Principios sobre el uso de polly pigs y scrappers

Los limpiatubos (polly pigs y scrapers) son dispositivos esenciales en la construcción, operación y mantenimiento de cañerías.
Normalmente consisten de un cuerpo cilíndrico de metal con copas o discos de uretano que sellan contra la pared de la cañería.
La fuerza impulsora es generada por la diferencial de presión entre las copas delantera y trasera (en el caso de los scrapers) o entre la nariz y la cola (en el caso de los polly pigs).

Polly Pigs:
Construidos en espuma de uretano, en una única pieza, en distintas densidades y recubrimientos.
Utilizables tanto en la etapa de la construcción de nuevas líneas, así como el trabajo de mantenimiento operativo.
Recomendables para el pasaje inicial en aquellas líneas que nunca fueron limpiadas con estos elementos.
Su diseño permite una gran deformación de la sección (en algunos casos hasta más del 40%) disminuyendo por lo tanto los riesgos de un taponamiento.

Scraper de cuerpo metálico:
Constituidos por un cuerpo central metálico y copas y/ó discos de uretano y/ó cepillos de acero.
Sus elementos permiten ser reemplazados según sus desgastes.
Para aplicaciones específicas, la configuración básica se puede modificar. Por ejemplo, instalando cepillos de alambre o cuchillas de uretano montadas sobre fuelles para limpiar las paredes de cañerías o bien instalando tres o más copas para el desplazamiento de líquidos y condensados.

Otro tipo de limpiatubos, llevan una placa frontal para calibrar el diámetro interno de la cañería con el objeto de detectar la presencia de deformaciones u obstrucciones.

Los criterios de selección más importantes a tener en cuenta son los siguientes:
- Tipo de aplicación.
- Características del fluido (parámetros fisicoquímicos, incluyendo análisis de sedimentos, condensados o fracciones pesadas).
- Condiciones de operación (presión máxima y mínima de trabajo, caudal de bombeo, velocidad del flujo, gradientes de temperatura, operación continua o intermitente, etc.)
- Características de diseño y construcción de la cañería (diámetros nominales, espesores de pared, radios de curvatura, perfil de elevación y caída máximas, tipos y especificaciones de válvulas de bloqueo, tees y salidas laterales, distancia entre trampas de lanzamiento y recepción, etc.

Durante la construcción de líneas transporte se usan limpiatubos para determinar obstrucciones o deformaciones en un tramo recién instalado.
Estos dispositivos de calibración van equipados con una placa frontal metálica cuyo diámetro es igual a 90-95% del diámetro interior de la cañería.
La placa se deforma al chocar contra alguna obstrucción o reducción al diámetro interno.

En casos extremos se corre el peligro de que el limpiatubos quede detenido, lo que puede dificultar su localización. Hay métodos de rastreo; desde cadenas acopladas al cuerpo del limpiatubos para hacer ruido durante el pasaje, hasta emisiones de radio o cápsulas radioactivas.

Estos limpiatubos normalmente desalojan, a su paso, los desechos de la construcción. Pero presentan el inconveniente de no poder determinar la localización exacta de las deformaciones u obstrucciones, salvo que se detengan, además de correr el peligro de dañar la pared de la tubería al impacto con la placa calibradora. Lo cual puede ser grave aún en cañería de alta resistencia y pared delgada (X-52 o mayor) ya que una zona dañada crea alta concentración de esfuerzos que puede ocasionar una falla posterior.

Para el llenado o vaciado de las cañerías durante la fase de prueba hidrostática se pueden utilizar limpiatubos de dos o más copas, o discos, a fin de obtener el mejor sello posible contra las paredes. Así se evita la formación de bolsas de aire atrapadas en los tramos de mayor elevación, cuyo efecto de compresibilidad acumulada puede sobrepasar la capacidad de bombeo calculada, haciéndose necesario purgar el aire antes de completar las pruebas.
Cuando hay que revertir la dirección del agua durante la prueba hidrostática, se pueden usar limpiatubos bidireccionales con dos ó más discos de uretano.

Es importante recordar que la capacidad de sello de los discos es inferior a la de las copas. Uno de los últimos desarrollos tecnológicos es el diseño de limpiatubos con copas de uretano modelo DC. Estas tienen una gran eficiencia de sellado y una resistencia al desgaste muy superior, debido a que el diseño de su arista cuenta con mayor área de contacto y una gran flexibilidad para adaptarse mejor a las deformaciones y a las cañerías sin romper su sello hermético. El elastómero que se utiliza en su construcción es uretano muy flexible y de alta resistencia a la abrasión.

Para la limpieza inicial de las cañerías habitualmente se utilizan limpiatubos con cepillos de acero o cuchillas de uretano.

Durante la fase de operación, los limpiatubos cumplen varias funciones:
1. Llenado inicial. Se lanza un limpiatubos con gran capacidad de sello, al frente de la columna de líquido o gas para evitar la formación de mezclas combustibles con el aire remanente en la cañería. Al frente del limpiatubos es recomendable bombear una columna de gas inerte, como nitrógeno, para minimizar ese potencial problema. Para este trabajo, los mejores modelos de limpiatubos son los que poseen copas diseño DC (a veces se utilizan hasta cuatro copas para mayor seguridad en la operación) ó polly pigs de longitud extendida modelos Ultraseal ó Foam Disc.
2. Desplazamiento de líquidos y condensados. El paso de limpiatubos complementa el uso de los sistemas deshidratadores y separadores en el punto de origen de la tubería.
Las obstrucciones ocasionadas por acumulación de líquidos o condensados disminuyen la eficiencia de operación en líneas de gas multifásicas. Al seleccionar el raspatubos más adecuado para cada trabajo, deben tenerse en cuenta los criterios ya citados, pero puede generalizarse que la máxima eficiencia de desplazamiento se logra con los dispositivos de copa modelo DC. El desgaste más grande en los limpiatubos ocurre en gasoductos ya que la fricción y velocidad de flujo son mayores que en cañerías con líquidos.
La velocidad del limpiatubos queda determinada por la del flujo del gas, salvo las variaciones causadas por el uso de las derivaciones internas o toberas en el cuerpo de éstos. La eficiencia máxima de operación ocurre a velocidades de pasaje de entre 10-20 Km/hr.
3. Limpieza. A fin de eliminar depósitos e incrustaciones de las paredes de una cañería de gas o líquidos, los limpiatubos deben utilizarse de acuerdo con las siguientes consideraciones:
- Para la remoción de herrumbres, escorias o depósitos endurecidos se recomiendan limpiatubos equipados con cepillos de alambre, excepto en cañerías interiormente recubiertas ó cañerías plásticas.
- La remoción de depósitos blandos o pegajosos, por ejemplo, del tipo parafínico, se logra con limpiatubos con cuchillas de uretano.
- En muchos casos, es recomendable abrir la derivación interna o tobera en el cuerpo del limpiatubos para que, al pasar fluido a mayor presión hacia el frente de éste, se originen condiciones de flujo turbulento. Esto ayuda a mantener las partículas desprendidas de las paredes en suspensión y facilitan su desplazamiento.
- Casi siempre hay que alternar corridas con limpiatubos de diferentes configuraciones (cepillos y/ó cuchillas de uretano).
- El pasaje frecuente de limpiatubos ayuda al control de la corrosión interna.
- Es muy importante seguir procedimientos adecuados en las trampas de lanzamiento y recepción, donde ocurren más de 70% de los daños sufridos por los limpiatubos. Tanto en funciones de desplazamiento como de limpieza, la eficacia del pasaje de limpiatubos se evalúa observando el aumento en la eficiencia de transporte y bombeo, caída de presión, volumen / peso de materiales desplazados a la trampa de recepción y control de la corrosión interna.
4. Separación de productos. Para la máxima eficacia de separación de productos diferentes en poliductos, se usa el mismo tipo de limpiatubos que el utilizado en el desplazamiento de líquidos y condensados. A fin de determinar la adecuada utilización del limpiatubos en tareas de separación, se toman en cuenta la exacta llegada al bombear un volumen preestablecido de liquido, el volumen de la interfase y el porcentaje de contaminación en la misma. El diseño de cañerías en las que vayan a usarse limpiatubos debe ajustarse a ciertos requisitos para lograr su correcto pasaje. Las trampas de lanzamiento / recepción deben diseñarse y espaciarse de acuerdo a las necesidades operacionales. Se recomienda que los codos de la tubería tengan un radio mínimo de 1 ½ a 3 R y, de ser posible, se limiten a 7 R. La mayoría de los limpiatubos no pueden negociar codos menores de 1,5 R, en el caso de ser scrapers. En el caso de los polly pigs, éstos pueden pasar en codos de Radio corto para aquellos modelos de configuración standard. Las conexiones laterales con orificios de derivación en exceso de 40% del diámetro nominal de la línea deben llevar barras guía para no dañar los limpiatubos. Asimismo, todos los orificios de 6 pg. ó más hechos con máquinas taladradoras, deben llevar éstas barras guía. Las válvulas de bloqueo de la tubería deben ser de paso total y han de verificar el pasaje del limpiatubos de acuerdo a las dimensiones y configuración interna de las mismas. En las trampas y en tramos de particular importancia, donde sea necesario verificar que el raspatubos haya pasado sin contratiempo, deben instalarse indicadores de paso. Algunos modelos envían una señal eléctrica con objeto de automatizar los procedimientos de lanzamiento / recepción.