| Recipientes a presión para aire, nitrógeno y oxígeno: qué exige la PED |
| Un depósito de aire, nitrógeno y oxígeno comprimidos está regulado tanto para el fabricante como para el instalador y usuario. Conoce en qué términos. |
Publicado por Talleres Valsi
Un depósito de aire, nitrógeno y oxígeno comprimido está regulado por dos reglamentos. Uno obliga al fabricante (sobre cómo diseñar, fabricar y certificar) y el otro al usuario (cómo instalar, mantener e inspeccionar). Este artículo resume ambos reglamentos para los recipientes de estos gases y desarrolla, con fórmulas y un ejemplo real, los puntos que más dudas generan, como el espesor de chapa, la prueba de presión y la válvula de seguridad.
Tanto la fabricación como la instalación y la revisión requieren de tres actores diferentes. Todos ellos se reparten obligaciones y responsabilidades, algunas de las cuales serán verificadas por organismos de control.
El marco normativo: quién regula quéLa “PED” es la Directiva europea de equipos a presión. En España convive con otra directiva para depósitos sencillos y con un reglamento nacional que regula la vida del equipo una vez instalado.
Las normas técnicas que dan presunción de conformidad (normas armonizadas) son las siguientes:
Categoría de equipos a presión: cómo clasificar el depósitoTodo empieza por dos datos; el gas que contiene y el producto PS × V (presión máxima admisible en bar por volumen en litros). Con ellos se elige la directiva y la categoría, y de la categoría dependen los controles del fabricante y las inspecciones del usuario.
Para la clasificación de un depósito de aire, nitrógeno y oxígeno comprimido se definen dos grupos, pero para su determinación existen tres caminos, como se puede ver en el esquema anterior.
El oxígeno va siempre a la PED mientras que el aire y el nitrógeno comprimido podrían ir por el camino de la SPVD si el depósito es simple y pequeño.
Grupo del fluido (en estado gas):
Categoría según PS × V (Anexo II de la PED, cuadros 1 y 2, simplificados para recipientes de más de 1 L).
Los cuadros oficiales añaden límites por presión para recipientes muy pequeños a muy alta presión. Para una clasificación definitiva hay que consultar el Anexo II de la norma.
En el caso de aire y nitrógeno, si el depósito es soldado, de acero no aleado o aluminio, con PS ≤ 30 bar y PS × V ≤ 10.000 bar·L, puede fabricarse como recipiente a presión simple (SPVD, norma EN 286-1), con un procedimiento más sencillo. El oxígeno nunca entra en la SPVD.
Obligaciones del fabricante
El fabricante del recipiente tiene unas obligaciones que cumplir y se recogen en los requisitos esenciales de seguridad del Anexo I de la PED antes de venderlo. En la práctica son siete pasos:
Obligaciones del propietario del recipiente
El propietario del recipiente tiene las obligaciones que derivan de la responsabilidad que implica la instalación, mantenimiento e inspecciones periódicas. Por lo tanto, como titular del recipiente, el propietario tiene que seguir las instrucciones de la RD 809/2021: obligaciones del usuario:
Diseño: materiales y prueba de presión
Para ilustrar las fórmulas se utiliza un caso real: un depósito vertical de aire de 2.000 L con un diámetro interior 1.000 mm, PS = 11 bar, en acero P265GH, con radiografía por muestreo de las soldaduras.
La válvula de seguridad, la placa y la purga son tan obligatorias como la placa de características. Sin estos elementos, el depósito no puede ponerse en servicio.
Materiales habituales en recipientes a presión
Los materiales más habituales en la construcción de depósitos de aire, nitrógeno y oxígeno comprimido son los indicados en la siguiente tabla.
La PED exige que el acero sea dúctil y tenaz: alargamiento mínimo del 14 % y energía de impacto (Charpy) de al menos 27 J a la temperatura mínima de servicio.
Prueba hidrostática
Cada depósito se prueba con agua antes de salir del taller. La PED fija la presión de prueba como la mayor de estas dos:
¿Qué volumen necesita el depósito?
El depósito tiene dos funciones: espaciar los arranques del compresor y cubrir picos de consumo sin que la presión caiga por debajo del mínimo. Lo habitual es calcular ambas funciones y elegir el tamaño mayor. Es importante asegurarse de los valores de seguridad que queremos usar para evitar tamaños de recipientes excesivamente grandes.
Como ejemplo de cálculo se usará una fórmula sacada del Compressed Air Manual de Atlas Copco.
Para regular un compresor de carga/vacío :
Para cubrir un pico de consumo (ley de Boyle):
Ejemplo para un compresor de 6 m³/min (100 L/s) que trabaja entre 9 y 10 bar, con picos de 3 m³/min adicionales durante 1 minuto y caída máxima admitida hasta 8,5 bar.
Cálculo de la válvula de seguridad: tarado y capacidad de descargaLa válvula de seguridad es la última barrera si falla el sistema de control del compresor (presostato o transmisor de presión) o el regulador de un gas. La PED la considera accesorio de seguridad de categoría IV y exige que, cuando actúe, la presión del depósito no supere en más de un 10 % su presión máxima admisible PS. Se dimensiona con la norma EN ISO 4126.
Presión de tarado (disparo)
Caudal que debe evacuar
El caso con el peor fallo posible sería todo el caudal que puede entrar en el depósito con la salida cerrada. Con compresores, es la suma de sus caudales máximos. Con nitrógeno u oxígeno alimentados desde baterías de botellas o tanques criogénicos, es el caudal del regulador o vaporizador totalmente abierto.
Fórmula de capacidad (EN ISO 4126-7, flujo crítico)
Para el ejemplo del depósito de aire comprimido de 2000 litros los valores serían los siguientes:
Se elige del catálogo un modelo con sección certificada de al menos 54 mm² al tarado de 11 bar. Con oxígeno, al ser el gas más denso (M = 32) y para el mismo caudal másico, la sección resultaría algo menor.
Este es un ejemplo, pero es recomendable solicitar el cálculo al fabricante de la válvula y así podrá adaptarse a cada diseño.
Instalación correcta
Oxígeno: lo que cambia respecto al aire y al nitrógeno
El oxígeno es un gas complejo porque aunque no arde, sí hace que casi todo pueda arder: aceite, grasa, juntas o partículas metálicas pueden inflamarse en su presencia. Por eso, un depósito de oxígeno se diseña como el de aire y, además, cumple otras condiciones muy especiales. En la siguiente tabla se comparan los diferentes gases.
Checklist: antes de comprar e instalar un depósitoAntes de comprar e instalar un depósito es conveniente hacer un pequeño listado de los requisitos que se van a necesitar.
Preguntas frecuentes
¿Cada cuánto hay que inspeccionar un depósito de aire comprimido? Depende de su categoría. Un depósito de aire de categoría III o IV necesita inspección de nivel A cada 3 años, nivel B cada 6 y nivel C cada 12. En categorías I y II, A cada 4 años y B cada 8.
¿A qué presión se tara la válvula de seguridad de un depósito? Como máximo a la presión máxima admisible (PS) del depósito. Conviene dejar al menos un 10 % de margen sobre la presión de paro del compresor para evitar fugas y disparos innecesarios.
¿Qué diferencia hay entre la PED y la directiva de recipientes simples? La PED (2014/68/UE) cubre todos los equipos a presión. La SPVD (2014/29/UE) es una vía más sencilla solo para depósitos soldados de aire o nitrógeno con PS ≤ 30 bar y PS × V ≤ 10.000 barL. El oxígeno siempre va por la PED.
¿Necesita proyecto la instalación de un depósito de aire? Solo si la suma de PS × V de la instalación supera 25.000 barL. Por debajo basta la documentación de la empresa instaladora.
¿Puede el usuario hacer él mismo las inspecciones? No. El usuario hace la revisión anual básica, pero las inspecciones periódicas las hacen una empresa instaladora de equipos a presión (nivel A) y un organismo de control (niveles B y C).
Enlaces de interés:
Este artículo ha sido realizado con la colaboración de Talleres Valsi
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