UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA ZONA POZA RICA – TUXPAN MANTENIMIENTO SUPERFICIAL ANTICORROSIVO AL GASODUCTO DE 16 PULGADAS DE DIÁMETRO SAN ANDRÉS – POZA RICA, PEP. TRABAJO PRÁCTICO - TÉCNICO PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO – ELECTRICISTA QUE SUSTENTA: JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA. DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS. NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ. POZA RICA, VER. SEPTIEMBRE 2005 0 INDICE PAGINA INTRODUCCIÓN. 3 JUSTIFICACIÓN. TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO. CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES. 4 5 6 SUBTEMA 1. GENERALIDADES. 7 1.1 LOCALIZACIÓN. 20 1.2 TRAMOS SUPERFICIALES. 22 1.3 VÁLVULAS, CONEXIONES Y ACCESORIOS. 28 SUBTEMA 2. LIMPIEZA MECÁNICA. 29 2.1 NORMA. 33 2.2 MATERIALES. 37 2.3 EQUIPO DE LIMPIEZA. 40 2.4 EQUIPO DE PROTECCIÓN. 53 SUBTEMA 3. PROTECCIÓN ANTICORROSIVA PRIMARIO Y ACABADO. 55 3.1 NORMAS. 55 3.2 MATERIALES. 56 3.3 EQUIPO DE APLICACIÓN. 60 SUBTEMA 4. PROTECCIÓN EN INTERFASES. 62 4.1 NORMAS. 62 4.2 MATERIAL Y APLICACIÓN. 66 1 SUBTEMA 5. PROTECCIÓN CATODICA Y SEÑALAMIENTOS. 72 5.1 NORMA. 72 5.2 TIPOS DE SEÑALAMIENTOS. 77 SUBTEMA 6. COSTOS. 80 6.1 PRESUPUESTO DE OBRA. 81 6.2 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS. 85 APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO. 88 BIBLIOGRAFÍA. 89 2 INTRODUCCIÓN. En este trabajo práctico-técnico sobre “Mantenimiento Superficial Anticorrosivo al Gasoducto de 16 Pulgadas de Diámetro, San Andrés - Poza Rica, PEP”. Se describe la importancia que se tiene en mantener en buenas condiciones las instalaciones del ducto en toda su longitud como también en las partes superficiales, que es el propósito de éste trabajo, donde se presenta en un primer subtema, las generalidades de los diversos tipos de corrosión que afecta al acero. Se presenta la localización del gasoducto, así como las partes superficiales de las válvulas de seccionamiento y trampas de diablos. En un segundo subtema se habla de la limpieza mecánica realizada, haciendo énfasis en la limpieza por chorro de arena (Sand Blast) dando a conocer las normas que Pemex Exploración y Producción (PEP), aplica para este mantenimiento, materiales a utilizar, equipos de limpieza y equipos de protección, pensando en una buena eficiencia de rendimiento y seguridad de los operarios y de la protección al medio ambiente. Se describe la protección anticorrosiva en los primarios y acabados de acuerdo a las normas de PEMEX. La aplicación de cada uno de los materiales siguiendo los procedimientos establecidos en el subtema tres. En los subtemas cuatro y cinco, se encuentran las protecciones interfases entre el gasoducto enterrado y la parte superficial, se describe la protección catódica realizada por corriente impresa y ánodos de sacrificio y todo el señalamiento requerido para la localización del gasoducto dentro de una plantilla de tuberías. Por último en el subtema seis se tienen los diversos conceptos de obra más importantes en un mantenimiento superficial anticorrosivo, con un presupuesto general presentando el cálculo de algunos análisis de precios unitarios. 3 JUSTIFICACIÓN. Debido a la importancia que se tiene para el mantenimiento en las instalaciones de Petróleos Mexicanos en sus redes de ductos en las diversas regiones petroleras del país y al deterioro por causas de la corrosión, presentamos el “Mantenimiento Superficial Anticorrosivo al Gasoducto de 16 Pulgadas de Diámetro, San Andrés - Poza Rica, PEP”. Debido a la creciente demanda de gas natural que se ha presentado en el país, Pemex Exploración Producción (PEP), ha considerado como estrategia fundamental el mantenimiento de sus gasoductos mediante programas, a las tuberías enterradas y superficiales. El gasoducto de 16 pulgadas de diámetro, San Andrés - Poza Rica, es parte de esta estrategia. Con el conocimiento de que los accidentes ocurridos por fallas en las tuberías, da como resultado gastos directos e indirectos, de aspecto económico y humano. Evaluando los aspectos económicos se tienen el caso de accidentes, reposición de equipo, paro de producción, contaminación del medio ambiente. Dentro de los aspectos humanos y sociales, tenemos la falta de seguridad por fallas violentas que pueden producir incendios, explosión y liberaciones de productos tóxicos, condiciones insalubres y daños al entorno ecológico. El gasoducto de 16 pulgadas de diámetro, San Andrés - Poza Rica, tiene una longitud de 40 Km., en una plantilla que presenta diversas resistividades del suelo y con ello alteraciones en su estructura, material del acero, debido a la corrosión. En su longitud encontramos válvulas de seccionamiento, trampas de envío y de recibo y tramos superficiales expuestos a la atmósfera y a las condiciones de humedad que se presentan, teniendo como resultado grandes efectos por la corrosión. Las especificaciones de Petroleros Mexicanos, contempla el control de corrosión externa de los sistemas de tuberías para evitar daños a sus instalaciones, pérdidas económicas, humanas y daños al medio ambiente. 4 TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO. Es un trabajo práctico técnico que tiene como objetivo presentar el “Mantenimiento Superficial Anticorrosivo al Gasoducto de 16 Pulgadas de Diámetro, San Andrés - Poza Rica, PEP”. Su tipo y naturaleza se describe en la investigación que se realiza para éste mantenimiento con el fin de solucionar el problema de la corrosión en el gasoducto en las partes superficiales expuestas a la atmósfera. Se presentan las normas que PEP tiene establecido en el control de calidad para el mantenimiento de sus instalaciones. Es también una investigación de campo, donde se describe la localización del gasoducto y todas las partes superficiales para darle mantenimiento, de acuerdo a los diversos materiales y formas de aplicación conforme a los procedimientos de obra. Se hace una investigación sobre equipos de aplicación de los materiales anticorrosivos, técnicas de trabajo, tiempos y rendimientos para los diversos conceptos de obra de los trabajos realizados. Este trabajo práctico técnico es una fuente de información que el profesionista, técnico y estudiante encontrará en el mantenimiento superficial, realizados a los ductos de PEP. 5 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES. Este trabajo Practico Técnico, abarca los aspectos técnicos necesarios que se utilizan en los procedimientos de: “MANTENIMIENTO SUPERFICIAL ANTICORROSIVO AL GASODUCTO DE 16 PULGADAS DE DIÁMETRO SAN ANDRÉS - POZA RICA, PEP.” y que están relacionados con la tecnología requerida, entre los que se nombran están: la aplicación de abrasivos para la limpieza del las partes superficiales del ducto, los materiales de protección anticorrosiva primario y acabado, los equipos de aplicación y accesorios conforme a las normas de PEP que se aplican en estos trabajos, siguiendo los procedimientos adecuados y programas de planeación para terminar en tiempo y forma los compromisos para una buena calidad del mantenimiento. Este trabajo tiene la característica para ser consultado por las empresas, técnicos y estudiantes o todo aquel profesional, que quiera ampliar sus conocimientos en el mantenimiento a los gasoductos. Los que incursionen en éstos mantenimientos, encontrarán una guía que les permita comprender los diversos tipos de corrosión que se dan en las tuberías enterradas y partes superficiales (interfases), técnicas de aplicación de la protección mecánica con tecnología adecuada de acuerdo al tipo de abrasivo a utilizar, a satisfacción de las normas de PEP. Con este trabajo Práctico – Técnico, servirá de consulta para el conocimiento del control de la corrosión y planeación en las licitaciones que PEP tiene con sus empresas que le realizan mantenimientos en sus ductos, ya que se presentan los principales conceptos de obra a ejecutar y los costos que sirven de guía para el análisis de precios unitarios. 6 SUBTEMA 1. GENERALIDADES. La vida útil del equipo de la industria petrolera se acortará a menudo como un resultado de la corrosión y en los últimos 10 años se han tenido grandes adelantos en su detección y remedios aplicados para controlarla, en la producción del petróleo. En términos técnicos simplificados, la corrosión ha sido definida como la destrucción de un metal por una reacción química o electroquímica por el medio ambiente y presenta la diferencia entre una operación libre de problemas con gastos de operación muy elevados. Para efectos prácticos , es casi imposible eliminar la corrosión y el secreto efectivo de la ingeniería en este campo radica mas en su control, que en su eliminación siendo necesario tomar en cuenta el fenómeno corrosivo desde el diseño de las instalaciones y no después de ponerlas en operación. El ingeniero que trabaja en problemas de corrosión necesita saber donde empezar y tener conocimiento básico para reconocer la corrosión, cómo se produce, cómo impedir su severidad, qué herramientas son necesarias, técnicas de inspección, variables de diseño que afectan a la corrosión, selección de materiales, y la forma de interpretar y aplicar la información del problema corrosivo, así como saber dónde obtener ayuda. Todos los metales y aleaciones son susceptibles de sufrir el fenómeno de la corrosión, no habiendo material útil para todas las aplicaciones, por ejemplo, el oro, conocido por su excelente resistencia a la atmósfera, se corroe si se pone en contacto con mercurio a temperatura ambiente, por otra parte el acero no se corroe en contacto con el mercurio, pero rápidamente se oxida expuesto a la atmósfera. 7 Afortunadamente se tiene bastantes metales que pueden comportarse satisfactoriamente en medios específicos, y también se tienen métodos de control de la corrosión que reduce el problema. Los paros de las plantas pueden ocurrir, y ocurren como resultado de la corrosión, provocando gastos directos e indirectos de aspecto económico y humano. Dentro de los aspectos económicos tenemos: a) Reposición del equipo corroído. b) Coeficiente de seguridad y sobre diseño para soportar la corrosión. c) Mantenimiento preventivo como la aplicación de recubrimientos. d) Paros de producción, debidos a fallas por corrosión. e) Contaminación de productos. f) Perdida de eficiencia, ya que los coeficientes de seguridad, sobre diseño de equipo y productos de corrosión por ejemplo, decrecen la velocidad de transmisión de calor en cambiadores de calor. g) Perdidas de productos valiosos. h) Daño de equipo adyacente a aquel en el cual se tuvo la falla de corrosión. Dentro de aspectos humanos: a) La seguridad, ya que fallas violentas pueden producir incendios, explosiones y liberación de productos tóxicos. b) Condiciones insalubres, por ejemplo, contaminaciones debido a productos del equipo corroído o bien producto de la corrosión misma. c) Agotamiento de los recursos naturales, tanto en metales como combustibles usados para su manufactura. d) Apariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la vista. 8 Naturalmente, éstos aspectos sociales y humanos también tienen sus aspectos económicos y podemos ver claramente que hay muchas razones para controlar la corrosión. FORMAS DE LA CORROSIÓN. La corrosión ocurre en muchas y muy variadas formas, pero su clasificación generalmente se basa en uno de los tres siguientes factores: 1. Naturaleza de la sustancia corrosiva.- La corrosión puede ser clasificada como húmeda y seca. Para la primera requiere un líquido o humedad mientras que para la segunda, las reacciones se desarrollan con gases a altas temperaturas. 2. Mecanismo de corrosión.- Estos comprenden las reacciones electroquímicas o bien, las reacciones químicas. 3. Apariencia del metal corroído.- La corrosión puede ser uniforme, es decir, el metal se corroe a la misma velocidad en todas su superficie, o bien, puede ser localizado, en cuyo caso solamente resultan afectadas áreas pequeñas. CORROSIÓN UNIFORME. LOCALIZADA MACROSCÓPICA MICROSCÓPICA - GALVANICA. - EROSION. - INTERGRANULAR. - AGRIETADA. - FRACTURA POR CORROSIÓN BAJO TENSIÓN. - PICADURA. - EXFOLIACION. ATAQUE SELECTIVO. FIG. 1.-Diagrama esquemático. 9 La clasificación por apariencia, uniforme o localizada, es muy útil para una discusión preliminar que en caso de requerirse en forma más completa, necesita el establecimiento de las diferencias entre la corrosión localizada de tipo macroscópico y el ataque microscópico local. En el ataque microscópico, la cantidad de metal disuelto es mínima, y puede conducir a daños muy considerables antes de que el problema sea visible. Los diferentes tipos de corrosión, se esquematiza en la figura 2.1. A continuación se discute cada una de estas formas. CORROSION GALVANICA Y UNIFORME. a) El ataque uniforme sobre grandes áreas de una superficie metálica (fig. 2.a) es la forma mas común de la corrosión y puede ser húmeda o seca, o electroquímica o química, siendo necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura, para controlarla. Por lo tanto, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular. b) La corrosión galvánica (fig. 2.b) se presenta, cuando dos metales diferentes en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico, son expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado. 10 Ca) NO CORROSIÓN. a) UNIFORME. Medio corrosivo fluyendo c) EROSIÓN. Movimiento cíclico carga d) ABRASIÓN. f) PICADURA. b) GALVANICA. Metal o no metal e) AGRIETAMIENTO. g) EXFOLIACIÓN. Esfuerzo . i) INTERGRANULAR. j) FRACTURA DE CORROSION BAJO TENSIÓN. h) ATAQUE SELECTIVO. esfuerzo cíclico k) CORROSIÓN POR FATIGA. FIG. 2.- Corrosión de metales y aleaciones. 11 Mientras más grande es la diferencia de potencial entre dos metales, mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica, debiendo notarse, que éste tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro metal del par, casi no sufre daño. El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que el que no sufre daño se le denomina metal noble. Las relaciones de áreas entre dos metales es muy importante, ya que un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo, acelera la corrosión, y por lo contrario, una mayor área del metal activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del primero. La corrosión galvánica a menudo, puede ser reconocida por el incremento del ataque junto a la unión de dos metales, como se indica en la fig. 2.b y éste tipo puede ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de metales cuando ellos forman la diferencia de potencial muy grande en el medio ambiente en el que se encuentran. La diferencia de potencial puede ser medida, utilizando como referencia la serie galvánica de los metales y aleaciones en la serie de los potenciales tipo (estándar) de óxido de reducción. Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia de grandes áreas de metal noble con respecto a los metales activos. 12 c) CORROSION POR EROSIÒN. Cuando el movimiento del medio corrosivo sobre la superficie metálica incrementa la velocidad de ataque debido al desgaste mecánico, éste recibe el nombre de corrosión por erosión. La importancia relativa del desgaste mecánico y la corrosión, es a menudo difícil de establecer y varía gradualmente de una situación a otra, el mecanismo de la erosión generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales protectoras, como por ejemplo, la película de óxido formado por el aire, o bien, productos adherentes de la corrosión. La corrosión por erosión, generalmente tiene la apariencia de picaduras poco profundas de fondo terso, como se ve en la fig. 2.c, y el ataque puede presentar también una distribución direccional debido al camino seguido por el agente agresivo cuando se mueve sobre la superficie del metal, tal como se muestra en la fig. 2.c. La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. y frecuentemente se observa en impulsores de bombas, agitadores, en codos y cambios de dirección de tuberías. Los líquidos contienen partículas sólidas en suspensión, que pueden igualmente, causar éste tipo de problemas. La corrosión por erosión puede ser evitada por cambios de diseño o por la selección de materiales más resistentes. d) CORROSION POR ABRASIÓN Se divide en corrosión por cavitación y desgaste (fretting) son formas especiales de la corrosión fig. 2.d. La primera causada por la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal. Las altas presiones producidas por este colapso pueden disolver el metal, remover las películas protectoras, etc. 13 La corrosión por desgaste, ocurre cuando las piezas del metal se desliza una sobre otra, causando daños mecánicos a una o ambas piezas fig. 2.d, el deslizamiento es un resultado de la vibración. La corrosión se cree, juega uno de los siguientes papeles: el calor de la fricción oxida el metal y a continuación el óxido se desgasta, o bien la remoción mecánica de las películas protectoras de óxido, o los productos de la corrosión resultante, dan como resultado la exposición de superficies limpias del metal al medio agresivo, en tal forma que el fenómeno corrosivo se acelera. La corrosión por deslizamiento se atenúa utilizado materiales de construcción más duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción hasta un punto tal, en el que el deslizamiento es imposible. e) CORROSIÓN POR AGRIETAMIENTO. Las condiciones ambientales en una grieta pueden con el tiempo volverse muy diferentes de las existentes en una superficie limpia y abierta, por lo que en un medio ambiente muy agresivo puede desarrollar y causar corrosión en las grietas. fig. 2.e. Las grietas o hendiduras generalmente se encuentran en los empaques, traslapes, tornillos, remaches, etc. y también pueden formarse por depósitos de suciedad, productos de la corrosión y raspaduras en las películas de recubrimiento. La corrosión por agrietamiento, generalmente se atribuye a los siguientes factores: a) Cambios de acidez en las grietas o hendiduras. b) Escasez de oxigeno en la grieta. c) Desarrollo de iones diferentes en la hendidura. d) Agotamiento de inhibidores en la grieta. 14 Al igual que en todas las formas de corrosión localizada, la erosión por agrietamiento no ocurre en todas las combinaciones metal – agente corrosivos, y algunos materiales son más susceptibles para producirla que otros, como por ejemplo, aquellos que dependen de las películas protectoras de óxido, formadas por el aire para adquirir su resistencia a la corrosión. f) CORROSION POR PICADURA. La corrosión por picadura se presenta por la formación de orificios en una superficie relativamente inatacada y las picaduras pueden tener varias formas fig. 2.f. La forma de una picadura es a menudo responsable de su propio avance, por las mismas razones mencionadas en la corrosión por agrietamiento, es decir una picadura puede ser considerada como una grieta o hendidura formada por si misma. Para reducir la corrosión por picadura, se necesita una superficie limpia y homogénea, por ejemplo, un metal homogéneo y puro con una superficie muy pulida, deberá ser generalmente, mucho más resistente que una superficie que tenga incrustaciones, defectos o rugosidad. La corrosión por picadura es un proceso lento que puede llevar meses y años antes de ser visible, pero que naturalmente, causará fallas inesperadas. El pequeño tamaño de la picadura y las minúsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, hacen que la detección de ésta sea muy difícil en las etapas iniciales. La limpieza de la superficie y la selección de materiales conocidos, resistentes a la formación de picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el camino más seguro para evitar éste tipo de corrosión. 15 g) CORROSIÓN POR EXFOLIACIÓN. La corrosión por exfoliación, es una corrosión subsuperficial que comienza sobre una superficie limpia, pero que se esparce debajo de ella y difiere de la corrosión por picadura en que, el ataque tiene una apariencia laminar. Capas completas del material son corroídas fig. 2.g, y el ataque es generalmente reconocido por el aspecto escamoso y en ocasiones empollado de la superficie. Al final del ataque, una muestra tiene la apariencia de un mazo de barajas, en el cual, algunas de las cartas han sido extraídas. Este mecanismo es bien conocido en las aleaciones de aluminio y se combate utilizando aleaciones y tratamientos térmicos. h) DISOLUCIÓN SELECTIVA. La corrosión por disolución selectiva, se produce al efectuarse la remoción de uno de los elementos de una aleación, siendo el ejemplo más común, la eliminación del Zinc en aleaciones de Cobre – Zinc, conocidos con el nombre de DEZINCIFICACION. Este fenómeno corrosivo, produce un metal poroso fig. 2.h, que tiene propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a éste caso, es el empleo de aleaciones que no sean susceptibles a este proceso. i) CORROSIÓN INTERGRANULAR O INTERCRISTALINA. Para entender éste tipo de ataque es necesario considerar que, cuando un metal fundido se cuela en un molde, su solidificación comienza con la formación de núcleos al azar, cada uno de los cuales crece en un arreglo atómico regular para formar lo que se conoce con el nombre de granos o cristales. El arreglo atómico y los espaciamientos entre las capas de los granos, son los mismos en todos los cristales de un metal dado; sin 16 embargo, debido a la nucleación al azar, los planos de los átomos en las cercanías de los granos no encajan perfectamente bien y el espacio entre ellos recibe el nombre límite de grano. Si se dibuja una línea de 2.5 cm de longitud sobre la superficie de una aleación, ésta deberá cruzar aproximadamente 1,000 límites de granos. Los límites de granos, son a veces atacados preferencialmente por un agente corrosivo, y el ataque se relaciona con la segregación de elementos específicos o por la formación de un compuesto en el límite. La corrosión intergranular o intercristalina, generalmente ocurre, por que el agente corrosivo ataca preferencialmente el límite del grano o una zona adyacente a él, que ha perdido un elemento necesario para tener una resistencia a la corrosión adecuada. En un caso severo de corrosión intercristalina, los granos enteros se desprenden debido al deterioro completo de su límite fig. 2.i, en cuyo caso, la superficie aparecerá rugosa al ojo desnudo y se sentirá rasposa debido a la pérdida de granos. El fenómeno del límite del grano que causa la corrosión intercristalina, es sensible al calor, por lo que la corrosión de éste tipo, es un subproducto de un tratamiento térmico como la soldadura o el relevado de esfuerzos y puede ser corregido por otro tipo de tratamiento térmico o por el uso de una aleación modificada. j) CORROSIÓN POR FRACTURA POR TENSIÓN. La acción conjunta de un esfuerzo de tensión y un medio ambiente corrosivo, dará como resultado en algunos casos, la fractura de una aleación metálica. La mayoría de las aleaciones son susceptibles a éste ataque, pero afortunadamente el número de combinaciones aleaciones – corrosivo que causan este problema, son relativamente pocas. 17 Sin embargo, hasta la fecha, éste es uno de los problemas metalúrgicos más serios. Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de trabajos en frío, soldadura, tratamientos térmicos, o bien, pueden ser aplicados en forma externa durante la operación del equipo. Las fracturas transcristalinos pueden seguir caminos intercristalinos o fig.2.J, que a menudo presentan una tendencia a la ramificación. Algunas de las características de la corrosión de fractura por tensión, son las siguientes: a) Para que ésta corrosión exista, se requiere un esfuerzo de tensión. b) Las fracturas se presentan quebradizas en formas microscópicas, mientras que las fallas mecánicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo específico, generalmente presentan ductibilidad. c) La corrosión por esfuerzo depende de las condiciones metalúrgicas de la aleación. d) Algunos medios ambientes específicos, generalmente causan fractura en una aleación dada. El mismo medio ambiente no causará fracturas en otras aleaciones. e) La corrosión por esfuerzo puede ocurrir en medios ambientes considerados no agresivos para una aleación dada, por ejemplo la velocidad de corrosión uniforme es baja hasta que se presenta una fractura. f) Largos periodos de tiempo, a menudo años, pueden pasar antes de que las fracturas sean visibles, pero entonces al presentarse, se propagan rápidamente con el resultado de una falla inesperada. g) La corrosión por esfuerzo, no está completamente entendida en la mayoría de los casos, sin embargo, en la actualidad se dispone de muchos datos para ayudar al ingeniero a evitar éste problema. 18 Para combatir la corrosión de fracturas por tensión, es necesario realizar el relevado de esfuerzos o seleccionar un material más resistente. El término de fragilización por hidrogeno se confunde frecuentemente con la corrosión de fractura por tensión, debido a que el hidrogeno desempeña una función en algunos casos de ésta y para distinguir la fragilización por hidrogeno de la corrosión de fractura por tensión, es conveniente juzgar los siguientes conceptos: a) La fractura debido al hidrogeno introducido en el metal sin corrosión de éste, por ejemplo, en la protección catódica, no es definitivamente corrosión de fractura por tensión. b) La fractura debido al hidrogeno producida por una alta velocidad de corrosión uniforme como en el decapado, tampoco es corrosión de fractura por tensión por que no necesita tener un esfuerzo mientras el hidrogeno se produce y la fractura se presenta posteriormente cuando la tensión es aplicada después de la reacción corrosiva con liberación del hidrogeno. c) Cuando el hidrogeno se produce por corrosión local en una fractura o picadura sobre un metal sometido a esfuerzo por tensión y resulta una propagación en la fractura, entonces sí se considera que la corrosión pertenece al tipo de corrosión de fractura por tensión. l) CORROSION POR FATIGA. Es una forma muy especial del tipo de corrosión de fractura por tensión y se presenta en ausencia de medios corrosivos, debido a esfuerzos cíclicos repetidos. Estas fallas son muy comunes en estructuras sometidas a vibraciones continuas. La corrosión por fatiga, se incrementa naturalmente con la presencia de un medio ambiente agresivo, de tal forma que el esfuerzo necesario 19 para producir la corrosión por fatiga, se reduce en algunas ocasiones hasta la mitad de lo necesario para producir la falla en aire seco, fig. 2.k. Los métodos para evitar la corrosión por fatiga, son : 1. Limpieza del área afectada. 2. Eliminar todo principio de fractura . Con esto se evita la propagación de las fracturas. De lo indicado anteriormente, se ve la necesidad de reconocer en primer lugar, las diferentes formas en las que se presenta la corrosión para así tomar las medidas pertinentes que permitan establecer los métodos correctivos para atenuarla, los cuales son mejor comprendidos si se conoce la teoría de la corrosión. 1.1 LOCALIZACIÓN. La localización del gasoducto de 16 pulgadas de diámetro San Andrés – Poza Rica PEP para su mantenimiento, se encuentra dentro de una longitud de 35.104 Kilómetros como se muestra en fig. 3. 20 Mtz. De la Torre San Andrés Campo de Compresoras San Andrés Curti Trampa de recibo San Andrés 85 Válvula de Seccionamiento 16”Ø (Después del Rió Tecolutla.) Puente Remolino Gasoducto 16 pulgadas de diámetro. Válvula de Seccionamiento de 16”Ø San José (Antes de cruce Río Tecolutla.) Poza Rica - San Andrés Trampa de diablos Gallo Carretera Federal Poza Rica – San Andrés - Mtz. de la Torre Trampa de Envío Coca Cola Petroquímica Escolin Municipio de Poza Rica TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG. 3.- LOCALIZACION. 2 3 FIG. 3.- Localización del Gasoducto de 16” de diámetro San Andrés – Poza Rica, PEP. 21 1.2 TRAMOS SUPERFICIALES. La localización de los tramos superficiales del gasoducto de 16 pulgadas de diámetro San Andrés – Poza Rica PEP para su mantenimiento, se encuentran en la tabla NUM. 1: Kilometraje: Nombre del lugar: 0 + 376 Trampa de envío Coca Cola. 21 + 456 Trampa de diablos Gallo. 28 + 765 29 + 952 35 + 104 Válvula de Seccionamiento 16”Ø San José (Antes de cruce río Tecolutla.) Válvula de Seccionamiento 16”Ø (Después del río Tecolutla.) Trampa de recibo San Andrés 85. TABLA NUM. 1.- Localización de los Tramos Superficiales. En el kilómetro 0 + 376 se encuentra a la izquierda de la carretera Poza Rica - San Andrés a la altura del camino, de la parte norte de la empresa Coca Cola, a una distancia aproximadamente de 300.00 m. (Fig. 4). En el kilómetro 21 + 456 se encuentra la trampa de diablos Gallo, se encuentra a la derecha de la carretera Poza Rica - San Andrés, después del el poblado El Chote, a una distancia de 4 kilómetros y a 50 metros del borde de la carretera. (Fig. 5). En el kilómetro 28 + 765 se encuentra la válvula de seccionamiento San José 16” Ø, 2.15 m antes del cruce del río Tecolutla. (Fig. 6). En el kilómetro 29 + 952 se encuentra la válvula de seccionamiento 16”Ø, 972 m después del cruce del río Tecolutla. (Fig. 7). En el kilómetro 35 + 104 se encuentra la trampa de recibo San Andrés 85, a la derecha de la carretera Poza Rica - San Andrés, a una distancia aproximada de 500 m., sobre un camino de terracería. (Fig. 8). 22 TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG. 4.-TRAMPA DE ENVIO COCA COLA 2 3 FIG. 4.- Localización del Tramo Superficial “TRAMPA DE ENVIO COCA COLA”. 23 TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG.5.- TRAMPA DE DIABLOS EL GALLO 2 3 FIG. 5.- Localización del Tramo Superficial “TRAMPA DE DIABLOS EL GALLO”. 24 TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG.6.- VÁLVULA DE SECCIONAMIENTO 16”Ø SAN 2JOSÉ (ANTES DE CRUCE RIO TECOLUTLA.) 3 FIG. 6.- Localización del Tramo Superficial “VALVULA DE SECCIONAMIENTO 16” Ø SAN JOSÈ ( antes del rio Tecolutla)”. 25 TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG.7.- VÁLVULA DE SECCIONAMIENTO 16”Ø (DESPUÉS DEL CRUCE DEL RIO TECOLUTLA.) 2 3 FIG. 7.- Localización del Tramo Superficial “VALVULA DE SECCIONAMIENTO 16” Ø ( después del río Tecolutla)”. 26 TRABAJO PRACTICO TÉCNICO UV FAC. INGRIA. MEC. ELECTRICA POZA RICA VER. JOSÉ ÁNGEL GÓMEZ ESPINOZA DAVID HERNÁNDEZ CASTELLANOS NAHÚM MUÑOZ SÁNCHEZ FIG.8.-: TRAMPA DE RECIBO SAN ANDRES 85 2 3 FIG. 8.- Localización del Tramo Superficial “TRAMPA DE RECIBO SAN ANDRÈS 85”. 27 1.3 VÁLVULAS, CONEXIONES Y ACCESORIOS. A continuación, en la TABLA NUM. 2, se enlistan las válvulas, conexiones y accesorios que forman parte de los tramos superficiales que requieren el mantenimiento anticorrosivo. Son en resumen el total de piezas que componen las trampas de envió, recibo y de seccionamiento. Conceptos Piezas Descripción Válvula de comp.16”Ø 600 lb/plg2 Rf 2 7 pzs. Válvula de comp. 12”Ø 600 lb/plg Rf 5 pzs. Válvula de comp. 6”Ø 600 lb/plg2 Rf 6 pzs. Válvula de comp. 4”Ø 600 lb/plg2 Rf 4 pzs. Bridas de cuello 16”Ø 600 lb/plg2 Rf 14 pzs. Bridas de cuello 12”Ø 600 lb/plg2 Rf 10 pzs. Bridas de cuello 6”Ø 600 lb/plg2 Rf 12 pzs. Bridas de cuello 4”Ø 600 lb/plg2 Rf 8 pzs. Codos 90 Grados RL. 16”Ø 0 Codos 90 Grados RL. 12”Ø 1 pzs Codos 90 Grados RL. 6”Ø 6 pzs. Codos 90 Grados RL. 4”Ø 8 pzs. Codos 45 Grados RL. 16”Ø 12 pzs. Codos 45 Grados RL. 12”Ø 2 pzs. Codos 45 Grados RL. 6”Ø 0 Codos 45 Grados RL. 4”Ø 0 Reducciones 18”Ø a 16”Ø 3 pzs. Té de 16”Ø x 16”Ø x 16”Ø 2 pzs. Té de 16”Ø x 16”Ø x 12”Ø 3 pzs. Tapas ciegas o charnelas de 18”Ø 3 pzs. Estructura Ligera 600 Kg. Estructura Semipesada 1350 Kg. Malla de tela Ciclón de 2 m. de altura 252 m. TABLA NUM. 2.- Lista de Válvulas, Conexiones y Accesorios. 28 SUBTEMA 2. LIMPIEZA MECÁNICA. BREVE HISTORIA. El primer antecedente del sandblast, se conoce en Inglaterra Reino Unido, en donde en agosto de 1870, Benjamin C. Tilgman, diseñó la primer máquina para sopleteo con chorro de abrasivos que patentó con el número 2147. Esta máquina ha sido modificada a través del tiempo para cumplir con diferentes objetivos, pero el principio de funcionamiento siempre ha sido el mismo. En México éste sistema comenzó a aplicarse aproximadamente en la década de los 50’s siendo la gran mayoría de los equipos utilizados de importación. SANDBLAST. La palabra en inglés proviene de los vocablos Sand: arena, Blast: presión (arena a presión), sin embargo éste sistema no emplea necesariamente arena para su funcionamiento, por lo que lo definiremos como un sistema de sopleteo con chorro de abrasivos a presión. Este sistema consiste en la limpieza de una superficie por la acción de un abrasivo granulado expulsado por aire comprimido a través de una boquilla. La limpieza con "sandblast" es ampliamente usada para remover óxido, escama de laminación y cualquier tipo de recubrimiento de las superficies preparándolas para la aplicación de un recubrimiento. Dentro de los abrasivos más frecuentemente empleados en este sistema encontramos: o Arena sílica o Perla de vidrio o Óxido de aluminio o Abrasivo plástico o Carburo de silicio o Granalla de acero o Bicarbonato de Sodio o Olote de maíz o Granate o Cáscara de nuez, entre otros. o Escoria de Cobre 29 Los equipos de chorro de abrasivo a presión, ahorran tiempo, trabajo y dinero en la limpieza de partes, siendo realmente el mejor método para remover óxido, recubrimientos y proporcionar acabados. Para la realización de éste proceso se ha basado en las necesidades del cliente en cuanto a volumen de trabajo y desempeño requerido del equipo, y el cual existen dos sistemas: Usos del Sandblast: Entre los usos más comunes del sandblast encontramos: a) Dar acabados en madera, acero, resina, plástico, etc. b) Grabar vidrio y cerámica. c) Remoción de lechada de concreto. d) Limpieza de muros de ladrillo y piedra. e) Remoción de graffiti. f) Remoción de escama tratada térmicamente. g) Remoción de marcas de herramientas. h) Limpieza de estructuras metálicas. i) Preparación de materiales para aplicación de recubrimientos, entre otras. Estos equipos son utilizados en diferentes sectores productivos, en donde destacan: a) Industria Textil b) Industria Química c) Industria Metalmecánica d) Industria Automotriz e) Astilleros f) Plantas Petroleras g) Grabado en vidrio y Artículos promocionales. h) Industria de la Construcción, entre otras. 30 No todos los equipos para sandblast son iguales, por lo que se debe tomar en cuenta varios factores antes de elegir alguno de ellos, de ésta manera se podrá obtener la mayor eficiencia y producción. a) Debe contar o seleccionar un compresor de aire capaz de producir un volumen de aire suficiente* para mantener la presión en el equipo y así lograr un suministro continuo de aire. b) Asegurarse de que la manguera de aire del compresor al equipo de sandblast sea del diámetro adecuado. c) Tomar en cuenta qué tipo de superficie va a limpiar. d) Seleccionar el abrasivo indicado para ese tipo de trabajo. e) Contar con un espacio para realizar la limpieza de las piezas. f) El volumen de trabajo a realizar. g) El acabado deseado. En las instalaciones, los sistemas de ductos que transportan hidrocarburos y sus derivados, están expuestos a la corrosión como consecuencia del proceso de oxidación que ocurre cuando las estructuras metálicas, normalmente de acero al carbón están en contacto con el medio ambiente principalmente con el agua, oxígeno y ácidos derivados del azufre, tendiendo a regresar el acero a su condición original de mineral de hierro. Para prevenir o controlar en la parte externa del sistema de ductos , los efectos de la corrosión e incrementar la seguridad y vida útil de los tubos se requiere aplicar una protección a base de recubrimiento anticorrosivo, cuya selección deben realizarse de acuerdo a los requisitos de calidad, así como los requisitos que deben cumplirse para la preparación de la superficie a recubrir por medio de limpieza mecánica que es eliminar los contaminantes orgánicos y materiales extraños que deben removerse por completo, para evitar una adhesión pobre y una falla prematura de la capa de recubrimiento. Debe proporcionarse la rugosidad que permita el anclaje del recubrimiento al substrato metálico. *Dato frecuentemente expresado en pies cúbicos por minuto 'PCM' ('SCFM' por sus siglas en inglés). 31 Existen diferentes grados de limpieza mecánica: a) Limpieza con abrasivo: es la preparación de la superficie metálica que se va a recubrir, mediante la aplicación de abrasivos a presión; los abrasivos comúnmente empleados son arena silica, arena gruesa de río. b) Limpieza con abrasivo acabado a metal blanco: éste grado de limpieza se aplica cuando se requiere una excelente preparación de la superficie. Se le considera la limpieza ideal del acero ya que remueve completamente la escoria dejando una superficie de color gris ligero, uniforme y sin manchas. c) Limpieza con abrasivo acabado cercano a metal blanco: éste grado de limpieza, remueve completamente toda la escoria dejando una superficie de color gris ligera uniforme, pero con ligeras sombras o coloraciones causadas por la escoria o por la pintura que se encontraba en la superficie. d) Limpieza con abrasivo acabado grado comercial: éste grado de limpieza remueve el óxido, escoria, aceite, pintura y otras substancias extrañas, dejando una superficie de color gris oscuro y no se requiere que sea uniforme, con ligeras sombras o coloraciones. e) Limpieza con abrasivo tipo ráfaga: éste tipo de limpieza, mueve las escamaciones sueltas, producto de óxido y residuos de pintura suelta. La superficie debe quedar libre de grasa polvo o de cualquier sustancia extraña o suelta. Las escamaciones, óxidos o pintura fuertemente adheridas pueden observarse sobre la superficie y para cerciorarse de su adherencia puede utilizarse una espátula sin filo. 32 2.1 NORMA. Petroleros mexicanos para la limpieza mecánica, aplicación de recubrimientos en campo y materiales a emplear se basan en las normas siguientes: SSPC-SP2, SSPC-SP5/NACE-1, SSPC- SP10/NACE-2, SSPC-SP6/NACE-3. 2.1.1 PREPARACIÓN DE SUPERFICIE A PROTEGER. I.Los contaminantes orgánicos y materiales extraños deben removerse por completo, para evitar una adhesión pobre y una falla prematura de las capas de recubrimiento. Debe de proporcionarse la rugosidad que permita el anclaje del recubrimiento al substrato metálico. II.Debe asegurarse que independientemente del método seleccionado, el equipo, herramienta, accesorios y materiales utilizados en la limpieza de la superficie a proteger, no se contaminará con polvo, aceites, grasas y cualquier otro material extraño que provoque una falta de adherencia o de eficacia anticorrosiva del recubrimiento. III.Cuando se utilice el método de limpieza química, la superficie del substrato debe quedar libre de cualquier contaminante que hubiese quedado como subproducto de la limpieza química que se aplicó. IV.Para el caso particular que se utilicen métodos de limpieza con abrasivos, el equipo utilizado debe suministrar la presión adecuada y el aire propulsor debe estar seco y libre de contaminantes. De igual manera se aplica en el caso de utilizar agua u otro material como medio propulsor. V.Si se utiliza la arena como abrasivo de limpieza, ésta debe ser sílica y además debe tener la granulometría adecuada, acorde con el estado superficial actual del substrato y al sistema de recubrimientos seleccionado. El contratista debe contar con un documento que avale que es arena sílica, la granulometría adecuada y que se encuentra libre de contaminantes, sales de cloruros, principalmente. El supervisor de PEMEX, debe tomar muestras representativas de la arena a utilizar por el contratista. Lo anterior para el caso en que se requiera realizar un análisis que confirme los resultados del documento presentado por el contratista. Dichas muestras serán conservadas por PEMEX. 33 VI.En instalaciones confinadas en las que se encuentre equipo dinámico y/o electrónico, no se debe utilizar ningún método de limpieza con abrasivos que generen polvos y/o residuos. Estos métodos están permitidos siempre y cuando se utilicen en áreas abiertas y se tomen toda clase de medidas preventivas para evitar daños en cualquier componente o accesorio cercano. VII. Para determinar el grado de limpieza de una superficie metálica, ésta se debe comparar visualmente con los patrones de limpieza indicados en normas extranjeras, tales como los del Consejo de Pintura de Estructuras Metálicas (SSPC) y los correspondientes a la Norma de la Asociación Nacional de Ingenieros en Corrosión (NACE). Patrones de Preparación de Superficies. a) Limpieza Manual (SSPC-SP2) ó equivalente. La superficie por proteger debe quedar libre de óxidos, pintura, herrumbre y cualquier materia extraña que no se encuentra adherida a la superficie metálica. b) Limpieza con chorro de abrasivo a metal blanco (SSPCSP5/NACE-1) ó equivalente. La superficie por proteger debe quedar de color gris claro, metálico y uniforme. Debe quedar libre de óxidos, aceite, grasa, pintura, herrumbre, productos de corrosión y de cualquier materia extraña. c) Limpieza con chorro de abrasivo cercano a metal blanco (SSPC- SP10/NACE-2) ó equivalente. La superficie por proteger debe tener apariencia similar a la descrita en la limpieza de acabado a metal blanco, excepto que se aceptan áreas sombreadas o manchadas en la superficie a proteger; las manchas están limitadas a no más del 5% por cada pulgada cuadrada de superficie. d) Limpieza con chorro de abrasivo grado comercial (SSPCSP6/NACE-3) ó equivalente. La superficie debe quedar de color gris oscuro y no requiere que sea uniforme. Debe quedar con una apariencia similar a la descrita en la limpieza de acabado cercano 34 a metal blanco, excepto que las manchas se limitan a no más del 33% por cada pulgada cuadrada de superficie. Las manchas pueden consistir de ligeras sombras o decoloraciones de herrumbre. e) Limpieza con chorro de abrasivo grado burdo (SSPCSP7/NACE-4) ó equivalente. Este tipo de limpieza considera la permanencia de herrumbre, óxidos y residuos de pintura fuertemente adheridos sobre la superficie por proteger. VIII. Para la eliminación del polvo, producto de la limpieza, la superficie del metal debe limpiarse con brocha o cepillo de cerda, o con chorro de aire seco y limpio. Tratándose de tableros o instrumentos eléctricos y neumáticos, debe usarse una aspiradora. 2.1.2 APLICACIÓN EN CAMPO. Para aplicación en campo, además de lo indicado en los procedimientos de aplicación, el contratista debe tomar en cuenta los siguientes requisitos: a) Previo y durante la aplicación del sistema de recubrimiento, los componentes deben ser verificados para asegurar la conformidad de la etiqueta del recipiente con la descripción del producto especificado, que no tenga formación de nata, que no tenga curado irreversible y que pueda usarse para las condiciones específicas del sitio. b) Cualquier sedimento presente debe ser fácilmente redispersable. c) Cualquier ajuste de viscosidad, el cual puede ser necesario debido a las bajas temperaturas de aplicación ó diferentes métodos de aplicación, deben ser acordes con las instrucciones del fabricante de recubrimiento. d) El tiempo máximo entre la limpieza y la protección de la superficie metálica depende de las condiciones climatológicas, pero nunca debe ser mayor de 4 horas. e) No debe utilizarse material de recubrimiento que esté contaminado con sustancias extrañas o que no conserven sus propiedades físicas y químicas originales. 35 f) Cada extremo de la tubería debe quedar sin recubrir hasta una distancia de 30.48 cm (1 pie) del extremo, para facilitar las maniobras, alineación y soldadura de juntas. g) En los accesorios, cuando sea posible y las dimensiones lo permitan, cada extremo debe quedar libre de recubrimiento como mínimo 15.24 cm (6 pulgadas). h) El curado se debe llevar a cabo conforme las especificaciones del fabricante del producto utilizado, es decir, se deben respetar los tiempos de curado entre capa y capa. 2.1.3 RESTRICCIONES EN LA APLICACIÓN. No se debe aplicar el recubrimiento anticorrosivo bajo cualquiera de las condiciones siguientes: a) Cuando la preparación de la superficie del metal no cumpla con el tipo de preparación superficial. b) Cuando el contratista no cuente con los procedimientos para la aplicación del recubrimiento. c) Cuando no se tenga la autorización del Supervisor de Pemex. d) Cuando el intervalo de tiempo entre la preparación de la superficie y la aplicación sea mayor a lo mencionado en el procedimiento de aplicación. e) Cuando la temperatura se encuentre a 3 °C por arriba del punto de rocío, determinado de acuerdo con ISO 8502-4. f) Cuando exista presencia de humedad en la superficie a recubrir, a menos que el recubrimiento sea para esas características ó cuando no existan las condiciones de humedad especificadas por el fabricante. g) Cuando se tenga pronóstico de posibilidades de lluvia antes de que la película vaya a estar completamente seca. h) Cuando se anuncien fuertes vientos mayores a 40 km/h. i) Cuando la temperatura de la superficie por proteger se eleve más allá de los 70°C ó cuando no prevalezcan las condiciones de temperatura recomendadas por el fabricante. j) Cuando no hay medidas de seguridad, salud y protección ambiental. 36 2.2 MATERIALES. 2.2.1 ABRASIVOS PARA CHORRO. El tipo de abrasivo que se utilice, determina el costo y la efectividad de la limpieza con chorro de abrasivo. Son algunos factores relacionados con el abrasivo que los afectan y el desempeño de su equipo, entre éstos encontramos: a) TAMAÑO. El tamaño de las partículas del abrasivo es sumamente importante para lograr un patrón de textura consistente al aplicar el chorro de abrasivo en la superficie. Los fabricantes de abrasivo utilizan varias nomenclaturas y numeraciones para definir el tamaño de sus productos. La medida uniforme entre todas las partículas de abrasivo se convierte en un parámetro de mucha importancia cuando el fabricante de recubrimientos especifica un perfil determinado para la superficie. Partículas más grandes cortarán demasiado profundo, dejando puntas muy marcadas que probablemente sobresaldrán del recubrimiento, esto favorecería a la oxidación. Para compensar dicha diferencia entre las cavidades más profundas y las puntas más altas, se tendría que aplicar varias capas de recubrimiento, lo que incrementaría el tiempo de trabajo y el costo total. Elija el tamaño de la malla que le proporcione el acabado deseado. Las partículas grandes remueven múltiples capas de pintura, corrosión pesada o lechada de concreto y dejan perfiles profundos en las superficies. Los abrasivos tamaño mediano remueven óxido ligero, pintura floja, y escamas de acero delgadas. Las partículas pequeñas dejan perfiles superficiales y son ideales para el chorreado de abrasivo de metales de poco calibre, madera, plástico, cerámica y otras superficies semidelicadas, además son muy recomendables para marcar las superficies con algún logotipo que requiere de precisión en el corte del abrasivo. b) FORMA. Las diferentes formas en los abrasivos ofrecerán diferentes perfiles en la superficie siendo las dos principales configuraciones de 37 los abrasivos la angular y la esférica. Los abrasivos angulares trabajan mejor cuando se trata de desprender capas pesadas de pintura y corrosión. El abrasivo esférico en cambio, es mejor para remover escamas de fabricación y contaminación ligera, también es utilizado para realizar el martilleo (shotpeening) para el relevado de esfuerzos. El martilleo crea una superficie uniforme comprimida que hace que los resortes y otros metales sujetos a alta tensión tengan mucho menos posibilidades de fallar. c) DENSIDAD. Densidad es el peso del abrasivo por volumen. Esta es la característica menos determinante que se tiene que tomar en cuenta para realizar un trabajo de sandblast, a menos que la diferencia de densidades sea muy amplia entre los distintos materiales. En la medida en que el material sea más denso, será mayor la energía con que se impacte contra la superficie. d) DUREZA. La dureza del abrasivo determinará su efecto sobre la superficie que va a ser sandblasteada. Si el abrasivo es más duro que el sustrato, dejará un perfil sobre la superficie. Si es más suave que la superficie, pero más dura que el recubrimiento, solamente removerá el recubrimiento. Si es más suave que el recubrimiento, solamente limpiará la contaminación de la superficie sin remover el recubrimiento. La dureza del abrasivo está medida en la escala de Mohs, siendo 1 tan suave como el talco y 15 materiales tan duros como el diamante. Los abrasivos del tipo de carburo de boro, carburo de silicio y óxido de aluminio, estarán dentro del rango 10 al 13. e) FRAGILIDAD. Con fragilidad nos referimos a la tendencia del abrasivo a fragmentarse en partículas más pequeñas como consecuencia del impacto, mientras más frágil sea el abrasivo, menos veces puede ser reutilizado y más polvo generará. La arena sílica es extremadamente frágil debido a su composición de cuarzo y nunca debe ser reutilizada. En el primer uso, más del 70% de la arena se convierte en polvo desprendiendo peligrosas partículas de sílice, la gente expuesta al polvo de sílice, puede contraer una enfermedad llamada 38 silicosis. La mayoría de los abrasivos fabricados y derivados de un producto, pueden ser reciclados varias veces, al igual que algunos abrasivos naturales como el granate y el pedernal, la escoria de cobre y níquel se fractura en partículas más pequeñas que pueden ser reutilizadas. La granalla de acero puede ser efectivamente reciclada unas 200 veces o más. Muchas variables afectan el reuso que se dé al abrasivo, dentro de éstas están: la presión de aire, dureza de la superficie y la eficiencia del equipo para sopleteo con chorro de abrasivo. 2.2.2 ABRASIVOS A UTILIZAR. Los equipos para limpieza con chorro de abrasivos (sandblast) pueden realizar diversas tareas como limpiar y preparar superficies para aplicación de recubrimientos, grabado de materiales, limpieza de contaminantes de la superficie, proporcionar acabados limpios y estéticos, difuminar defectos y marcas de herramientas, etc. Sin embargo es necesario que elija el abrasivo más adecuado para su equipo de acuerdo a los resultados que desea obtener, ya que una mala elección del abrasivo le puede traer problemas del rendimiento de su equipo. Recordando que todos los factores arriba señalados inciden en el resultado de la aplicación. A continuación le presentamos algunos abrasivos más comunes: - Arena sílica. - Granalla de acero. - Escoria de cobre. - Perla de vidrio. - Abrasivos agrícolas. - Media plástica. - Óxido de aluminio. - Bicarbonato de sodio (soda blast). - Carburo de silicio. 39 2.3 EQUIPO DE LIMPIEZA. 2.3.1 GUÍA PARA LA ELECCIÓN DE LA BOQUILLA PARA SANDBLAST. Elegir la boquilla adecuada para cada aplicación es simplemente un asunto de entender las variables que afectan el desempeño y los costos del trabajo Fig. 9. Existen tres preguntas básicas para responder cual será el desempeño y costo óptimo: ¿Qué patrón de limpieza requiere? : ¿Puede su compresor de aire suministrar y mantener el requerimiento de aire? ¿Cuál es el tamaño de diámetro que requiere? ¿Cuál es la mejor elección en el material de la boquilla? FIG.9.- Tipo de Boquillas. (1.- de Diámetro Recto, 2 y 3.- con Diámetro Venturi, 4.- Doble Venturi, 5.- de Entrada Ancha). 40 2.3.2 TIPOS DE BOQUILLA PARA SANDBLASTEO. El tipo del diámetro que elija determinará el tipo del patrón de limpieza que obtendrá. Las boquillas generalmente presentan ya sea un diámetro recto o un diámetro venturi restringido. 1) Boquillas de diámetro recto (Fig. 9 - 1) se obtiene un patrón de sandblasteo delgado, el cual es ideal para limpiar superficies angostas o en trabajos dentro de cabinas de sandblast. Estas boquillas son muy utilizadas para trabajos pequeños como limpieza de partes, afinado de costillas de soldadura, limpieza de rieles, escalones, trabajos en parrillas, o escultura de piedra u otros materiales. 2) Boquillas con diámetro venturi (Fig. 9 - 2 y Fig. 9 - 3) crean un patrón de sandblasteo amplio e incrementan la velocidad del abrasivo en un 100% a la misma presión. Este tipo de boquillas son la mejor elección para grandes niveles de producción en donde se aplique el chorro de abrasivo a superficies muy grandes. Las boquillas tipo venturi largas por ejemplo, tienen un incremento de cerca del 40% en la productividad a comparación de las boquillas de inserto recto, mientras que su consumo de abrasivo puede ser reducido en aproximadamente un 40%. Las boquillas doble venturi y de entrada ancha son versiones mejoradas de las boquillas venturi largas. 3) Boquillas doble venturi (Fig. 9 - 4) pueden ser pensadas como dos boquillas en serie que generan un vacío gracias a los huecos entre ellas. De esta forma, permiten la inserción de aire atmosférico dentro del segmento del caudal de la boquilla. El diámetro de salida es también más amplio que el de una boquilla convencional. Ambas modificaciones están hechas para incrementar el tamaño del patrón de limpieza así como para minimizar la pérdida de velocidad del abrasivo. 41 4) Boquillas de entrada ancha (Para alta producción) como su nombre lo indica, presentan una entrada más amplia que las boquillas venturi normales, así como un diámetro de salida grande y divergente (Fig. 9 - 5). Al ser combinadas con mangueras y/o tubería del mismo diámetro interior (1-1/4"), pueden ofrecer un aumento en la producción del 15% sobre aquellas boquillas con una entrada más pequeña. Cuando las boquillas de entrada ancha también presentan un diámetro de salida grande y divergente (por ejemplo Boquilla BAZOOKA) pueden ser utilizadas a presiones más altas para incrementar en un 60% el patrón de limpieza con un uso menor de abrasivo. Es también buena idea tener boquillas en ángulo disponibles para la limpieza en sitios ajustados tales como celosías de puentes, detrás de rebordes o en el interior de tuberías. Muchos operadores desperdician tiempo y abrasivo realizando el trabajo por medio del rebote del abrasivo. El poco tiempo que toma cambiar una boquilla venturi por una boquilla en ángulo es recuperado rápidamente y el tiempo total de trabajo es reducido. 2.3.3 SUMINISTROS DE AIRE A LA BOQUILLA. Como regla general, el sistema de suministro de aire debe ser capaz de proveer cuando menos 50% más del volumen de aire (pcm) requerido por la boquilla nueva para realizar el trabajo a una presión dada, ya sean 100 lbs o 140 lbs. Esto nos ayudará a que la boquilla pueda continuar proporcionando buen servicio aún a pesar de sufrir un ligero desgaste. Sin embargo, recuerde que no se debe permitir un desgaste excesivo, ya que en este caso la producción decrecerá dramáticamente. Considere siempre que el diámetro de entrada de la boquilla debe coincidir con el diámetro interior de su manguera de suministro de aire. Una combinación errónea puede provocar puntos de desgaste mayor, caídas de presión y una turbulencia interna excesiva. 42 2.3.4 DIÁMETRO INTERIOR. Para una mayor productividad, seleccione el diámetro de su boquilla basado en la presión de trabajo que necesita para lograr el acabado deseado, así como en la presión y flujo de aire disponible. Por ejemplo, supongamos que usted posee un compresor de 375 pcm a 80% de su capacidad. Además de la boquilla para sandblast, el compresor está suministrando aire a una escafandra para operador, así como a otros componentes como equipo neumático y el control remoto quedando 250 pcm disponibles para la boquilla., puede ver que 250 pcm son apenas suficientes para la sola operación de una boquilla de 7/16” a 100 lbs de presión, una boquilla más grande o una boquilla de 7/16” ya desgastada requerirá un volumen de aire mayor para mantener la presión de 100 lbs. Este requerimiento de flujo de aire extra sobretrabajará su compresor o se reflejará en un decremento en su producción. Por otro lado, elegir una boquilla de diámetro menor al que su compresor pueda proveer resultará un desperdicio de la capacidad instalada, lo que va en decremento de la productividad. Como puede ver, es importantísimo elegir el diámetro que se ajuste mejor a sus condiciones de trabajo. 2.3.5 MATERIAL DE LA BOQUILLA. La selección del material de la boquilla dependerá básicamente del abrasivo que usted elija, la frecuencia con la que realice la limpieza con chorro de abrasivo, el tamaño del trabajo, así como las condiciones del sitio de trabajo. A continuación le señalamos una guía de aplicación general para los distintos materiales. a) Boquillas de Cerámica (Óxido de Aluminio): Ofrecen un rendimiento aceptable a menor costo que otros materiales. Son una buena elección en aplicaciones esporádicas en las cuales el precio es un factor principal y el tiempo de vida es lo menos importante. 43 b) Boquillas de Carburo de Tungsteno. Son económicas y proporcionan un tiempo de vida largo, utilizadas principalmente con abrasivos minerales y escoria de cobre. Se recomienda su uso en sitios en los que el manejo rudo no puede ser evitado. No todas las boquillas de carburo de tungsteno son iguales ya que existen en el mercado, insertos de distintas duraciones. Todas las boquillas de carburo de tungsteno presentan material de alta duración. c) Boquillas de SiAlON. Proporcionan una duración y servicio muy similar al carburo de tungsteno, además nuestras boquillas con inserto de SiAlON pesan la tercera parte de lo que pesa un boquilla de carburo de tungsteno, cualidad que las convierte en una muy buena opción cuando los operadores están sujetos a trabajo continuo por largos periodos y prefieren boquillas de poco peso. d) Boquillas de Carburo de Silicio. Este tipo de boquilla es significativamente más ligera, además incorpora el diseño largo de las boquillas tipo venturi. El carburo de silicio es más resistente al paso del abrasivo, sin embargo es mucho más quebradizo y frágil. Su precio es aproximadamente un 30% mayor al de las boquillas de carburo de tungsteno, pero su vida útil se incrementa en un 80%. e) Boquillas de Carburo de Boro. Proveen el tiempo de duración más largo con un óptimo uso de aire y abrasivo. El carburo de boro es ideal para uso con abrasivos agresivos como óxido de aluminio y carburo de silicio en sitios donde el manejo rudo pueda ser evitado. El carburo de boro supera en duración de cinco a diez veces al carburo de tungsteno y de dos a tres veces al Carburo de Silicio cuando son utilizados abrasivos agresivos. 44 f) BOQUILLAS VENTURI. Diseñadas para lograr un volumen de producción mayor al de las boquillas de diámetro recto en un 40% aproximadamente. Su diseño acelera y distribuye de manera uniforme el abrasivo. En las Fig. 10 y Fig. 11, se presentan las boquillas venturi, con sus respectivas características: CARACTERÍSTICAS: Serie CB Carburo de tungsteno. - Inserto venturi de carburo de tungsteno. - Cubierta ligera y resistente de poliuretano. - Entrada de 1" c/cuerda 1-1/4" NPS. La boquilla más solicitada por los operadores de - Disponible cubierta con poliuretano y cuerda de bronce serie CB-PB. chorro de abrasivo. FIG. 10.- Boquillas Venturi de Carburo de Tugsteno. Serie SLN SiAlON CARACTERÍSTICAS: - Inserto venturi de SiAlON. - Cubierta ligera y resistente de poliuretano. - Sustituye al carburo de silicio compuesto. - Entrada de 1" c/cuerda 1-1/4" NPS. Una boquilla muy ligera, económica y duradera. Con un *Boquillas disponibles con entrada de 1-1/4" excelente rendimiento, es el mejor negocio. FIG. 11.- Boquillas Venturi de SiAION. 45 2.3.6 CONEXIONES Y PORTA-BOQUILLAS. Un elemento importante dentro de la línea de chorro de abrasivo, es utilizar las conexiones y uniones adecuadas para evitar pérdidas y restricciones en aire y abrasivo. Existiendo una variada línea de conectores y porta-boquillas fabricados en bronce, hierro maleable o aluminio de acuerdo a las necesidades de precio, peso y resistencia. 2.3.7 PORTA - BOQUILLAS SERIE “CHE”. La cuerda helicoidal en el interior de los porta-boquillas asegura la manguera al expandirse ésta con el flujo de aire a presión y se ajusta en la cuerda evitando que el porta-boquilla se desprenda; asimismo facilitan el montaje en la manguera. Los porta-boquillas que se presentan en la Fig. 12, a continuación, quedan sujetas a la manguera por medio de pijas para doble seguridad. FIG. 12.- Porta Boquillas. 2.3.8 CONECTORES DE GARRA. Los conectores de garra le permiten hacer la unión de la línea de abrasivo entre el equipo de chorro de abrasivo y las mangueras de material. Estos conectores se ajustan por el exterior a las mangueras y al equipo dando como resultado un menor desgaste de las conexiones ya que el chorro de abrasivo no está en contacto directo con el conector, no así las conexiones de botella y espigas que se colocan dentro del torrente abrasivo y cuyo desgaste y costo de reemplazo es muy elevado. Se presentan a continuación en la Fig. 13. FIG. 13.- Conectores de Garra. 46 2.3.9 CONEXIONES PARA LÍNEA DE AIRE. La solución más adecuada cuando se conecta un equipo neumático, y si se desea la rapidez en la conexión y desconexión de la línea, son conexiones fabricadas en hierro maleable. Su sistema de garras al igual que con los conectores de la línea de abrasivo se ajustan perfectamente para obtener una línea de abrasivo sin fugas y conservando el diámetro de la tubería. Recordando que, cuando se trata de equipo que funciona con la fuerza del aire, la cantidad de aire que pasa por la tubería o mangueras es fundamental para la obtención de un proceso eficiente. Se encuentra en dos versiones: Con cuerda (macho o hembra) para montarse sobre la instalación neumática, tubería o la salida del compresor. Con espiga para montarse en la manguera de aire. Revise los empaques de las conexiones periódicamente para evitar fugas en la línea. 2.3.10 MANGUERA PARA ABRASIVO. Manguera de alta resistencia a la abrasión. Ideal para manejo de materiales y sopleteo con chorro de abrasivos (arena, escoria de cobre, óxido de aluminio, carburo de silicio, perla de vidrio, granalla de acero angular y esférica, entre otros abrasivos). Tiene gran resistencia externa al maltrato y el tubo interno le proporciona gran duración, adicionalmente. 47 2.3.11 MANGUERA PARA AIRE. Manguera flexible, ligera y económica para el manejo del aire en sus equipos y cabinas. El tubo interior es resistente y la cubierta exterior resiste la abrasión y el intemperismo, la siguiente TABLA NUM. 3, nos muestra sus características. CONSTRUCCIÓN: Tubo: Hule EPDM color negro. Refuerzo: Poliéster espiralado. Cubierta: Hule EPDM color negro o rojo. Disponible desde tramos de 1 m. Solamente disponible en tramos de 15.24 m. TABLA NUM. 3.- Características de la Manguera de Aire. 2.3.12 VÁLVULAS. La elección de la válvula que regule el paso de aire o abrasivo adecuada a las necesidades le permitirá tener un mejor control sobre el chorro de abrasivo en fuerza y cantidad de abrasivo con que desea trabajar, se mencionarán a continuación algunos ejemplos de ellas. a) Válvula Micro-mezcladora. Serie VMCR. Esta válvula presenta una mejora en el control del flujo del abrasivo, de fácil funcionamiento, regula con gran precisión desde mallas muy finas de óxido de aluminio hasta granos gruesos de granalla de acero angular o esférica, como se muestra a continuación en la Fig. 14. Incrementa el potencial de su máquina de sandblast, ésta válvula puede acoplarse en cualquiera de los equipos. FIG. 14.- Válvula Micro-mezcladora, Serie VMCR. 48 b) Válvula Reguladora para Control a Distancia. Serie VMCD. Esta válvula de cierre de paso de abrasivo es sin lugar a duda una de las mejoras más importantes que se han dado en el campo del sandblast en los últimos 30 años. Diseñada para trabajar con sistemas de control remoto, ésta válvula cierra el paso del abrasivo a la boquilla y sella el tanque al mismo tiempo, de manera que no se pierde la presión por lo que no hay desperdicio de aire y el tanque está listo para seguir operando. Esta válvula, permite al mismo tiempo de ser operada, hacer modificaciones sobre la mezcla de abrasivo como se muestra a continuación en la Fig. 15. Conocida por su respuesta instantánea y precisa a los controles remotos eléctricos o neumáticos esta válvula de control remoto evita tener que cortar al paso del abrasivo en la manguera como en otros sistemas de control remoto. Esto incrementará la vida de sus mangueras. FIG. 15.- Válvula Reguladora para Control a Distancia. Serie VMCD. . c) Válvula Reguladora de disco. Esta válvula fabricada en aluminio con disco de acero tiene la función de regular la cantidad de abrasivo que sale del tanque hacia la manguera de abrasivo como se muestra en la fig. 16. El puerto de mantenimiento permite limpiar fácilmente obstrucciones de abrasivo. FIG. 16.- Válvula Reguladora de Disco. . 49 d) Válvula de control en aluminio "PINCH". La válvula de control en aluminio o también conocida como válvula "Pinch" es utilizada en algunos sistemas de control remoto para accionar el cierre y apertura del abrasivo del tanque a la boquilla como se muestra a continuación en la Fig. 17. El pistón es accionado mediante aire a presión (Presión mínima para trabajar 20 lb) lo cual contrae o libera la manguera para permitir el paso del abrasivo. Debido al diseño de esta válvula el paso del abrasivo no se encuentra en contacto directo con la válvula, lo que aumenta su duración. FIG. 17.- Válvula de Control en Aluminio (PINCH). 2.3.13 EQUIPO DE SUCCIÓN. Los equipos están diseñados para trabajo ligero de sopleteo con chorro de abrasivo, se recomienda su uso con arena sílica, óxido de aluminio, carburo de silicio o perla de vidrio malla 36 o más fina; en el caso de la granalla de acero, debe usarse preferentemente con malla 80 o más fina. El gatillo de la pistola otorga el control sobre el chorro de abrasivo al operador, un ejemplo de equipo de succión se muestra en la Fig. 18. FIG. 18.- Equipo de Succión con Pistola. 50 Entre las aplicaciones más comunes para los equipos de succión encontramos la limpieza de capas de pintura en metales, grabado de vidrio, para proporcionar acabado antiguo en muebles de madera y en la limpieza de plásticos, entre otros. La principal diferencia entre los equipos de succión y los de presión radica en que el equipo de succión produce y tiene la velocidad de solamente la cuarta parte de un equipo de presurizado. 2.3.14 ESPREA DE AIRE. La esprea se coloca en el corazón de la pistola, el diámetro de ésta va a determinar el requerimiento de aire y su capacidad de trabajo con los equipos y cabinas de succión como se muestra en la Fig. 19. La esprea está elaborada en acero y con diferentes diámetros (3/32”, 1/8”, 3/16” y 1/4”). Es intercambiable, de manera que ayuda a reducir costos, ya que cuando ésta se desgasta, no es necesario desechar toda la pistola. FIG. 19.- Esprea de Aire 2.3.15 EQUIPOS PRESURIZADOS. Los equipos presurizados son la opción más portátil para el manejo de la limpieza con chorro de abrasivos. Estos equipos pueden ser utilizados con distintos tipos de materiales abrasivos como son arena, granalla de acero esférica y angulas, óxido de 51 aluminio, carburo de silicio, olote de maíz, cáscara de nuez, etc. Algunos abrasivos como la media plástica y el bicarbonato de sodio requieren equipos diseñados para ese trabajo específico. Funcionamiento de los equipos presurizados. La operación de los equipos presurizados es muy sencilla, Se vierte el abrasivo en la parte superior del tanque y una vez cargado éste se inyecta aire a presión dentro del mismo como se muestra a continuación en la Fig. 20. El abrasivo fluirá hacia la parte baja en donde se combina con el flujo de aire a presión que acelera la velocidad del abrasivo para expulsarlo por medio de la boquilla y así limpiar las superficies. FIG. 20.- Funcionamiento de un Equipo Presurizado. Para elegir el equipo presurizado que más le convenga, es necesario tener en cuenta varios aspectos. Los equipos cuentan con ruedas para facilitar la transportación del tanque, lo que los hace bastante portátiles aún cuando sean equipos grandes. La tapa del registro del tanque permite el acceso al interior para dar mantenimiento a las piezas que sufran desgaste y/o la válvula cónica, o en caso de que algún objeto grande obstruya la salida del abrasivo. 52 2.3.16 Compresores de tornillo. En aquellas aplicaciones de campo que requieren un suministro de aire portátil y cuya fuente de poder no sea eléctrica, los compresores a diesel son la única opción, algunos ejemplos de éstos tipos de compresores se muestran en las Fig. 21 y Fig. 22. FIG. 21. - COMPRESOR PORTÁTIL 185. 185 PCM (cfm) a 100 LBS (psig) | 87 L/S a 7 Bar. FIG. 22. - COMPRESOR PORTÁTIL 260. 260 PCM (cfm) a 100 LBS (psig) | 123 L/S a 7 Bar. 2.4 EQUIPO DE PROTECCION. 2.4.1 ESCAFANDRAS. Las escafandras para operador le brindan protección contra el golpeo del abrasivo y evitan también que el polvo sea respirado. 53 2.4.2 CAPUCHA DE LONA LIGERA. Diseñada para un chorreo de abrasivo de exigencia ligera o mediana, aplicación de pinturas o recubrimientos y en aquellas aplicaciones en donde no se requiera una protección especial en la cabeza del operador. Su poco peso ayuda a reducir la fatiga del operador en la operación y le permite una gran movilidad como se muestra a continuación en la Fig. 23. FIG. 23.- Capucha de Lona Ligera. 2.4.3 FILTRO DE AIRE PARA OPERADOR. El filtro de aire para operador utilizado en conjunto con las escafandras, elimina partículas de hasta 5 micrones, así como la humedad y los humos de aceite de la línea de aire que va desde el compresor a la escafandra. Provee al operador aire seco y seguro. El cartucho interior de carbón activado es intercambiable. 54 SUBTEMA 3. PROTECCIÓN ANTICORROSIVA PRIMARIO Y ACABADO. Las instalaciones superficiales de los sistemas de ductos que transportan hidrocarburos y sus derivados, están expuestas a los efectos de la corrosión atmosférica como consecuencia del proceso de oxidación que ocurre cuando las estructuras metálicas, normalmente de acero al carbón están en contacto con el medio ambiente, principalmente con el agua, oxigeno y ácidos derivados del azufre, tendiendo a regresar al acero a su condición original de mineral de hierro. Para reducir estos efectos e incrementar la seguridad de las instalaciones, Petróleos Mexicanos y sus Organismos Subsidiarios aplican barreras de aislamiento entre el acero y el medio ambiente a través de sistemas de recubrimientos anticorrosivos. En los últimos años, se ha reducido el uso de muchos compuestos químicos utilizados en las formulaciones de los recubrimientos ya que han sido sujeto de regulaciones gubernamentales a nivel mundial debido a la creciente preocupación sobre aspectos de Seguridad, Salud y Protección Ambiental, que aunado a la innovación tecnológica en el campo de los recubrimientos, ha originado nuevos sistemas que se encuentran disponibles en el mercado. 3.1 NORMAS. Normas PEMEX 4.132.01.- Recubrimiento para protección anticorrosiva. A) DEFINICIONES. A.1) Alcances. Ésta norma establece las características, los requisitos mínimos de calidad, composición, así como las pruebas físicas y químicas de los recubrimientos para protección anticorrosivos para las instalaciones de Petróleos Mexicanos. 55 A.2) Terminología. El término “Recubrimiento” se refiere a todas las pinturas y productos que se usan para prevenir la corrosión, por aislamiento del medio. A.3) DENOMINACIONES. Los recubrimientos anticorrosivos se denominan en general: Primarios, Acabados, y Especiales. Llevan en particular el nombre específico relativo a su composición, como: Zinc Inorgánico, Acabado epòxico, etc. En otros casos se denominan de acuerdo a su uso, como anti vegetativo, Esmalte para tambores, etc. B. REFERENCIAS. Las normas que se mencionan a continuación, complementan a la presente y se aplicarán en lo que corresponda: PEMEX 2.132.01 PEMEX 3.132.01 PEMEX 5.132.01 “Sistemas de protección anticorrosiva a base de recubrimientos”. “Aplicación de recubrimientos para protección anticorrosiva”. “Recubrimientos para protección anticorrosiva, muestreo y pruebas”. C. REQUISITOS DE ACEPTACIÓN. C.04 C.16 C.18 3.2 Especificación PEMEX Especificación PEMEX Especificación PEMEX RP - 4B. RA - 26. RA - 28. MATERIALES. 3.2.1 De acuerdo a las especificaciones PEMEX RP – 4B tenemos lo siguiente: a) Denominación. Primario de Zinc 100% inorgánico tipo autocurante, base solvente. 56 b) Generalidades. Ésta especificación se refiere a un primario de zinc 100% inorgánico cuyas propiedades autocurantes están incluidas en sus componentes sin requerir de ninguna solución curadora. Está constituido por un pigmento de polvo fino de zinc y un vehículo de silicato orgánico parcialmente hidrolizado, envasados por separado. c) Características: es sumamente duro y resistente a la abrasión, con excelente resistencia a la mayoría de los solventes, a los ambientes húmedos, salino y marino, con excepción de hidrocarburos colorados en presencia de humedad. Se considera que la vida de este recubrimiento es menor que la del pos curado, sin embargo se recomienda para instalaciones expuestas a un alto porcentaje de humedad, a salpicaduras y brisa marina al aplicarse. Secar rápidamente arriba de 0 grados centígrados y entre 80 y 99 % de humedad relativa. A temperaturas moderadas es insoluble en agua a los 20 minutos de agua, después de su aplicado. d) Usos: éste primario deberá aplicarse sobre superficies metálicas de hierro o acero limpiadas previamente con chorro de abrasivo a metal blanco. Se usa como primario de un sistema, dependiendo de las condiciones ambientales. Si se emplea solo, no se recomienda para inmersión en soluciones acuosas, sin complementarlo con protección catódica. Para evitar la gelacion al momento de efectuar la mezcla, deberá evitarse que los componentes estén expuestos al sol o a cualquier otra fuente de calor. e) Aplicación: En lugares bien ventilados y por aspersión. Durante la aplicación, la mezcla de polvo y vehículo deberá mantenerse en constante agitación. No se debe utilizar el vehículo del tipo A, al efectuar la mezcla. Deberá aplicarse a una sola mano un espesor de película de 0.0025“ a 0.003”. Éste recubrimiento contiene materiales inflamables, por lo que deberá aplicarse lejos de flamas o chispas. Una vez curado el recubrimiento no requiere de lavado. 57 Deberá aplicarse cuando en el ambiente se tenga de 60 a 95% de humedad relativa y al menos ésta se conserve durante las primeras 6 horas después de aplicado el recubrimiento. Se recomienda usar Xileno como adelgazador para aplicación por aspersión cuando la temperatura ambiente se inferior a 20 grados centígrados; para temperaturas mayores de 20 grados centígrados se usara un adelgazador tipo Cellosolve. En ambos casos podrá usarse una mezcla de 50% de Cellosolve y 50 % de alcohol etílico desnaturalizado, en volumen. f) Acabado: Se puede usar los siguientes acabados: Epòxico catalizado, Epòxico de altos sólidos, vinílico de altos sólidos y vinil acrílico; RA-21, RA-26, RA-22, RA-25, respectivamente, estos dos últimos previa aplicación de enlace vinil epoxico modificado RP-7. Antes de aplicar cualquier recubrimiento se requiere de un mínimo de 72 horas de curado del primario. g) Rendimiento práctico promedio: 4.5 m2/lt a 3 mils. 3.2.2 De acuerdo a las especificaciones PEMEX RA – 26 tenemos lo siguiente: a) Denominación. Acabado Epoxico Catalizado de Altos Sòlidos. b) Generalidades: Esta especificación se refiere a un recubrimiento de acabado de altos sólidos a base de resinas apoxicas , solventes y pigmentos (Componente epoxico), que endurece por adición de un reactivo químico de resinas poliamidicas solventes y pigmentos reforzantes (componente Poliamidico), envasados por separado en proporción de 2 a 1 en volumen. c) Características: Proporciona un acabado duro y con una resistencia excelente a las condiciones de exposición en ambientes salino, 58 húmedo con o sin salinidad y gases derivados del azufre y marino, a la inmersión continua en destilados sin tratar, agua potable e interior de tanques de carga de embarcaciones. d) Usos: este producto se usara sobre los primarios RP-3, RP-4 ”A o B”, y RP-6. e) Aplicación: en lugares bien ventilados y por aspersión. Deberá aplicarse entre una y ocho horas después de efectuada la mezcla. La superficie recubierta deberá usarse transcurridos siete días, después de la aplicación. Adelgazador recomendado: mezcla de 80% de metil isobutil cetona y 20% de xileno en volumen. f) Rendimiento práctico promedio: 3.5 m2 / lt. a 6 mils. 3.2.3 De acuerdo a las especificaciones PEMEX RA – 28 tenemos lo siguiente: a) Denominación. Acabado de Poliuretano. b) Generalidades: Ésta especificación se refiere a un recubrimiento de acabado a base de un componente de poli-isocianatos, pigmentos colorantes e inertes que endurecen por edición de un reactivo químico a base de resinas con grupos hidroxilos libres, envasados por separado en proporción de 3 a 1 en volumen. c) Características: Proporciona un acabado brillante, de secado rápido, duro, impermeable, con buena flexibilidad y adherencia. Su resistencia a los agentes químicos está limitada a condiciones no muy severas, presente buena resistencia a los abrasivos, al impacto, a la exposición en ambientes salinos; es excelente cuando se encuentra a la intemperie. 59 d) Usos: Éste producto se usará, sobre los siguientes primarios: RP-2, RP-6, RP-7; Primario de cromato de zinc, epoxico catalizado y vinil epoxico modificado, respectivamente. e) Aplicación: En lugares ventilados y por aspersión. Deberá aplicarse entre una y 24 horas después de efectuada la mezcla deberá dejarse un tiempo mínimo de 4 y máximo de 24 horas entre la primera y segunda mano. Adelgazador recomendado: una mezcla de 40% de xileno, 41% de acetato de etilo y 19% de acetato de butilo en volumen. f) Rendimiento práctico promedio: 12.0 m2/lt a 1.0 mils. 3.3. EQUIPO DE APLICACIÓN. 3.3.1 RECIPIENTE DE PINTURA A PRESIÓN. Los recipientes de pintura (Fig. 24) ofrecen la manera más conveniente de abastecer pintura cuando se requieren cantidades grandes de un solo color. El uso de recipientes de pintura presenta cuatro ventajas principales: 1. Le permite que el flujo de material sea constante y regulado con exactitud de acuerdo a las necesidades de producción. 2. Provee una capacidad de ajuste para poder trabajar con materiales de DIFERENTES VISCOSIDADES, disminuyendo o aumentando la presión según sea el caso, ya que cuenta con los aditamentos de seguridad necesarios para su uso. 3. Representa ahorro de tiempo al evitar el llenado constante de recipientes menores. 4. Facilita el manejo de la pistola y evita esfuerzos innecesarios en el pintor. 60 Capacidad de 2, 5, 10 y 15 Galones. ESPECIFICACIONES: Presión máxima en el interior del 2 2 tanque: 5 kgs./cm (70 Lb./Plg. ). Entrada de aire: 6.3 mm. 1/4” NPS (M). Salida de aire: 6.3 mm. 1/4" NPS (M). Salida de material: 9.5 mm. 3/8” NPS (M). FIG. 24.- Recipiente de Pintura. 3.3.2 ACCESORIOS DE EQUIPO COMPLETO: Pistola para la aplicación de pintura (FIG. 25). Filtro de humedad a la llegada de línea de suministro de aire (FIG. 26). 7.5 m de manguera diam. Int. 3/8” para aplicación de fluidos (FIG. 27). 7.5 m de manguera para suministro de aire con conexiones (FIG. 28). Manómetro, agitador, regulador de presión, válvula de seguridad (FIG. 29). FIG. 25.-Pistola FIG. 26.- Filtros de Humedad. FIG. 27.- Mangueras para fluido. FIG. 28.- Manguera de aire. FIG. 29.- Manómetro, Agitador, Regulador de Presión, Válvula de Seguridad. Conexiones y Refacciones para Equipo de Pintura. 61 SUBTEMA 4.- PROTECCIÓN EN INTERFASES. En este subtema se establecen los requisitos mínimos que deben cumplir los sistemas de recubrimientos anticorrosivos utilizados para la protección exterior de sistemas de tuberías de acero, destinadas a la recolección, transporte y distribución de fluidos, así como los requisitos de selección, aplicación, inspección; rehabilitaciones, manejo, almacenamiento y traslado de la tubería recubierta, para tubería enterrada, sumergida e interfases. 4.1 NORMA – NRF – 026 – PEMEX - 2001. PROTECCION CON RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS PARA TUBERÍAS ENTERRADAS Y/O SUMERGIDAS. INTRODUCCIÓN. Petróleos Mexicanos y sus Organismos Subsidiarios cuentan con una extensa red de ductos, la cual sirve de medio para recolectar, transportar y distribuir la producción de hidrocarburos y sus derivados. 1. OBJETIVO. El objetivo de esta norma es asegurar el cumplimiento de los requisitos necesarios para llevar a cabo la selección, adquisición y prestación de servicios relacionados con la aplicación de los recubrimientos anticorrosivos para la protección exterior de los ductos enterrados y/o sumergidos, que transportan hidrocarburos y productos petroquímicos en Petróleos Mexicanos. 2. ALCANCE. Esta norma establece los criterios generales y requisitos mínimos de calidad que deben cumplirse para la selección, aplicación, inspección y rehabilitación, de los sistemas de recubrimientos exteriores en ductos enterrados y/o sumergidos que pertenecen a los organismos subsidiarios de Petróleos Mexicanos. 62 Los sistemas genéricos de recubrimientos que contempla esta norma son los siguientes: Sistema Genérico, Brea de Alquitrán de Hulla, Epóxicos en polvo adheridos por fusión, Epóxicos líquidos de altos sólidos, Polietileno Extruido tricapa, Polipropileno Extruido Tricapa, Cintas de poliolefinas, Cintas y mangas termocontraíbles, Ceras microcristalinas del Petróleo, Poliuretanos. 3. ACTUALIZACION. La solicitud de actualización de esta norma, podrá ser generada por cualquier área usuaria de Petróleos Mexicanos, presentándola al Subcomité Técnico de Normalización de PEMEX Gas y Petroquímica Básica quien analizará la viabilidad de ésta y en su caso procederá, en primera instancia, a inscribirla en el Programa Anual de Normalización de Petróleos Mexicanos a través del Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios (CNPMOS) y posteriormente integrará el Grupo de Trabajo que elaborará la actualización de la Norma. 4. CAMPO DE APLICACIÓN. Esta Norma es de observancia obligatoria en la adquisición o contrataciones de los bienes o servicios que se lleven a cabo por todas las áreas de los cuatro Organismos Subsidiarios de Petróleos Mexicanos para la selección, preparación de superficie, aplicación, inspección, mantenimiento y evaluación de los recubrimientos anticorrosivos a utilizarse en la parte externa de las tuberías enterradas y/o sumergidas (inmersas en cuerpos de agua tales como ríos, lagunas, pantanos, arroyos, mantos freáticos, marinos, etc.) de los sistemas de ductos que transportan hidrocarburos y productos petroquímicos, en los siguientes casos: - Sistemas de Ductos de nueva construcción. - Mantenimiento de los Sistemas de Ductos existentes. - Interfases Tierra - Aire, Agua - Aire. 63 5. REFERENCIAS. Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-1993: Sistema General de Unidades de Medida. 6. DEFINICIONES Y TERMINOLOGÍA. Los conceptos y definiciones en esta sección reflejan el uso común entre el personal involucrado en el control de la corrosión, y en especial se aplica a la forma en que se usan los términos en esta norma. 7. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS. En el contenido de este documento, se mencionan diversas siglas y símbolos que se describen a continuación: 7.1 NACE Asociación Nacional de Ingenieros en Corrosión (Nacional Association of Corrosion Engineers). 7.2 SSPC Consejo de Pintura de Estructura Metálicas (Steel Structures Painting Council). 7.3 ISO Organización Internacional de Normas (International Standards Organization). 7.4 CNN Comisión Nacional de Normalización. 7.5 CNPMOS Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. 7.6 C Grados centígrados. 7.7 K Kelvin. 7.8 s segundos. 7.9 h horas. 7.10 NOM Norma Oficial Mexicana. 64 7.11 NRF Norma de Referencia. 7.12 PEMEX Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. 7.13 ASTM Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials). 7.14 AWWA Asociación Americana del Sistema de Agua (American Water Works Association). 7.15 AFNOR NF Asociación Francesa de Normalización (Association française de Normalisation). 7.16 DIN Instituto Alemán de Normalización (Deutsches Institut fur Normung). 7.17 CSA Organización Canadiense de Estándares (Canadian Standard Organization). 7.18 API Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute). 7.19 DDV Derecho de Vía. 7.20 ARMA Asociación de fabricantes de techos de asfalto (Asphalt Roofing Manufacturers Association). 8.SISTEMAS GENERICOS DE RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS PARA TUBERÍA ENTERRADA, SUMERGIDA E INTERFASES. En esta sección se establecen los requisitos mínimos que deben cumplir los sistemas de recubrimientos anticorrosivos utilizados para la protección exterior de sistemas de tuberías de acero, destinadas a la recolección, transporte y distribución de fluidos, así como los requisitos de selección, aplicación, inspección; rehabilitaciones, manejo, almacenamiento y traslado de la tubería recubierta. 65 4.2 MATERIAL Y APLICACIÓN. 4.2.1 DUCTOS A PROTEGER. Se debe considerar la protección anticorrosiva a base de recubrimientos, de la tubería enterrada y/o sumergida, así como de sus zonas de interfase tierra-aire y agua-aire para la aplicación en planta ó campo. 4.2.2 SELECCIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS. Para seleccionar adecuadamente un recubrimiento anticorrosivo para tubería enterrada, sumergida e interfases es necesario considerar los siguientes factores: a) Antecedentes de Funcionalidad. El sistema genérico de recubrimiento seleccionado debe contar con evidencia documental de haber sido utilizado en ductos e interfases a las condiciones ambientales de diseño y operativas similares al ducto que se pretende proteger. Lo anterior con información nacional y/o internacional. b) Temperatura de Operación. El sistema de recubrimiento anticorrosivo debe conservar sus propiedades protectoras a la temperatura de servicio del ducto. c) Tipo de Suelo y/o Agua. Para el caso de proyectos nuevos, el diseñador debe contar con información relacionada al tipo de suelo y/o agua, entre otros. d) Tipo de Suelo. Arcilloso, rocoso, calcáreo, fangoso, ácido, básico, etc., concentración de sales en el suelo o agua, porosidad del suelo, otros contaminantes en suelo y/o agua. 66 e) Resistividad del Suelo. Condiciones críticas que influyen en el potencial de polarización de la tubería recubierta y sus efectos sobre los recubrimientos y la funcionalidad del sistema de protección catódica. En todos los casos, el personal de Petróleos Mexicanos, debe realizar un reconocimiento en el sitio de las estructuras aledañas (ductos en DDV, líneas de energía de alta y baja tensión) y presencia de efluentes que se encuentren en el entorno cercano a las tuberías a proteger, con el propósito de minimizar los riesgos y daños al sistema de ductos. 4.2.3 ACCESIBILIDAD AL SITIO DE LA APLICACIÓN. El diseñador debe considerar las condiciones de espacio en las que se encuentra o localizará la tubería, con la finalidad de seleccionar el recubrimiento, para asegurar que el sistema propuesto sea factible de aplicarse en caso de limitación de espacios y además considerar los efectos adversos a otras estructuras vecinas. Requerimientos mínimos de aceptación para la selección de sistemas genéricos de recubrimientos anticorrosivos. 4.2.4 REQUERIMIENTOS PARA LA APLICACIÓN. 1. Generalidades. Previo al inicio de los trabajos para la aplicación del material anticorrosivo sobre la tubería, el contratista debe presentar al inspector de Petróleos Mexicanos, los procedimientos relacionados con la aplicación así como el equipo y accesorios que serán utilizados. Los procedimientos deben estar validados por el fabricante del material anticorrosivo e incluir sin ser limitativo, los siguientes aspectos: Título, identificación, fecha de vigencia y firmas de autorización. Objetivo, alcance, requerimientos, aspectos de seguridad. Desarrollo, anexos y formatos (para mostrar evidencia de la ejecución de actividades). 67 Cuando Petróleos Mexicanos lo requiera, el fabricante del material anticorrosivo debe presentarse en el sitio de la obra previo al inicio de los trabajos, con la finalidad de validar su producto y avalar los procedimientos de aplicación del contratista. 2. El Proceso de Aplicación Involucra las Siguientes Etapas: - Preparación de la superficie. - Aplicación del recubrimiento. - Inspección. a) Grado de limpieza.- Se considera la superficie limpia o preparada por recubrirse, cuando no haya huellas de grasa, aceite u otras sustancias extrañas. Su aceptación es bajo criterio de examen visual según los patrones descritos en La calificación del grado de limpieza debe realizarse mediante comparación con patrones de limpieza reconocidos internacionalmente como por ejemplo: el comparador visual NACE TM 0175, o fotográficos como el ISO 8501-1:1988 ó el SSPC VIS 1-89. b) Perfil de anclaje.- Para comprobar que la profundidad del anclaje es la especificada, la superficie preparada se debe comparar con la del patrón aceptada para cada sistema de recubrimiento, utilizando la lámpara comparadora de anclaje. Además se pueden emplear también métodos como la medición directa del perfil de anclaje por medio de un rugosímetro de aguja o la medición indirecta del mismo mediante el uso de cinta réplica y un micrómetro de yunque. El grado de limpieza y el perfil de anclaje requeridos para un sistema de recubrimiento particular, debe especificarse en la hoja técnica del fabricante de dicho sistema. Para pronta referencia, a continuación se indican las características generales de aceptación para los distintos grados de limpieza: 68 3. Inspección del Recubrimiento. Antes de la aplicación se debe verificar lo siguiente: a) Materiales. La superficie de la tubería debe cumplir con los parámetros especificados de acuerdo al recubrimiento por aplicarse. El abrasivo de limpieza debe ser del tipo, contenido de sales y granulometría especificado para cada sistema de recubrimiento. Verificar que la profundidad del perfil de anclaje y grado de limpieza sean las especificadas para el recubrimiento por aplicar. b) Materiales para recubrimientos. Se deben verificar que los materiales para recubrimientos sean los especificados por el usuario o el diseñador en la ingeniería del proyecto, conforme a dimensiones, cantidad y que dichos materiales no hayan caducado para cuando vayan a ser aplicados. Dichos componentes deben de ser del mismo proveedor, la mezcla de componentes (cuando aplique) se haga conforme a las especificaciones del sistema por aplicar y una vez hecha dicha mezcla se observen con detalle los tiempos de caducidad de los componentes mezclados, además de estar debidamente identificados y que contengan los procedimientos de aplicación y las condiciones de almacenamiento de acuerdo a las especificaciones del fabricante. c) Equipos e instalaciones. El inspector debe verificar que los equipos e instalaciones del contratista o aplicador sean los adecuados para el tipo de recubrimiento y sea el especificado por el fabricante, los cuales deben de estar en óptimas condiciones de operación, con los instrumentos funcionando correctamente y con las condiciones de trabajo seguridad, salud y protección del medio ambiente adecuadas. 69 d) Durante la aplicación del recubrimiento se debe verificar lo siguiente: * Temperatura, tiempos de curado y secado deben ser los especificados por el fabricante así como verificar la homogeneidad en las diferentes capas del recubrimiento. * En el caso de cintas se debe checar que la tensión de aplicación sea la correcta y que los traslapes se lleven a cabo. * Se debe verificar el espesor de película húmeda. e) Después de la aplicación del recubrimiento: El contratista debe realizar, con el detector, una inspección de discontinuidad eléctrica de todo el recubrimiento exterior aplicado a la tubería, para localizar fallas como son: partes sin revestir, picaduras, grietas y discontinuidades. Cualquier falla detectada o no cumplimiento de los requerimientos, debe ser marcado en forma visible y registrado para proceder a su reparación. 1. El espesor del recubrimiento debe ser inspeccionado de acuerdo a lo especificado en la sección 8.3, dependiendo del material de recubrimiento utilizado. 2. El número de capas y espesor de película cumplan con las especificaciones del sistema. 3. El contratista debe mostrar evidencia de los resultados de las pruebas especificadas para el sistema de recubrimiento aplicado sobre la tubería, mediante las cuales se compruebe que el recubrimiento cumple con las especificaciones correspondientes, sin ser limitativo, entre otras: Adherencia. Curado. Espesores de película. Apariencia del producto después de aplicado. Continuidad de película. 70 4.2.5 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL RAM 100 PARA PROTECCIÓN DE INTERFASES. Cemento plástico antiácido monolítico de 3 componentes para aplicación por aspersión con características de excelente adhesividad, resistencia al ataque de ácidos y básicos, 100% impermeable, resistente a rayos UV, excelente rechazo a la abrasión, alta resistencia al impacto y magnífica elasticidad. Resistente al ataque de microorganismos. El tercer componente es el modificador reológico DQP 100 que permite fluidizar el RAM 100 (estándar) para ser aplicado con equipo airless por aspersión, en campo, en patio o planta portátil. Conserva y magnifica las características del RAM 100, mejorando el rendimiento en la aplicación. 1. Aplicaciones típicas. Líneas subterráneas o sumergidas, instalaciones superficiales tales como estructuras y tuberías superficiales; recubrimiento interior de tuberías, en parcheo de tuberías (en zona de juntas soldadas), compatible con la mayoría de los recubrimientos aplicados al tubo. 2. Procedimiento de aplicación Pistola airless con bomba de alta presión (3500 Ibs/pulg2). 3. Presentación Cubetas de 20 kgs de 2 componentes. El DQP 100 se presenta en contenedores de 20 a 200 litros. 71 SUBTEMA 5.- PROTECCIÓN CATÓDICA Y SEÑALAMIENTOS. SELECCIÓN DEL TIPO DE PROTECCIÓN. La selección del tipo de protección catódica más conveniente para una determinada estructura depende esencialmente de consideraciones técnicas y económicas. Deben analizarse las ventajas y desventajas de cada sistema, su costo, su viabilidad técnica, la vida útil que se desea, entre otros aspectos. A modo de ilustración se presentan ahora algunas ventajas y desventajas de los dos tipos de sistemas de protección catódica. A) Ánodos galvánicos y B) Corriente impresa. 5.1 NORMA NRF-030-PEMEX-2003 DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE DUCTOS TERRESTRES PARA TRANSPORTE Y RECOLECCIÓN DE HIDROCARBUROS. A) Ánodos Galvánicos. 1) Este sistema de ánodos galvánicos es el indicado para electrolitos de baja resistividad, en general del orden de 1 500 W-cm para ánodos de Zn y 6 000 W-cm para ánodos de Mg. En medios de resistividad más alta, su empleo debe estar precedido de un minucioso estudio de todos los parámetros involucrados. 2) Los ánodos galvánicos se recomiendan generalmente para estructuras pequeñas. Para grandes instalaciones, por ejemplo, grandes estructuras marítimas, debe hacerse una cuidadosa evaluación técnica y económica que tenga en cuenta que el costo inicial será muy alto, particularmente si el diseño se efectúa para un vida útil larga, como en el caso de 72 las plataformas marinas de producción de petróleo en mares profundos. 3) Cuando el diseño se realiza para una vida útil corta, hay que tener en cuenta la reposición periódica de los ánodos, como en el caso de las embarcaciones. 4) No es recomendable este sistema para proteger estructuras que puedan estar sujetas a corrientes de interferencia, a no ser que estas corrientes tengan intensidades muy bajas. 5) Los sistemas galvánicos con ánodos de zinc y de aluminio son normalmente autorregulables. Cuando se utilizan ánodos de Mg, el sistema acepta una pequeña regulación. 6) El sistema presenta un índice elevado de continuidad operacional. 7) Con un Sistema de ánodos galvánicos no hay posibilidad de una inversión de la polaridad. B) CORRIENTE IMPRESA. 1) La resistividad del medio o electrolito no constituye una limitación seria para el sistema de corriente impresa, una vez ajustada la diferencia de potencial necesaria para proporcionar dicha corriente. 2) Este sistema es el indicado para estructuras medias y grandes. 3) El sistema necesita de un seguimiento operacional, especialmente de una inspección periódica del equipo de impresión de corriente. La inspección de los ánodos puede ser menos frecuente ya que están proyectados para una vida útil de 20 años o más. 4) Es recomendable para estructuras que puedan presentar problemas de corrientes parásitas o vagabundas, ya que permite su control. 73 5) El sistema de corriente impresa permite un amplio intervalo de regulación mediante la variación del voltaje de salida de los equipos para la impresión de la corriente, siempre y cuando se proyecte en forma adecuada. 6) En general, el costo inicial es mayor que el de un sistema de ánodos galvánicos, a menos que se trate de una estructura muy grande y diseñada para una vida útil larga. 7) Este sistema está sujeto a interrupciones en su funcionamiento como consecuencia de fallos en el suministro de energía eléctrica y defectos en el equipo propio para la impresión de la corriente. 5.1.1 PROTECCIÓN DE TUBERÍAS ENTERRADAS DE GRAN LONGITUD, OLEODUCTOS Y GASODUCTOS. Para el transporte por tubería de productos petrolíferos se emplean tuberías de diferentes diámetros que abarcan grandes distancias que en muchas ocasiones sobrepasan los 1 000 kilómetros. Estos ductos, por lo general, suelen ir enterrados y su protección anticorrosiva se obtiene siempre con una acción combinada de recubrimiento y protección catódica (Fig. 30). En tuberías enterradas de gran longitud se emplean principalmente sistemas de protección catódica por corriente impresa (Fig. 31), aunque hay ocasiones en que la protección de estos equipos se tiene que suplementar con ánodos de sacrificio de Mg. Para hacer un proyecto de protección catódica de una tubería enterrada de gran longitud se debe, en primer lugar, de reconocer el trazado del terreno tomando las medidas de las resistividades y anotando cuidadosamente las disponibilidades de suministro de energía eléctrica para la alimentación de los transforrectificadores. En las inmediaciones de los puntos en donde se tenga posibilidad de un suministro de corriente, debe de medirse 74 la resistividad del terreno, a ambos lados del eje de la tubería, o cada 50, 75 y 100 m para el proyecto de los futuros lechos anódicos. Asimismo, deben anotarse las variaciones geológicas del terreno que se vayan encontrando, sacando muestras de las mismas, que deberán mandarse analizar y que se deberán comparar con los cuadros y perfiles de resistividades. Así mismo, debe de conocerse la mayor cantidad de información sobre el revestimiento que va a ser aplicado, como el tipo de revestimiento, el espesor, la forma de aplicación y los métodos de inspección. Debe de tenerse también información sobre las características de la tubería, su diámetro y los espesores de los tramos. La presencia de ferrocarriles electrificados, con paralelismos, cruces y aproximaciones, deberá de ser tenida en cuenta para prever los medios de atenuación de posibles corrientes vagabundas que puedan afectar a la tubería. Con la recopilación de estos datos puede realizarse un anteproyecto que deberá de ser confirmado con medidas posteriores, hechas sobre la tubería, una vez enterrada e instalada. FIG. 30.- Esquema del montaje de un sistema de protección catódica de una tubería enterrada con un ánodo de sacrificio. 75 Rectificador FIG. 31.- Sentido de la corriente de un sistema de protección catódica con corriente impresa de una tubería. Ánodo Tubería Backfill FIG.32.- Posiciones del electrodo de referencia en la medida de potencial de una estructura enterrada (potencial tubería - suelo). 76 5.2 TIPOS DE SEÑALAMIENTOS. Normas: NRF-009-PEMEX-2001, NOM-027-STPS-1998. NOM-026-STPS-1998 y 5.2.1 Señalización. Sobre el derecho de vía y en las instalaciones de todo ducto de transporte deben instalarse las señales necesarias para localizar e identificar estas instalaciones, así como para delimitar la franja de terreno donde se alojan, con el fin de reducir daños a las mismas. Los señalamientos se clasifican en tres tipos: informativo, restrictivo y preventivo, además deben apegarse a lineamientos. 5.2.2 Tipos de Señalamientos. a) Informativo. Las señales de tipo informativo tienen por objeto informar la localización de los ductos y caminos de acceso a campos, plantas e instalaciones de PEMEX para fines de identificación y de inspección. b) Restrictivo. Los señalamientos de tipo restrictivo indican la restricción de actividades que pongan en riesgo la seguridad de las personas y las instalaciones de PEMEX, así como de las instalaciones y poblaciones aledañas a las mismas. c) Preventivo. Los señalamientos de tipo preventivo tienen la función de prevenir al público acerca de las condiciones de riesgo en la ejecución de trabajos de construcción y de mantenimiento, advirtiendo los daños que éstos pueden ocasionar. 5.2.3 Disposiciones generales. Todas las señales (Fig. 33, Fig. 34) se deben instalar en los lugares determinados conforme a las instrucciones contenidas en esta norma, independientemente de que en ellos existan postes de protección catódica. La señalización que determina esta norma, debe cumplir además con los requisitos establecidos por las dependencias gubernamentales correspondientes. 77 0.80 M 0.80 M KM 7.00 M 1005 K M PLACA 2.00 M 1 0 0 5 SEÑAL TIPO “I” P CASA DE COMPRESORAS E NUM. 3 GASODUCTO M CD. PEMEX- SALAMANCA E 5 KM. 0.60 M X CRUCETA 2.00 M 0.05M PERFIL FRENTE SEÑAL TIPO “III” 1.00 M 0.30 M FIG. 33.- Tipo de Señalamientos 78 2.44 M P E M E PELIGRO TUBERIA ALTA PRESION 1.50 M NO ANCLAR TEL. X ESTRUCTURA Y MARCO DE FIERRO ANGULO ESTE SEÑALAMIENTO DEBE ESTAR ILUMINADO DURANTE LA NOCHE EN LAS VIAS FLUVIALES QUE TENGAN NAVEGACION SEÑAL TIPO “VI” FIG. 34.- Tipo de Señalamientos. 79 SUBTEMA 6. COSTOS. Los precios unitarios que forman parte de un presupuesto, convenio o acuerdo para la ejecución de una obra, deberán integrarse guardando concordancia con los procedimientos constructivos, con los programas de trabajo, de utilización de maquinaria y equipo, con los costos de los materiales, en la época, la zona y demás recursos necesarios, todo ello de acuerdo con las normas y especificaciones de construcción de “la dependencia “. La enumeración de los cargos mencionados y lineamientos generales para la integración de los precios unitarios, tiene por objeto cubrir en la forma más amplia posible, la lista de los cargos correspondientes a los recursos necesarios para realizar cada concepto de trabajo. Sin embargo, sólo se deberá considerar los que sean procedentes y en la medida en que sean aplicables. Lo precios deben expresarse siempre en moneda nacional y las unidades de medida de conceptos siempre corresponden al sistema métrico decimal; cuando por las características de los trabajos y a juicio de la dependencia se requiera utilizar otra unidad. 80 6.1 PRESUPUESTO DE OBRA. 6.1.1 Conceptos de obra. “MANTENIMIENTO SUPERFICIAL ANTICORROSIVO AL GASODUCTO DE 16 PULGADAS DE DIÁMETRO SAN ANDRÉS-POZA RICA, PEP.” No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 DESCRIPCIÓN DEL CONCEPTO UNID. CANT. Chapodeo y limpieza de Derecho de vida Suministro e instalación de placas de señalización. Limpieza con abrasivo a metal blanco en estructura ligera exterior y tubería de 2” a 6” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en estructura semi-pesada y tubería de 8” a 12” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en superficie plana exterior y tubería de 14” diám. en adelante. Limpieza con abrasivo a metal blanco en válvulas de 2” a 6” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en válvulas de 8” a 12” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en válvulas de 14” diám. en adelante. Limpieza con abrasivo a metal blanco en bridas de 2” a 6” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en bridas de 8” a 12” diám. Limpieza con abrasivo a metal blanco en bridas de 14” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa, en estructuras ligeras exterior y tuberías de 2” a 6” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa, en estructura semi-pesada exterior y tuberías de 8” a 12” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa, en superficie plana exterior tuberías de 14” diám. en adelante. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en válvulas de 2” a 6” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en válvulas de 8” a 12” diám. P.U. IMPORTE Ha 35.00 1,557.00 54,495.00 Pza 8.00 1,698.00 13,584.00 2 450.00 72.00 32,400.00 2 350.00 63.00 22,050.00 M 2 1,200.0 0 57.75 69,300.00 PZA 80.00 240.00 19,200.00 PZA 50.00 318.00 15,900.00 PZA 20.00 365.00 7,300.00 JGO 90.00 75.00 6,750.00 JGO 60.00 89.00 5,340.00 JGO 30.00 102.0 3,060.00 2 450.00 262.00 117,900.00 2 350.00 252.00 88,200.00 M 2 1,200.0 0 276.00 331,200.00 PZA 80.00 345.00 27,600.00 PZA 50.00 420.00 21,000.00 M M M M Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. 81 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en válvulas de 14” diám. en adelante. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en bridas de 2” a 6” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en bridas de 8” a 12” diám. Aplicación de 2 capas de recubrimiento Esp. RE-06/00 color gris a un espesor de 10 milésimas / pulg. por capa en bridas de 14” diám. en adelante. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg. en estructuras ligeras exterior y tuberías de 2” a 6” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg. en estructuras semipesadas exterior y tuberías de 8” a 12” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg. en superficie plana exterior y tuberías de 14” diám. en adelante. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en válvulas de 2” a 6” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en válvulas de 8” a 12” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en válvulas de 14” diám. en adelante. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en bridas de 2” a 6” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en bridas de 8” a 12” diám. Aplicación de 1 capa de acabado final de poliuretano RA-05/40 color blanco, una capa de 2.5 a 3.0 milésimas / pulg., en bridas de 14” diám. en adelante. Rotulación de la instalación en líneas de 2” a 6” diám. con letras de 6 cm incluye flecha de 15 cm. Rotulación de la instalación en líneas de 8” a 12” diám. con letras de 12 cm incluye flecha de 25 cm. PZA 20.00 760.00 15,200.00 JGO 90.00 260.00 23,400.00 JGO 60.00 270.00 16,200.00 JGO 30.00 255.00 7,650.00 2 450.00 112.00 50,400.00 2 350.00 106.00 37,100.00 M 2 1,200.0 0 114.28 137,136.00 PZA 80.00 211.00 16,880.00 PZA 50.00 320.00 16,000.00 PZA 20.00 459.00 9,180.00 JGO 90.00 114.00 10,260.00 JGO 60.00 126.00 7,560.00 JGO 30.00 146.00 4,380.00 Pza 50.00 114.00 5,700.00 Pza 60.00 126.00 7,560.00 M M 82 32 33 34 35 36 37 Aplicación de resina epóxica-catalizada 100% sólidos en bridas de válvulas, de 2” a 6” diám. (Adhesivo Permarthane P-24). Aplicación de resina epóxica-catalizada 100% sólidos en bridas de válvulas, de 8” a 12” diám. (Adhesivo Permarthane P-24). Aplicación de resina epóxica-catalizada 100% sólidos en bridas de válvulas, de 14” diám. en adelante. (Adhesivo Permarthane P-24). Aplicación de esmalte en herrería metálica. Aplicación de esmalte en tela-ciclón. Aplicación de esmalte en Guarniciones y Mochetas. JGO 90.00 72.00 6,480.00 JGO 60.00 90.00 5,400.00 JGO 30.00 132.00 3,960.00 M 2 M 2 600.00 250.00 87.00 115.00 52,200.00 28,750.00 2 200.00 39.00 7,800.00 M TOTAL $ 1,304,475.00 A continuación el análisis de los precios unitarios correspondientes a las partidas No. 5, 14 y 23. 6.1.2 Costo de materiales. No. 1 2 3 4 Descripción. Arena para Samblasteo Recubrimiento RE-06/00 Recubrimiento RA-05/40 Solvente 50/50 Unidad M3 Lto Lto Lto Precio 125.00 201.00 215.00 45.00 6.1.3 Costo de mano de obra. No. 1 2 3 4 Categoría Cabo de oficios Operario especialista pintor Ayudante Obrero Unidad Jornada Jornada Jornada Jornada Salario 500.00 450.00 175.00 150.00 83 6.1.4 Costo de equipo y herramienta. No. 1 2 3 Equipo Equipo para samblasteo Equipo para aplicación de pintura Compresor Unidad Hora Hora Hora Salario 25.00 40.00 125.00 6.1.5 Costo de indirectos. El costo de los indirectos es del 8.0 al 12.0 % conforme al costo de obra. 6.1.6 Costos directos El costo directo se tiene en un porciento agregado al costo indirecto de obra en este costo debemos incluir el ISR y la utilidad. Y se recomienda que su valor varíe entre el 15 .0 y el 20.0 %. 84 6.2 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS. CONCEPTO: LIMPIEZA CON ABRASIVO A METAL BLANCO EN SUPERFICIE PLANA EXTERIOR Y TUBERIA DE 14”Ø EN ADELANTE. UNIDAD: M2 MATERIALES DESCRIPCION UNIDAD 3 ARENA PARA SAMBLASTEO SUBTOTAL (1) CANTIDAD M 0.05 IMPORTE POR MATERIALES 125.00 SUMA $ MANO DE OBRA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION COSTO DIRECTO COSTO DIRECTO IMPORTE 6.25 6.25 IMPORTE CABO DIVERSOS OFICIOS JOR 0.1 500.00 50.00 OPERARIO ESPECIALISTA JOR 1.0 450.00 450.00 AYUDANTE JOR 1.0 175.00 175.00 OBRERO JOR 1.0 150.00 150.00 2 RENDIMIENTO 38.00 M /JOR $ 825.00 SUBTOTAL (2) IMPORTE POR MANO DE OBRA SUMA $ 21.71 MAQUINARIA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION COSTO DIRECTO IMPORTE EQUIPO PARA SAMBLASTEO HORA 4.00 25.00 100.00 COMPRESOR HORA 4.00 125.00 500.00 2 RENDIMIENTO 38.00 M /JOR $ 600.00 SUBTOTAL (3) IMPORTE POR MAQUINARIA SUMA $ 15.79 A. COSTO (1 + 2 +3) B. INDIRECTOS (10 % A) C. SUMA (A+B) D. DIRECTOS (20 % C) 43.75 4.38 48.13 9.63 E. SUMA (C+D) 57.75 PRECIO UNITARIO 57.75 85 CONCEPTO: APLICACIÓN DE 2 CAPAS DE RECUBRIMIENTO ESP. RE-06/00 COLOR GRIS A UN ESPESOR DE 10 MILÉSIMAS / PULG. POR CAPA, EN SUPERFICIE PLANA EXTERIOR TUBERÍAS DE 14” DIÁM. EN ADELANTE. UNIDAD: M2 MATERIALES DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD COSTO DIRECTO IMPORTE RECURBRIMIENTO RE-06/00 LTO 0.66 201.00 132.66 SOLVENTE 50/50 LTO 0.05 45.00 2.25 SUBTOTAL (1) IMPORTE POR MATERIALES SUMA $ MANO DE OBRA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION COSTO DIRECTO 134.91 IMPORTE CABO DIVERSOS OFICIOS JOR 0.1 500.00 50.00 OPERARIO ESPECIALISTA JOR 1.0 450.00 450.00 AYUDANTE JOR 1.0 175.00 175.00 OBRERO JOR 1.0 150.00 150.00 2 RENDIMIENTO 20.00 M /JOR $ 825.00 SUBTOTAL (2) IMPORTE POR MANO DE OBRA SUMA $ 41.25 MAQUINARIA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION EQUIPO PARA APLICACIÓN COSTO DIRECTO IMPORTE HORA 4.00 40.00 16.00 HORA 4.00 125.00 500.00 DE PINTURA COMPRESOR 2 RENDIMIENTO 20.00 M /JOR $ 660.00 SUBTOTAL (3) IMPORTE POR MAQUINARIA SUMA $ 33.00 A. COSTO (1 + 2 +3) B. INDIRECTOS (10 % A) C. SUMA (A+B) D. DIRECTOS (20 % C) 209.16 20.92 230.08 46.02 E. SUMA (C+D) 276.09 PRECIO UNITARIO 276.09 86 CONCEPTO: APLICACIÓN DE 1 CAPA DE ACABADO FINAL DE POLIURETANO RA05/40 COLOR BLANCO, UNA CAPA DE 2.5 A 3.0 MILÉSIMAS / PULG. EN SUPERFICIE PLANA EXTERIOR Y TUBERÍAS DE 14” DIÁM. UNIDAD: M2 MATERIALES DESCRIPCION UNIDAD CANTIDAD COSTO DIRECTO IMPORTE RECURBRIMIENTO RA-05/40 LTO 0.20 215.00 43.00 SOLVENTE 50/50 LTO 0.10 45.00 4.50 SUBTOTAL (1) IMPORTE POR MATERIALES SUMA $ MANO DE OBRA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION COSTO DIRECTO 47.50 IMPORTE CABO DIVERSOS OFICIOS JOR 0.1 500.00 50.00 OPERARIO ESPECIALISTA JOR 1.0 450.00 450.00 AYUDANTE JOR 1.0 175.00 175.00 OBRERO JOR 1.0 150.00 150.00 2 RENDIMIENTO 38.00 M /JOR $ 825.00 SUBTOTAL (2) IMPORTE POR MANO DE OBRA SUMA $ 21.71 MAQUINARIA UNIDAD CANTIDAD DESCRIPCION EQUIPO PARA APLICACIÓN COSTO DIRECTO IMPORTE HORA 4.00 40.00 16.00 HORA 4.00 125.00 500.00 DE PINTURA COMPRESOR 2 RENDIMIENTO 38.00 M /JOR $ SUBTOTAL (3) IMPORTE POR MAQUINARIA SUMA $ A. COSTO (1 + 2 +3) B. INDIRECTOS (10 % A) 660.00 17.37 33.00 86.58 8.66 C. SUMA (A+B) 95.24 D. DIRECTOS (20 % C) 19.05 E. SUMA (C+D) 114.28 PRECIO UNITARIO 114.28 87 CAPÍTULO III. APORTACIONES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO. Como aportación y contribución al desarrollo tecnológico del país el trabajo practico técnico realizado sirva de consulta para las presentes y nuevas generaciones de las ingenierías sobre el: “MANTENIMIENTO SUPERFICIAL ANTICORROSIVO AL GASODUCTO DE 16 PULGADAS DE DIÁMETRO SAN ANDRÉS - POZA RICA, PEP.” como una herramienta de trabajo para la conservación de ductos, reducción de costos y tiempos en la planeación del mantenimiento. Se realizó el trabajo, en base a las necesidades que frecuentemente se tiene en el manejo de los procedimientos de conservación de ductos, en los diferentes conceptos de obra, en las tuberías, conexiones, tornillos, empaques, válvulas y de la unión de estos, como es la soldadura respetando los diversos códigos y normas para su manejo y fabricación. Se contempla en éste trabajo práctico técnico subtemas con fuentes de información en las materias que se cursan en el plan de estudios de la carrera de ingeniería mecánica eléctrica como son: las ciencia de los materiales, resistencia de materiales, instalaciones mecánicas, tecnología mecánica, diseño mecánico, administración y economía entre otras de la curricula. Haciendo una recopilación de datos prácticos técnicos - académicos. Aplicando las normas correctamente y los procedimientos presentados podremos desarrollar un trabajo limpio y económico con amplios criterios para la realización del mismo y con un programa de trabajo definido para evitar tiempo muertos y ambigüedades en el orden de la aplicación. 88 BIBLIOGRAFÍA. APUNTES DE CIENCIA DE MATERIALES II. ING. JOSE LUIS JUAREZ SUAREZ. MEXICO 2002 FUNDAMENTO DE LA CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES. WILLIAM F. SMITH. McGraw-Hill ESPAÑA 1993 CIENCIA DE LOS MATERIALES. J.C. ANDERSON – K.D. LEAVER. J.M.ALEXANDER R.D. RAWLINGS. EDITORIAL LIMUSA MEXICO 1978 TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES. DR. JOSE MARIA LACERAS ESTEBAN. PROF. JOSE MARIA SÁNCHEZ-MARIN PIZARRO EDICIONES CEDEL BARCELONA 1971 NORMAS PEP. Pemex 2.132.01 “SISTEMAS DE PROTECCIÓN ANTICORROSIVA A BASE DE RECUBRIMIENTOS”. Pemex 3.132.01 “APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTOS PARA PROTECCIÓN ANTICORROSIVA”. Pemex 4.132.01 “RECUBRIMIENTO PARA PROTECCIÓN ANTICORROSIVA”. Pemex 5.132.01 “RECUBRIMIENTOS PARA PROTECCIÓN ANTICORROSIVA, MUESTREO Y PRUEBAS”. NORMA-NRF-026- “PROTECCION CON RECUBRIMIENTOS PEMEX-2001. ANTICORROSIVOS PARA TUBERÍAS ENTERRADAS Y/O SUMERGIDAS”. 89 90