¿Por qué los gases licuados y comprimidos se almacenan en cilindros? Tipos de contenedores + reglas de funcionamiento
De acuerdo, el combustible azul es muy cómodo de usar y económico.Su popularidad se ve reforzada por la seguridad medioambiental y la disponibilidad casi universal. Pero, ¿alguna vez se ha preguntado seriamente por qué los gases comprimidos se contienen en cilindros especiales y cómo esto afecta a su seguridad?
En el artículo que presentamos encontrará respuestas detalladas y técnicamente sólidas a estas preguntas. Te contamos la diferencia entre un medio gaseoso licuado y su homólogo comprimido. Le presentaremos las características técnicas de los contenedores de gas, las reglas para llenarlos y transportarlos.
El contenido del artículo:
- ¿Por qué se comprimen los gases y cómo afecta esto a los cilindros?
- Características de diseño de los cilindros de gas.
- Aplicación de propano-butano licuado.
- Cilindros para mezcla de propano-butano.
- Propiedades del PBT y medidas de seguridad.
- Reglas para recargar cilindros de gas doméstico.
- Seguridad de la calefacción y el suministro de agua caliente mediante gas envasado.
- GLP para calentar agua
- Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
¿Por qué se comprimen los gases y cómo afecta esto a los cilindros?
En estado gaseoso, las sustancias no tienen una forma específica, a diferencia de los sólidos. Sólo pueden almacenarse y transportarse en contenedores sellados.
Pero debido a la baja densidad, incluso una pequeña cantidad de gas en masa ocupa un gran volumen. Por ejemplo, para transportar sólo 26,9 kg de propano en su estado gaseoso habitual, se necesitará un enorme contenedor con un volumen de unos 14.000 litros.
El problema se soluciona comprimiendo el gas aplicando presión externa. Como resultado, su densidad aumenta y su volumen disminuye. Después de la compresión, los mismos 26,9 kg de propano caben en un recipiente de 50 litros.
Cuando se comprimen, gases como el propano, butano, amoníaco, cloro y dióxido de carbono se transforman en un estado agregado líquido, por lo que se les llama licuados. El oxígeno, el argón y el metano permanecen en estado gaseoso y se denominan gases comprimidos.
Aquí debemos aclarar que cualquier convertir gases en líquidos por compresión, pero la fuerza de presión debe ser mayor y la temperatura debe ser significativamente más baja que la temperatura normal del aire.
Para gases comprimidos y licuados, los contenedores convencionales no son adecuados. Al intentar expandirse, el gas rápidamente lo destruirá y se liberará, lo que ya está plagado de explosiones, incendios, envenenamientos y pérdidas financieras. Por ello se utilizan recipientes especiales bajo exceso de presión interna, más conocidos como cilindros de gas.
Características de diseño de los cilindros de gas.
Los requisitos para el diseño de cilindros de gas, incluidas las dimensiones y el espesor de la pared, están determinados por las normas técnicas estatales. Cuanta más presión se aplique para comprimir el gas, más fuerte debe ser el recipiente.
Las carrocerías de los recipientes para el metano comprimido, utilizado como combustible para motores de combustión interna, no tienen costuras y están formadas por carcasas metálicas y compuestas. Diseñado para presiones de hasta 245 kg/cm2.
Para trabajos de soldadura se utilizan oxígeno y argón. Los cilindros para ellos se fabrican de acuerdo con GOST 949-73. El material es acero al carbono o aleado. Con un volumen de 20 a 50 litros, los recipientes fabricados de acero aleado con paredes de 6 mm de espesor pueden soportar una presión interna de hasta 19,6 MPa.
Según el estándar aceptado, están pintados con esmalte azul en el exterior y tienen la inscripción “oxígeno” en negro en el cuerpo. Los recipientes para argón son de color gris con la inscripción verde "argón puro".
El propano, el butano y sus mezclas están contenidos a una presión de 1,6 MPa en cilindros de acero soldados de color rojo. Dado que este gas tiene una gran demanda para uso municipal e industrial, vale la pena considerar con más detalle las características de su almacenamiento y transporte, así como las reglas de seguridad al rellenar los cilindros.
Aplicación de propano-butano licuado.
Propano-butano técnico (PBT), cómo se clasifica GOST R 52087-2018, pertenece a la categoría de gases de hidrocarburos licuados (GLP). Se obtiene del refinado del petróleo. Un aumento relativamente pequeño de presión es suficiente para que el PBT se transforme en estado líquido. No se requiere reducción de temperatura.
A temperaturas normales del aire, una disminución de la presión provoca la evaporación del PBT y su transición a la fase de vapor. Cuando se llenan los cilindros, se forma un sistema de dos fases que consta simultáneamente de gas licuado y su vapor.
Esta propiedad supone una ventaja frente a otros tipos de gases combustibles: la mezcla de propano-butano se almacena y transporta en forma líquida, en contenedores compactos; Se utilizan inmediatamente como gas, sin transformaciones adicionales, lo que proporciona una comodidad adicional al consumidor.
Los cilindros del mismo volumen de propano-butano licuado pueden contener casi 2 veces más que el metano comprimido. En términos de liberación de calor, el PBT licuado también es superior al metano comprimido en la misma cantidad volumétrica.
Debido a la reducción del consumo de metal, los cilindros de PBT tienen menos peso. Todo esto reduce el coste de transporte, reduce el número de entregas y hace económicamente viable el uso de la mezcla de propano-butano para fines domésticos e industriales.
El PBT tiene demanda en los asentamientos que no tienen acceso a los principales gasoductos. Para cocinar, calentar agua y refrigerantes en sistemas de calefacción, se utiliza en hogares privados, empresas de restauración y comercio, granjas y centros recreativos.
Cilindros para mezcla de propano-butano.
El PBT se almacena en cilindros a una presión decenas de veces menor que la necesaria para almacenar gases comprimidos. Gracias a esto, se simplifica la tecnología de producción y se reduce el consumo de metal de los cilindros. Sin embargo, también están sujetos a requisitos estrictos.
Para la mezcla de propano-butano, se diseñan cilindros soldados de acero con un volumen de 5, 12, 27, 50 litros, diseñados para una presión interna de hasta 1,6 MPa.
También es posible contenerlos en cilindros de material compuesto diseñados para 2,0 MPa. El diseño, forma y dimensiones de cada parte del cilindro están determinados por las normas técnicas estatales.
De acuerdo a GOST 15860-84, el elemento cilíndrico del cilindro (carcasa), su fondo y los anillos de respaldo están hechos de acero de alta resistencia. La superficie debe estar libre de grietas, cavidades y otros defectos que reduzcan el espesor de la pared.
El fondo se realiza mediante estampación en frío o en caliente. Los elementos están conectados entre sí mediante soldadura.Los dispositivos de bloqueo están instalados en el cuello del cilindro. Para sellar completamente la conexión se utiliza litargirio de plomo o plomo rojo.
Los tapones de seguridad pueden ser de acero o hierro fundido con conexiones roscadas o sin rosca. El principal requisito para ellos es la capacidad de proporcionar una protección confiable al dispositivo de bloqueo.
El cilindro ensamblado debe tener:
- durable;
- sellado;
- sin deformación.
El exterior del recipiente está pintado con esmalte rojo, que es resistente a la intemperie. El nombre del contenido "Propano" está escrito en esmalte blanco en el centro de la parte cilíndrica del cuerpo. El incumplimiento de la norma establecida en la inscripción y coloración es motivo de rechazo del cilindro.
Por GOST R 55559-2013 Un cilindro compuesto consta de una carcasa de sellado interna (revestimiento) sobre la que se enrolla un material compuesto. También se permiten otras soluciones técnicas. El color del cilindro compuesto también es rojo.
El cilindro está equipado con válvulas de cierre y seguridad, incluidos dispositivos de seguridad contra aumentos de presión y temperatura, lo que aumenta su seguridad.
Cuando se utilizan cilindros compuestos, es necesario tener en cuenta el principio de funcionamiento de los dispositivos de seguridad. Cuando el cilindro se desborda o el gas se expande debido al aumento de temperatura, el exceso se descarga al exterior. Esto puede provocar un aumento de la concentración de gas en la habitación donde se encuentra el cilindro.
Antes de enviar cilindros a la venta, los fabricantes realizan pruebas de aceptación. En el futuro, tanto los cilindros de acero como los de material compuesto deberán someterse a una inspección técnica cada 5 años.
Cada cilindro se suministra con un pasaporte, que indica sus características técnicas y el momento del examen técnico.
Propiedades del PBT y medidas de seguridad.
Las propiedades físicas y químicas de los gases determinan no solo los requisitos para el diseño de los cilindros, sino también las medidas de seguridad durante su repostaje, transporte y operación.
Un aumento de la temperatura exterior provoca la expansión de la fracción líquida de propano-butano, por lo que se permite llenar las bombonas hasta un máximo del 85% de su volumen. P.ej, cilindro de 50 litros, que en teoría contiene 26,9 kg de propano-butano licuado, después de repostar contiene en realidad unos 21 kg. El espacio libre se llena con la fase de vapor.
Los límites explosivos inferiores del propano y el butano son 2,3% y 1,9% del volumen de la habitación, respectivamente, lo que hace que sus mezclas de gas y aire sean extremadamente explosivas. Los consumidores y el personal de las estaciones de servicio de gas deben evitar la formación de concentraciones explosivas y fuentes de ignición de PBT.
Las mezclas de propano-butano son más pesadas que el aire e incluso con pequeñas fugas pueden acumularse en sótanos y sótanos en concentraciones peligrosas. De ahí la prohibición de instalar equipos de gas en dichos locales.
El propano-butano, como el dióxido de carbono, no tiene un efecto venenoso, sino asfixiante, en humanos y animales cuando la concentración de oxígeno en el aire disminuye al 19%. Esto puede provocar el deterioro de la salud humana y la muerte. El PBT es inodoro, por lo que se añaden odorantes a la composición para ayudar a detectar su presencia en el aire.
Incumplimiento medidas de seguridad conduce a situaciones de emergencia debido a fugas de gas e ignición. También es posible una liberación y explosión de gas con destrucción del cilindro.
Reglas para recargar cilindros de gas doméstico.
El repostaje se realiza en estaciones especialmente equipadas con pesaje automático obligatorio y corte de gas mediante dispensador. Esto le permite controlar el grado de plenitud con gran precisión.
No se permite rellenar las bombonas en los siguientes casos:
- válvula o válvula defectuosa;
- no hay presión residual;
- el período de inspección ha expirado;
- hay defectos en la superficie;
- el marcado y la coloración no cumplen con GOST.
En las estaciones de servicio de gasolina para automóviles que no tengan una licencia separada y el equipo adecuado, rellenar cilindros domésticos Prohibido por la ley.
Los equipos de las estaciones de servicio de gas están destinados únicamente a cilindros de automóviles equipados con válvulas de corte (multiválvulas) que no permiten un llenado por encima de lo normal.
Debe recordarse: si a temperaturas bajo cero llena un cilindro de propano-butano más del 85% y luego lo lleva a una habitación cálida, es posible que se produzca una explosión.
Al moverse, los cilindros están protegidos de caídas e impactos y no se voltean con sus tapas.La carga y descarga del vehículo se realiza con el motor apagado.
Seguridad de la calefacción y el suministro de agua caliente mediante gas envasado.
En ausencia de acceso a un suministro de gas centralizado, el gas licuado se puede utilizar como combustible para sistemas de calefacción autónomos y dispositivos de calentamiento de agua. Es más barato que la electricidad. A diferencia de la leña, el carbón o el diésel, no contamina el aire con productos sólidos de combustión, es decir, es más respetuoso con el medio ambiente.
Al organizar un sistema de calefacción y suministro de agua caliente con GLP, es necesario tener en cuenta los requisitos de SNiP 42-01-2002.
Además de las bombonas (50 l), se utiliza el siguiente equipo:
- una caldera de gas;
- cajas de cambios;
- válvulas de cierre;
- componentes de gasoductos;
- radiadores.
La caldera puede ser de circuito simple o doble, pero debe tener un quemador para gas licuado. Si el gas envasado es una solución temporal y se planea conectar la casa a un suministro de gas centralizado, es racional comprar una caldera para el gas principal y equipo adicional para GLP. Una caldera de doble circuito proporcionará agua caliente sanitaria y calefacción.
Es posible instalar una caldera de condensación de alta eficiencia equipada con dos intercambiadores de calor para calentar el refrigerante y el suministro de agua caliente. En dicha caldera, el vapor de agua generado durante la combustión del gas se convierte en líquido, lo que permite obtener energía térmica adicional.
La potencia de la caldera se selecciona en función del área de la habitación con calefacción y se da preferencia a los modelos con mayor eficiencia.
Al mismo tiempo, se utilizan varios de los cilindros de 50 litros más espaciosos, combinados en una sola batería. Los cilindros se ubican en gabinetes metálicos ventilados a la calle en el lado norte de la casa para evitar el calentamiento por radiación solar. Otra opción es un local no residencial separado.
Para evitar que la presión en el sistema caiga durante heladas severas, los gabinetes deben estar aislados con materiales no inflamables y se debe proporcionar una calefacción mínima en la habitación.
Es importante asegurarse de que la distancia desde la caldera sea de al menos 2 metros y que haya libre acceso al equipo para su inspección. No debe haber agujeros de drenaje, sótanos, sótanos ni zanjas cerca de los equipos de gas. Está prohibida la gasificación de sótanos y sótanos.
Los cilindros están conectados al gasoducto a través de reductor de gas, que le permite regular la presión del gas durante su selección. Puede ser independiente para cada cilindro o común para todos.
El color del reductor debe coincidir con el color del cilindro, es decir, ser rojo (para propano-butano). No debe obstruirse, de lo contrario la presión podría aumentar y el equipo podría fallar. Una vez a la semana, se comprueba el flujo por gravedad de la caja de cambios y el funcionamiento de la válvula de seguridad.
Para crear un gasoducto se utilizan tubos de acero con paredes de al menos 2 mm de espesor. El tramo de tubería que atraviesa la pared se coloca en una funda protectora.Se puede utilizar una conexión flexible para conectar al gasoducto de una caldera de calefacción. El reductor se conecta al gasoducto mediante una manguera de durita (manguito de caucho y tela).
Está escrito en detalle sobre qué mezcla de gases es mejor usar para almacenar en un tanque de gasolina. en el próximo artículo, con el que le recomendamos que se familiarice.
GLP para calentar agua
columnas de flujo y calentadores de agua a gas de almacenamiento (calderas), al igual que las calderas de calefacción, pueden funcionar con propano-butano. La conversión de gas principal a gas licuado también se realiza mediante la sustitución de las boquillas de los quemadores. Hay modelos disponibles para la venta que son suministrados por el fabricante con kits para GLP. La conexión a las bombonas de gas se realiza a través de un reductor.
La columna se instala en una zona no residencial con ventilación y campana extractora. La distancia mínima entre el calentador de agua a gas y los objetos circundantes está determinada por la normativa y debe respetarse por motivos de seguridad. Está prohibida la instalación en el baño.
Equipar dispensadores de agua y calderas con dispositivos de control y ajuste automáticos aumenta su eficiencia y seguridad. Los modelos modernos cuentan con sistemas de protección contra sobrecalentamiento y encendido sin agua, y control de presencia de llama. La pantalla LED muestra información importante, como la temperatura del agua que ingresa a los grifos.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Comprobación de la seguridad, vida útil y rechazo del cilindro de gas:
Razones de la caída de la presión del gas en el sistema a -42°C y formas de combatir la congelación de las bombonas de gas:
Después de la compresión, el gas hidrocarburo se encuentra en un cilindro a presión elevada y es capaz de expandirse rápidamente a medida que aumenta la temperatura.
El cumplimiento de las normas de seguridad y el uso de cilindros de gas que cumplan con los estándares establecidos ayuda a evitar situaciones de emergencia y a utilizar eficazmente el combustible azul para cocinar, calentar espacios y suministrar agua caliente a los hogares privados.
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