NRF-14-PEMEX-2007 MATERIALES REFRACTARIOS PARA CALENTADORES A FUEGO DIRECTO

N° de Documento:
NRF-124-PEMEX-2007
Rev. 0
FECHA: 5- Diciembre- 2007
COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS MEXICANOS Y
ORGANISMOS SUBSIDIARIOS
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SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX
PETROQUÍMICA
MATERIALES REFRACTARIOS PARA
CALENTADORES A FUEGO DIRECTO
Comité de Normalización de
Petróleos Mexicanos y
Organismos Subsidiarios
MATERIALES REFRACTARIOS PARA
CALENTADORES A FUEGO DIRECTO
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CONTENIDO
CAPÌTULO
DESCRIPCIÓN
PÁGINA
0.
INTRODUCCIÓN………...…………………………………………………………………..
4
1.
OBJETIVO....................................................................................................................
4
2.
ALCANCE.....................................................................................................................
4
3.
CAMPO DE APLICACIÓN............................................................................................
4
4.
ACTUALIZACIÓN.........................................................................................................
5
5.
REFERENCIAS............................................................................................................
5
6.
DEFINICIONES............................................................................................................
5
7.
SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS...................................................................................
6
8.
DESARROLLO.............................................................................................................
6
8.1.
Requisistos generales...............................................................................................
6
8.2.
Especificaciones.………..………….……………………………………………………..
7
8.3.
Métodos de prueba....................................................................................................
8
8.4.
Marcado, etiquetado y embarque………………………………………………………..
9
8.5.
Criterios de aceptación..............................................................................................
10
8.6.
Información suministrada por el proveedo.................................................................
10
8.7.
Información Suministrada por Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios......
10
9.
RESPONSABILIDADES...............................................................................................
10
10.
CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES.................
11
11.
BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................
11
12.
ANEXOS.......................................................................................................................
11
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INTRODUCCIÓN.
Los calentadores a fuego directo u hornos de proceso, son equipos que incluyen un número de dispositivos en
los cuales se liberan grandes cantidades de calor por el quemado de combustibles fósiles, dentro de una
cámara aislada con materiales refractarios, el cual es transferido a un fluido que está contenido en serpentín
tubular, para elevar sus niveles de temperatura y modificar sus características químicas y físicas.
Los materiales refractarios son instalados en la parte interna de la envolvente de los calentadores, con objeto
de mantener la placa de acero a una temperatura razonable y protegerla contra la corrosión/erosión de los
gases de combustión, así como, minimizar las pérdidas de calor a través de las paredes, las cuales actualmente
se consideran como uno de los factores críticos en el éxito de los programas de ahorro eficiente de la energía,
por las altas cantidades de calor que manejan estos equipos.
El uso correcto de los materiales refractarios también genera seguridad y protección de la salud de los
operadores de los calentadores a fuego directo y, crea un ambiente global de trabajo más confortable.
En la elaboración de esta norma de Referencia participaron:
Petróleos Mexicanos
Pemex Exploración y Producción
Pemex Refinación
Pemex Gas y Petroquímica Básica
Pemex Petroquímica
Instituto Mexicano del Petróleo
Compañía Ingenieros C. H. S. A de C. V.
1
OBJETIVO.
Establecer los requisitos técnicos y documentales para la adquisición de materiales refractarios para
calentadores a fuego directo en instalaciones industriales y sus pruebas.
2
ALCANCE.
Esta Norma de Referencia establece los requerimientos que debe cumplir el contratista o proveedor para el
suministro de materiales refractarios en calentadores a fuego directo para Petróleos Mexicanos y Organismos
Subsidiarios.
Esta Norma contempla los siguientes materiales: ladrillo refractario denso y aislante, mortero refractario base
húmeda y seca y concreto refractario denso y aislante. No contempla la adquisición de piezas refractarias
especiales.
3
CAMPO DE APLICACIÓN.
La presente Norma de Referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición de
materiales refractarios para calentadores a fuego directo, que lleven a cabo los centros de trabajo de Petróleos
Mexicanos y Organismos Subsidiarios, por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación,
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licitación pública, invitación a cuando menos tres proveedores o adjudicación directa, como parte de los
requisitos que debe cumplir el proveedor, contratista y /o licitante.
4
ACTUALIZACIÓN.
Esta Norma de Referencia se debe revisar y, en su caso, modificar y actualizar cada 5 años, o antes, si las
sugerencias y recomendaciones de cambio lo ameritan. Las sugerencias para la revisión de esta Norma, deben
ser enviadas al Subcomité Técnico de Normalización de Pemex Petroquímica, quien deberá programar y
realizar la actualización de acuerdo a la procedencia de las mismas y, en su caso, inscribirla dentro del
programa anual de Normalización de Petróleos Mexicanos, a través del Comité de Normalización de Petróleos
Mexicanos y Organismos Subsidiarios.
Las propuestas de cambio deben dirigirse por escrito a:
Subcomité Técnico de Normalización de Pemex Petroquímica.
Jacarandas No. 100, Nivel B-2
Fraccionamiento Rancho Alegre I, C. P. 96558
Coatzacoalcos, Ver.
Teléfono Directo.: 01-921-21-11335.
[email protected]
5
REFERENCIAS.
5.1 NMX-O-001-1988.- Productos Generales para uso industrial - Materiales refractarios - Ladrillos sílico aluminosos y de alta alúmina- clasificación.
5.2 NMX-O-007-1988.- Productos Generales para uso industrial - Materiales refractarios - Ladrillos aislantes Clasificación.
5.3 NMX-O-008-1988.- Productos Generales para uso Industrial - Materiales refractarios – Concretos Clasificación.
5.4 NMX-O-017-1990.-Productos Generales para uso Industrial materiales refractarios plásticos y apisonable
de arcilla alta alúmina – Clasificación.
5.5 NMX-O-065-1984.- Productos generales para uso industrial – Materiales refractarios - Formas y
dimensiones de ladrillos y piezas de caras planas de uso común - Designación y clasificación.
5.6 NOM-008-SCFI-2002.- Sistema General de Unidades de Medida.
6
DEFINICIONES.
Para los fines de esta Norma de Referencia se establecen las siguientes definiciones:
6.1
Carga.- Embalaje o grupo de embalajes que representan una o varias unidades de embarque.
6.2 Concreto refractario.- Es un producto constituido por una mezcla de materiales refractarios, de
adecuada granulometría, con agregado de un cemento resistente al calor, que asegure el fraguado hidráulico
cuando se mezcla con agua, generalmente fragua en el lugar donde se coloca, toma la forma o estructura rígida
por la acción química.
6.3 Embalaje.- Material que envuelve contiene o protege debidamente los productos ó equipos que facilitan o
resisten las operaciones de manejo, carga, descarga almacenamiento, estiba y/o trasporte.
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Envolvente.- Es la placa metálica usada para envolver el calentador a fuego directo.
6.5 Etiquetado.- Rotulo, inscripción imagen u otra forma descriptiva o grafica, ya sea que esté impreso,
marcado, grabado en relieve, hueco ó adherido al empaque o envase del producto.
6.6 Montacargas.- Equipo mecánico para el manejo de materiales y de carga normalmente compuesto de
dos extensiones de acero que deben de insertarse en las aberturas inferiores de una tarima, con la finalidad de
levantarla o moverla.
6.7 Mortero refractario.- Es una mezcla de materiales refractarios en estado natural y/o calcinados con
agregados de otros productos, que pueden ser o no refractarios. Se utiliza para asentar o ligar ladrillos.
6.8 Proveedor o contratista.- Es la parte responsable del suministro de los materiales refractarios en los
calentadores a fuego directo propiedad de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.
6.9 Mortero.- Una preparación de un material refractario para recubrir y unir ladrillos refractarios. Se definen
por la temperatura, composición y uso, pueden ser húmedos y secos.
7
SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS.
%
Al2O3
ema
K
kg
kg/ cm2
ºC
Pa
PEMEX
SiO2
Por ciento.
Oxido de aluminio.
Entidad Mexicana de Acreditación.
Kelvin
Kilogramo.
Kilogramos por centímetro cuadrado.
Grados Centígrados.
Pascal.
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Oxido de silicio
8
DESARROLLO.
8.1
Requisitos generales.
Los materiales refractarios deben tener una vida útil de 18 meses a partir de la recepción del material y, en el
caso de refractarios de liga química, la fecha de fabricación no debe ser mayor a 6 meses y/o a la indicada en
las bases de licitación.
Los materiales suministrados deben cumplir con las especificaciones de la tabla No.1 y con lo establecido en los
incisos siguientes:
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8.2
8.2.1
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Especificaciones.
Ladrillos densos y aislantes.
8.2.1.1 El proveedor o contratista debe suministrar la cantidad y tipo de ladrillos (densos ò aislantes)
especificado por PEMEX en las bases de licitación.
8.2.1.2 Las dimensiones de los ladrillos deben cumplir con la NMX-O-065-1984.
8.2.1.3 La composición de los ladrillos refractarios de arcilla de alta calidad deben cumplir con los
requerimientos de la tabla No. 1.
Tipo Temperatura Máxima Compresión en plano
de Trabajo
K
ºC
Pa
kg/ cm2
1
1143
870
2157,46
22,0
2
1368
1095
2843,92
29,0
3
1533
1260
3040,06
31,0
4
1698
1425
5050,42
51,5
5
1808
1535
5491,72
56,0
6
1923
1650
5589,79
57,0
Modulo de ruptura
Pa
784,53
1323,89
1421,96
1961,33
2549,72
5589,79
kg/ cm2
8
13.5
14.5
20
26
23.5
Al2O3
SiO2
%
11 a 13
10 a 12
33 a 35
54 a 56
59 a 61
69 a 71
%
61 a 63
63 a 65
48 a 50
38 a 40
29 a 31
24 a 26
Tabla No. 1. Ladrillos aislantes y densos
8.2.2
Mortero Refractario.
El proveedor o contratista debe suministrar la cantidad y tipo de mortero (base húmeda ò seca) especificado por
PEMEX en las bases de licitación.
Los morteros refractarios deben cumplir con los requerimientos de la tabla No. 2.
Tipo
1
2
3
4
5
6
7
Temperatura máxima de
trabajo
K
ºC
1923
1650
1923
1650
1973
1700
2033
1760
1973
1700
1923
1650
2073
1800
Base
Húmeda
Seca
Húmeda
Húmeda
Seca
Húmeda
Seca
Envases de
Al2O3
SiO2
kg
L-40
S-50
L-40
L-50
S-50
L-50
S-50
%
39 a 42
41 a 43
48 a 51
64 a 66
64 a 66
83 a 85
88 a 90
%
50 a 52
53 a 55
39 a 41
23 a 25
23 a 25
5a7
6a8
Tabla No. 2 Morteros refractarios.
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8.2.3
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Concreto refractario.
El proveedor o contratista debe suministrar la cantidad y tipo de concreto refractario (densos ò aislantes)
especificado por PEMEX en las bases de licitación.
Los concretos densos deben cumplir con la tabla No. 3
Tipo
1
2
3
4
5
6
7
8
Temperatura Máxima
Compresión en plano Módulo de ruptura
de Trabajo
K
ºC
Pa
Pa
kg/ cm2
kg/ cm2
1783
1510
21280,43
217,0
6962,72
71,0
1683
1410
19515,23
199,0
5295,59
54,0
1813
1540
20103,63
205,0
5295,59
54,0
1943
1670
20790,09
212,0
6325,28
64,5
2143
1870
71490,47
729,0
11964,11
122,0
2143
1870
51779,11
528,0
10395,04
106,0
2143
1870
51779,11
528,0
10395,04
106,0
2143
1870
12944,77
132,0
4118,79
42,0
AL2O3
SiO2
%
39 a 40
42 a 44
54 a 56
61 a 63
80 a 82
83 a 85
93 a 95
96 a 97
%
72 a 44
37 a 39
38 a 40
29 a 31
8a9
0,2 a 0,6
0,2 a 0,4
0,1 a 0,2
AL2O3
SiO2
%
15 a 17
40 a 42
38 a 40
33 a 35
38 a 40
58 a 60
%
35 a 37
33 a 35
38 a 40
51 a 53
38 a 40
32 a 34
Tabla No. 3. Concretos refractarios densos.
Los concretos aislantes deben cumplir con la tabla No. 4
Tipo
1
2
3
4
5
6
Temperatura máxima
Compresión en plano
de trabajo
K
1253
1473
1533
1533
1643
1923
ºC
980
1,200
1,260
1,260
1,370
1,650
Pa
1912,29
3432,32
3285,22
2206,49
7158,85
8335,65
kg/ cm2
19,5
35,0
33,5
22,5
73,0
85,0
Módulo de ruptura
Pa
1569,06
1372,93
1176,79
686,46
2451,66
2941,99
kg/ cm2
16,0
14,0
12,0
7,0
25,0
30,0
Tabla No. 4. Concretos refractarios densos.
8.3
8.3.1
Métodos de Pruebas.
Métodos de pruebas para ladrillos refractarios.
Los ladrillos refractarios deben cumplir con los métodos de prueba establecidos en la NMX-O-1-1988 y cumplir
con los requerimientos de la tabla No. 1.
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8.3.2
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Métodos de prueba para mortero refractario
Los morteros refractarios deben cumplir con los métodos de prueba establecidos en la ASTM-F-1097-1991 o
equivalente y cumplir con los requerimientos de la tabla No. 2.
8.3.3
Métodos de prueba para concretos refractarios
Los concretos refractarios deben cumplir con los métodos de prueba establecidos la NMX-O-008-1988 y para
concretos de liga fosfórica con la NMX-O-017-1990 y cumplir con los requerimientos de las tablas Nos. 3 y 4
8.4
Marcado, etiquetado y embarque
8.4.1
a)
b)
c)
Requerimientos generales del embalaje.
Se debe proteger los materiales contra cualquier tipo de contaminación o daño.
Se debe etiquetar.
Debe resistir los esfuerzos de compresión y flexión durante las maniobras de izaje y transporte.
8.4.2
8.4.2.1
Ladrillos refractarios.
Ladrillos refractarios densos.
a)
Los ladrillos se deben de manejar en estibas flejadas las cuales se transportaran en tarimas reforzadas de
madera o plástico, envueltas con material protector y protegidas en las cuatro esquinas en la base de la estiba
con cuñas de madera o plástico reforzado, para evitar daños en las aristas de los ladrillos.
b)
Cada tarima debe ser etiquetada, la etiqueta debe contener la siguiente información: cantidad, peso,
dimensiones, tipo de ladrillo, conductividad térmica, composición química, resistencia a la compresión,
porcentaje de cambio lineal permanente, densidad, temperatura máxima recomendada y fecha de caducidad.
c)
Deben ser empacados en estibas con cantidades uniformes y numeradas cada una de ellas.
d)
Las tarimas deben resistir maniobras de montacargas.
8.4.2.2
Ladrillos refractarios aislantes.
a)
Se deben empacar en cajas de cartón de 25 piezas cada una y se transportarán en tarimas de madera o
plástico, envueltas con material protector y protegidas en las cuatro esquinas en la base de la estiba con cuñas
de madera o plástico reforzado, para evitar daños en las aristas de las cajas.
b)
Cada tarima debe ser etiquetada, la etiqueta debe contener la siguiente información: cantidad, peso,
dimensiones, tipo de ladrillo, conductividad térmica, composición química, resistencia a la compresión,
porcentaje de cambio lineal permanente densidad, temperatura máxima recomendada y fecha de caducidad.
c)
Deben ser empacados en estibas con cantidades uniformes y numeradas cada una de ellas.
d)
Las tarimas deben resistir maniobras de montacargas.
8.4.3
8.4.3.1
Mortero refractario.
Mortero refractario base húmeda.
a)
Debe ser embarcado en latas de plástico o metálicas que lo protejan de la humedad y lluvia.
b)
El peso de las latas no debe exceder de los 50 kilogramos.
c)
Cada lata debe estar sellada y etiquetada, la etiqueta debe indicar peso, composición química,
temperatura máxima de trabajo y de fraguado, fecha de producción, caducidad y modo de empleo.
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d)
Se debe transportar flejadas sobre tarimas reforzadas de madera y cubiertas con plástico de embalaje y
cada una debe llevar su propia etiqueta de identificación así como número de tarima.
8.4.3.2
Mortero refractario base seca.
a)
Debe ser embarcado en sacos y protegidos en bolsas de plástico selladas que lo protejan de la humedad.
b)
El peso de los sacos no debe exceder de los 50 kilogramos.
c)
Cada saco debe estar sellado y etiquetado, la etiqueta debe indicar el peso, composición química,
temperatura máxima de trabajo y de fraguado, fecha de producción, caducidad y modo de empleo.
d)
Se debe transportar flejadas sobre tarimas reforzadas de madera, colocando papel corrugado en las
esquinas para evitar que se rompan las bolsas, cada tarima deberá llevar su propia etiqueta de identificación
indicando el número consecutivo de tarimas, empacadas en estibas con cantidades uniformes para facilitar su
conteo.
8.4.4
Concretos refractarios densos y aislantes.
a)
El peso de los sacos no debe exceder de los 50 kilogramos.
b)
Cada saco debe estar sellado y etiquetado, la etiqueta debe indicar el peso, composición química,
temperatura máxima de trabajo y de fraguado, fecha de producción, caducidad y modo de empleo.
c)
Debe ser embarcado en sacos protegidos en bolsas de plástico selladas que lo protejan de la humedad.
d)
Se debe transportar flejadas sobre tarimas reforzadas de madera, colocando papel corrugado en las
esquinas para evitar que se rompan las bolsas, cada tarima deberá llevar un etiqueta de identificación indicando
el número consecutivo de tarimas, empacadas en estibas con cantidades uniformes para facilitar su conteo.
8.5
Criterios de aceptación.
Los materiales refractarios deben de cumplir con los valores indicados en las tablas 1, 2, 3 y 4 para el tipo de
material solicitado y lo indicado en el capitulo 8.3.
8.6
Información suministrada por el proveedor.
a)
Hoja de especificación técnica original del fabricante de cada uno de los materiales solicitados en las
bases de licitación.
b)
Cuando PEMEX lo solicite en las bases de licitación, el proveedor ó contratista debe entregar un informe
de resultados emitido por un laboratorio acreditado ante ema, en el momento de la entrega de los materiales
solicitados.
c)
El procedimiento de preparación e instalación, secado y aplicación de los materiales solicitados.
8.7
Información Suministrada por Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.
a)
La cantidad, y tipo de materiales deben ser establecidas por el área usuaria de Petróleos Mexicanos y
Organismos Subsidiarios.
b)
La temperatura de servicio y composición química (sílice y alumina).
9
RESPONSABILIDADES.
9.1
Responsabilidades de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.
a)
b)
La aplicación obligatoria de la presente Norma en los procesos de adquisición de materiales refractarios.
Recibir del proveedor la documentación solicitada en la presente Norma.
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c)
En caso de no cumplir con lo solicitado en esta Norma debe proceder con el trámite de rechazo, reclamo
y/o devolución de los materiales.
9.2
Responsabilidades del proveedor.
a)
El proveedor debe cumplir los requerimientos establecidos en esta Norma de Referencia.
b)
Entregar el informe de resultados de las pruebas realizadas en los laboratorios acreditados por la ema,
cuando sean solicitados en las bases de licitación.
c)
Entregar carta garantía de los materiales suministrados.
10
CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES.
Esta Norma concuerda parcialmente con los métodos de prueba establecidos en las Normas Mexicanas NMXO-1-1988, NMX-O-007-1988, NMX-O-017-1990 y NMX-O-065-1984.
11
BIBLIOGRAFÍA.
11.1
ASTM-F-1097-1991.- Standard Specification for Mortar, Refractory (High/Temperature, Air/Setting)
R(1996) (Especificación estándar para el mortero, refractario (alta/temperatura, aire/Ajustes))R (1996)
11.2
ANSI/API-560 Fired Heaters for General Refinery Service Third Edition (Calentadores a Fuego Directo
para Servicios Generales en Refinerías) Tercera Edición.
11.3
NMX-O-018-1991.- Definiciones de términos.
11.4
ISO 13705:2001 (E).- Petroleum and natural gas industries-Fired heaters for general refinery service
(Industria del Petróleo y Gas Natural - Calentadores a fuego directo para el servicio general en refinerías.)
11.5
NMX-O-214-1984.- Productos Generales para uso industrial materiales refractarios - Preparación de
especimenes de concreto por medio de pistola neumática – Método de prueba.
11.6
P.1.0000.09.- Especificación Técnica de PEP. Embalaje y marcado de equipos y materiales.
11.7
12
ANEXOS.
No aplica.