Evaluating drag force and geometric optimisation of pipeline inspection gadget (PIG) body with bypass

Evaluación de la fuerza de arrastre y optimización geométrica del cuerpo de un PIG con baipás

Un PIG es un dispositivo o vehículo que se desplaza entre ductos, siendo utilizado en operaciones de limpieza, medición e inspección, principalmente aplicado en oleoductos y gasoductos. Baipás es el nombre de uno o varios orificios que permiten el paso de fluido de atrás hacia adelante del PIG. Es utilizado para controlar la velocidad o para mejorar el resultado de las operaciones de limpieza. En gasoductos el baipás controla las variaciones bruscas de velocidad, evitando daños en el PIG o el ducto. Estudios y algoritmos han sido desarrollados para simular la dinámica de los PIG y su paso por los ductos. La mayoría de estos estudios son sobre ductos con gas y han servido para el diseño de algunos modelos de PIG. Este trabajo describe parte del diseño de un PIG que trabaja con líquidos, capaz de realizar tareas de inspección o mantenimiento dentro del ducto. El estudio de la fuerza que ejerce el fluido en el PIG cuando tiene baja o nula velocidad es necesario para evaluar la viabilidad del proyecto y la concepción del diseño. Al mismo tiempo, definir una forma geométrica del PIG que minimice la fuerza de interacción con el fluido permite diseñar un PIG más liviano y que cause menores pérdidas de energía.

Introducción

Los PIG son dispositivos, herramientas o vehículos autocontenidos e independientes, que se mueven entre ductos y se utilizan en operaciones de limpieza, dimensionamiento e inspección (PPSA, 2010) tradicionalmente aplicadas en oleoductos y gasoductos. La velocidad de desplazamiento de los PIG varía debido a las irregularidades del tubo, a los cambios en las condiciones físicas entre las superficies en contacto y a variaciones en el caudal. Los cambios de velocidad son mayores en gasoductos por la compresibilidad del fluido, y llegan a ser peligrosos para la integridad del PIG o del tubo. El fenómeno de grandes aceleraciones es conocido como excursiones de velocidad (Mattheus et al, 2007). El uso de ori ficios llamados baipás en el cuerpo del PIG es una de las formas de atenuar las excursiones de velocidad.

Un baipás permite el paso de fluido de atrás hacia adelante del PIG y tiene como resultado que la velocidad de desplazamiento del dispositivo sea diferente de la velocidad media de flujo. Se han realizado varios estudios para diseño de PIG con baipás (Nguyen et al, 2001; Boe, 2007; Korea Gas Corporation, 2010; Podgorbunskikh, 2008). En algunos casos los orificios de baipás son utilizados para obtener chorros del mismo fluido a los fines de mejorar los resultados de las pasadas de limpieza. En otros casos se adiciona al orificio una válvula que permite controlar la velocidad del PIG (Frota, 2007).

Se proyecta un PIG para oleoductos que tenga como características especiales la capacidad de control de velocidad y la de parar dentro del ducto mientras éste continúa transportando combustible.