar compresores con una capacidad de 1,500 SCFM

32. y = -0.1259x2 - 0.0005x + 52
R² = 0.9969
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
0 5 10 15
m/S
t [S]
Velocidad Vs. Tiempo
barrido 500 m de tuberia 12" a 50 psig
Soplado a alta presión/ Descompresión a baja presión
y = 8.7273ln(x) + 20.161
R² = 0.9736
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.00
m/S
psig
P Vs V
500m tuberia 8" @ 50 psi
y = 50e-0.185x
R² = 0.9721
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
0 5 10 15
Presion
Tiempo
Perfil de descompresion
500m tuberia 8" @ 50 psi
0
1
10
100
1000
0 20 40 60 80 100
Fuerza de Limpieza Vs Tiempo
1000m tuberia 8" @ 500 psig

33. Soplado a alta presión/ Descompresión a baja presión
Velocidad
Longitud de la tubería a limpiar
En un barrido por descompresión el aire se acelera de 0 m/S a la máxima
velocidad a la salida.
Por esta razón es necesario ventear por ambos extremos la tubería a limpiar.

34. Punto de rocío – Punto de rocío es la temperatura a presión barométrica a la
cual la humedad del aire condensa.
El punto de rocío es una medida de la humedad del aire, cuanto más bajo es el
punto de rocío, la humedad del aire es menor
Secado de tuberías
Cuando se seca una tubería, primero se
remueve la mayor parte del agua
empelando aire a alta velocidad,
puercos, alcohol isopropilico etc.
Posteriormente se emplea aire a una
baja velocidad (3 m/S), de preferencia
caliente con un punto de rocío menor al
que se quiere alcanzar.
Una manera no cuantitativa de detectar
humedad es exponer una pieza de papel
o cartón a la corriente de aire saliente,
esta no deberá humedecerse.

35.  La inyección del aire a presión puede ser por cualquier punto, por
ejemplo si la tubería principal es de 12”, y se planea un soplado por
descompresión, la inyección se puede realizar por un puerto de ½”
 Cuando el soplado es continuo se debe de tratar de conservar los
diámetros para evitar restricciones del flujo.
 Cuando no es posible instalar mangueras, tubería y/o silenciadores una
alternativa es emplear arañas para proteger las tuberías y equipos
adyacentes al punto de venteo
.
Puntos de venteo
>4 diámetro
de la tubería

36.  Compresor de preferencia libre de aceite u soplador
 Secador de aire
 Tanque acumulador (estampado para recipiente a presión) – Solo para
soplado por pulsos
 Silenciador (solo si el espacio lo permite)
 Válvula de apertura rapida (para barridos por descompresión)
 Accesorios para operar la válvula de apertura rápida
 Tuberia y mangueras temporales
 Cabezal de inyección(vávluas de bola, vávlua de no retorno, válvula de
alivio, manómetros)
 Accesorios y empaques
Equipo necesario para un barrido con aire

37. Tubería o mangueras temporales
En general se deben evitar las reducciones bruscas de diámetros que
reducen el flujo.

38.  Son válvulas de mariposa o bola, operadas neumáticamente, para
operarlas se requiere
 Compresor pequeño, cilindro de gas,
 Válvula para inyección de aire
 Lubricador,
 Tubing lo convenientemente largo para operar la válvula desde un
lugar seguro.
 En el pasado y algunas compañías con fin de reducir costos del equipo
necesario emplean bolsas de plástico, placas plásticas,
 También se han empleado discos de ruptura.
Válvulas de apertura rápida

39. Es un dispositivo que reduce le ruido gracias a su
aislamiento acústico y diseño además de
contener objetos que son expulsados del sistema
a limpiar
Silenciador

40.  Para sistemas críticos que son limpiados con barridos de aire o vapor es
común medir la limpieza del sistema con placas de impacto.
 Por ejemplo los fabricantes de turbinas establecen las condiciones de
limpieza de las tuberías que alimentan a sus equipos, descripción de la
placa de impacto y el criterio de aceptación
 Ejemplo un place de impacto es de bronce, aluminio, acero inoxidable
pulido de 10” x 1”
 La placa de impacto se coloca al final de la tubería a limpiar
 Existen dispositivos para insertar las placas de manera automática, muy
utilices cuando se emplea vapor para limpiar la tubería
Placas de impacto

41. Placas de impacto
Ejemplo:
Una placa de bronce pulido acabado #8
según ANSI Y 14.36, dimensiones de
axb (0.2x0.8 Ф),
• Para evitar considerar daños durante el manejo place se descarta ½ “ (12 mm) ó
0.1 Ф de la parte superior y de la parte inferior de la placa..
• Se realiza un ciclo de descompresión, o un soplado continuo por 2 minutos en las
condiciones de limpieza, el número de marcas no deberá exceder:
1. No impactos sin borde mayores a 1/32 in (0.8 mm)
2. No más de 3 impactos con borde mayores a 1/64” (0.4 mm) .

43.  Se usan para incrementar el flujo de aire
 Deben tener la certificación necesaria de un recipiente sujeto a presión
 Con: válvula de alivio, puerto de inyección, manómetro, dren, y un
puerto grande ejemplo 12”
 Los tanques deben tener al menos un volumen similar al sistema a
limpiar
Tanques

44. Información requerida
Planear
• Flujos, presiones
• RFL
• Área segura
• Equipo a remover,
inyecciones, venteo etc.
• Equipo necesario
• DTIs
• Isométricos, 3D
• Diagramas de Flujo
• Tablas de líneas
• Requerimientos de
limpieza
• Flujos en las líneas

45. Criterios para establecer secuencias de barridos
Soplar primero de arriba
hacia abajo
Limpiar primero los
diámetros mayores
Limpiar primero el trayecto
más largo
Purgar las ramas
pequeñas hasta
que salga una
corriente de aire
limpia.

46. Riesgos
 Los riesgos comunes incluyen:
• Partículas o cuerpos expulsados
• Presión
• Golpe de ariete cuando existe agua
• Derrames en sistemas muy grandes incluir un camión
aspiradora
• Neblinas de químicos
• Ruido
• Interferencia con otras actividades
• Mezclas explosivas de hidrocarburos y aire
• Tuberías o equipos no propiamente soportados
 Incluir un análisis de riesgo
 Evaluaciones rutinarias previas al trabajo

47. Recomendado en la red
Cleaning out pipes at Dry Fork Station
http://www.youtube.com/watch?v=qJqhgIqzQDU

48. Referencias
Wikipedia consulta en línea Enero 1, 2014 http://en.wikipedia.org/wiki/Flammability_limit
Aga, hoja de seguridad de nitrógeno comprimido, consulta en línea enero 1, 2014
http://www.aga.com/International/Web/LG/EC/likelgagaec.nsf/repositorybyalias/pdf_msds_n/$file/Nitrogen.pdf
Matheson gas, nitrógeno hoja de especificaciones consulta en línea enero 1, 2014,
https://www.mathesongas.com/industrialgas/pdfs/bulk-nitrogen.pdf
www.fourquest.com abril 2014
http://es.scribd.com/doc/58550761/QP-SPC-L-012-R1-Drying, Corporate Technical Specification for Pre-
commissioning, Commissioning New Pipeslines