Banco de pruebas para la evaluación de integridad de infraestructura de acero ante mezclas de hidrógeno y gas natural a presión

Abstract

El siguiente proyecto propone el diseño de un banco de pruebas para la evaluación de integridad de infraestructura de acero ante mezclas de hidrógeno y gas natural a presión. El banco de pruebas está diseñado para evaluar el comportamiento e integridad de los aceros de bajo carbono frente a flujos presurizados con distintas concentraciones de hidrógeno, considerando las propiedades mecánicas de los aceros evaluados antes y después del tiempo de prueba. El banco tiene como condiciones que se puedan modificar variables como la concentración de hidrógeno en la mezcla, el material de la probeta a evaluar, la velocidad, la temperatura y la presión del fluido. El banco estará equipado por un compresor para regular la presión de la mezcla durante el tiempo de prueba, dos intercambiadores de calor de tubo y coraza que controlarán la temperatura, un tanque de suministro y un tanque de almacenamiento. Las tuberías que componen al banco son de acero ASISI 316 con diámetro nominal de 4 pulgadas y cédula 40 y, la probeta de prueba será de un acero API 5L con especificación X56 o X60. En este documento se resumen las fases de diseño llevadas a cabo para alcanzar el diseño integral del producto, iniciando por la identificación de la necesidad y el planteamiento de la problemática, seguido del reconocimiento de especificaciones que debe cumplir el sistema diseñado. Por otra parte, se prosigue con la fase conceptual del diseño, donde se plantean alternativas de solución para el problema; finalmente, se desarrollan el diseño básico y el diseño detallado que muestran el sistema final totalmente definido, asimismo, los subsistemas que lo conforman.

The following project proposes the design of a test bench for the evaluation of integrity of steel infrastructure exposed to mixtures of hydrogen and natural gas under pressure. The test bench is designed to evaluate the behavior and integrity of low carbon steels against pressurized flows with different concentrations of hydrogen, considering the mechanical properties of the steels evaluated before and after the test time. The bank has as conditions that variables such as the concentration of hydrogen in the mixture, the material of the test tube to be evaluated, the speed, the temperature and the pressure of the fluid can be modified. The bench will be equipped with a compressor to regulate the pressure of the mixture during the test period, two shell and tube heat exchangers that will control the temperature, a supply tank, and a storage tank. The pipes that make up the bench are ASISI 316 steel with a nominal diameter of 4 inches and schedule 40, and the test specimen will be made of API 5L steel with X56 or X60 specification. This document summarizes the design phases carried out to achieve the integral design of the product, beginning with the identification of the need and the approach to the problem, followed by the recognition of the specifications that the designed system must comply with. On the other hand, the conceptual phase of the design continues, where alternative solutions to the problem are proposed; Finally, the basic design and the detailed design are developed, showing the fully defined final system, as well as the subsystems that make it up.