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Prevención de la corrosión en una planta de gas

Enviado por juscamaita



  1. Conceptos teóricos
  2. Desarrollo del trabajo
  3. Resultados

1. Introducción

Sin menoscabar la importancia que tiene con relación a otros aspectos, la principal motivación para el estudio de la corrosión es, sin duda, de índole económica.

El presente trabajo "Prevención de la corrosión en una planta de gas" se desarrollo en la planta de separación de líquidos Malvinas(Proyecto EPC-1 Camisea), dicha planta es parte del modulo de explotación del Proyecto del Gas de Camisea.

El modulo de explotación en el lote 88, Yacimientos de Gas de Camisea fue adjudicado al consorcio formado por las empresas Pluspetrol(Argentina), Hunt Oil(USA), SK Corp. (Corea) e Hidrocarburos Andinos(Argentina)

Para el diseño, construcción, operación y mantenimiento de sistemas de cañerías de gas internacionalmente se utilizan las especificaciones técnicas establecidas por el Código ASME B-31.8 "Gas Transmission and Distribution Piping Systems", el cual en el capítulo VI "Corrosion Control", enuncia los requisitos mínimos y procedimientos para el control de la corrosión en el diseño de instalaciones nuevas y para la operación y mantenimiento de sistemas ya existentes. Para la preparación de la superficie los métodos utilizados, son los normalizados por las instituciones SSPC(Steel Structures Painting Council), NACE(National Association of Corrosión Engineers) y la SIS(Swedish Institute of Standars)

2. Conceptos teóricos

2.1 Definición de corrosión

La corrosión puede definirse como la reacción química o electroquímica de un metal o aleación con su medio circundante con el siguiente deterioro de sus propiedades.

La reacción básica de corrosión es por tanto:

Me Men+ + ne-

De acuerdo con ello también es posible definir la corrosión desde un punto de vista más químico como el transito de un metal de su forma elemental a su forma iónica o combinada con cesión de electrones a un no metal como el oxigeno o el azufre, por ejemplo. Es decir, el metal, a través de la corrosión, retorna a la forma combinada formando óxidos, sulfuros, hidróxidos, etc., que es como los metales se encuentran habitualmente en la naturaleza por tratarse de formas termodinámicamente más estables.

Desde el primer momento de su extracción, para lo cual es necesario cambiar las condiciones termodinámicas utilizando reductores, altas temperaturas, etc., el metal muestra una tendencia inherente a reaccionar con el medio ambiente(atmósfera, agua, suelo, etc.) retornando a la forma combinada. El proceso de corrosión es natural y espontáneo, y cuando mayor es la energía gastada en la obtención del metal a partir del mineral, tanto más fácilmente el metal revierte al estado combinado, es decir, tanto más favorecida temodinámicamente está la reacción de corrosión.

Metalurgia extractiva y corrosión son, por lo tanto procesos de acción opuesta.

El proceso de corrosión es la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. Las características fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrólito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el material puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.

Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinámico electroquímico, indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima energía, siendo la corrosión por lo tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones.

2.2 Perdidas económicas originadas por la corrosión

Las primeras estimaciones de los costos de la corrosión, así como las más recientes, coinciden en señalar que éstos corresponden a aproximadamente el 3% del PBI de un país. La corrosión es un fenómeno que puede afectar prácticamente a cualquier material y cuando ésta no es prevenida o controlada puede reducir significativamente la vida útil o la eficiencia de componentes, equipos, estructuras e instalaciones.

Las pérdidas económicas derivados de la corrosión pueden clasificarse en directas e indirectas. Las pérdidas directas se relacionan con los costos necesarios para la reposición de estructuras, equipos, maquinaria o componentes que pueden quedar inservibles por efecto de la corrosión. Respecto a pérdidas indirectas, se pueden nombrar las siguientes: pérdidas por interrupciones, pérdidas de productos, pérdidas por contaminación de productos, pérdidas de rendimiento, pérdidas por sobredimensionamiento, pérdidas por accidentes.

Se estima que la relación entre los gastos directos e indirectos se situa entre 1/6 y 1/10. Además se estima que entre el 10 y el 12% de la producción mundial de acero se pierde completamente cada año a causa de la corrosión.

Los paros de las plantas pueden ocurrir y ocurren como un 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) Pérdida 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) Pérdida de productos valiosos.

h) Daño de equipo adyacente a aquel en el cual se tuvo la falla de corrosión.

Dentro de los aspectos humanos y sociales tenemos:

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 un producto de la corrosión misma.

c) Agotamiento de los recursos naturales, tanto en metales como en combustibles usados para su manufacturera.

d) Apariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la vista.

2.3 Clasificación y características de los distintos procesos de 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 substancia corrosiva. La corrosión puede ser clasificada como húmeda o seca, para la primera se requiere un líquido o humedad mientras que para la segunda, las reacciones se desarrollan con gases a alta temperatura.

2. Mecanismo de corrosión. Este comprende las reacciones electroquímicas o bien, las reacciones químicas.

3. Apariencia del metal corroído. La corrosión puede ser uniforme y entonces el metal se corroe a la misma velocidad en toda su superficie, o bien, puede ser localizada, en cuyo caso solamente resultan afectadas áreas pequeñas.

La clasificación por apariencia, uniforme o localizada, es muy útil para una discusión preliminar que en caso de requerirse en forma más completa, necesita del 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 presentan en la tabla No. 1 y se esquematizan en la figura No. 1, a continuación se enuncia cada una de estas formas.

CORROSION GALVANICA Y UNIFORME

El ataque uniforme sobre grandes áreas de una superficie metálica (Fig. No. 3b) es la forma más común de la corrosión y puede ser húmeda o seca, electroquímica o química, siendo necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura, para controlarla.

Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular.

La corrosión galvánica 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.

Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica debiéndose notar que este 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 más noble.

La relación de áreas entre los dos metales es muy importante, ya que un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo, acelerará la corrosión, y por el 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 los metales, como se indica en la figura No. 3c y este tipo puede ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de metales cuando ellos forman diferencias 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 que se presentan más adelante, en la serie de los potenciales tipo (standard) de óxido de reducción.

Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia de grandes áreas de metal noble con respecto a las de metal activo.

CORROSION POR EROSION

Cuando el movimiento del medio corrosivo sobre la superficie metálica incrementa la velocidad de ataque debido a desgaste mecánico, este recibe el nombre de corrosión por erosión. La importancia relativa del desgaste mecánico y la corrosión, es a menudo difícil de establecer y varia grandemente de una situación a otra, y el mecanismo de la erosión generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales protectoras, como por ejemplo, películas de óxido formadas 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 figura No. 1d, 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 y como se muestra en la figura No. 3d.

La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc., y frecuentemente se observa en impulsores de bombas, agitadores y en codos y cambios de dirección de tuberías. Los líquidos con suspensión conteniendo partículas sólidas duras pueden igualmente causar este tipo de problema.

La corrosión por erosión puede ser evitada por cambios de diseño o por selección de materiales más resistentes.

La corrosión por cavitación y desgaste (fretting) son formas especiales de la corrosión por erosión. La primera es 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 partículas protectoras, etc.

La corrosión por desgaste (fretting) ocurre cuando las piezas de metal se deslizan una sobre la otra, causando daño mecánico a una o ambas piezas (Figura No. 3e) y el deslizamiento es generalmente un resultado de la vibración.

La corrosión se cree que 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 partículas protectoras de óxido, o los productos de la corrosión resultantes, 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 utilizando materiales de construcción más duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción hasta un punto tal en que el deslizamiento es imposible.

CORROSION 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 un medio ambiente muy agresivo puede desarrollar y causar corrosión en las grietas (figura No.3f).

Las grietas o hendeduras 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 la grieta o hendidura.

b).- Escasez de oxígeno en la grieta.

c).- Desarrollo de iones diferentes en la hendidura.

d).- Agotamiento de Inhibidor en la grieta.

Al igual que todas las formas de corrosión localizada, la corrosión por agrietamiento no ocurre en todas las combinaciones metal-agente corrosivo, y algunos materiales son más susceptibles para producirla que otros, como por ejemplo aquéllos que dependen de las películas protectoras de óxido formadas por el aire para adquirir su resistencia a la corrosión, tal y como sucede con el acero inoxidable y el titanio. Estos materiales pueden ser aleados para mejorar su resistencia y el diseño deberá hacerse de tal

manera, que se reduzcan las hendiduras, tratando de mantener las superficies limpias para combatir este tipo de corrosión.

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 (figura No. 3g).

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 llevarse 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 este tipo de corrosión.

CORROSION POR EXFOLIACION Y DISOLUCION SELECTIVA

La corrosión por exfoliación es una corrosión subsuperficial que comienza sobre una superficie limpia, pero se esparce debajo de ella y difiere de la corrosión por picadura en que el ataque tiene una apariencia laminar.

Capas completas de material son corroídas (figura No. 3h) y el ataque es

generalmente reconocido por el aspecto escamoso y en ocasiones ampollado 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.

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, conocido con el nombre de dezincificación. Este fenómeno corrosivo produce un metal poroso (figura 3i) que tiene propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a este caso es el empleo de aleaciones que no seansusceptibles a este proceso.

CORROSION INTERGRANULAR O INTERCRISTALINA

Para entender este tipo de ataque es necesario considerar que cuando un metal fundido se cuela en un molde, su solidificación comenzó 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 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 de límite de grano. Si se dibuja una línea de 2.5 cm de longitud sobre la superficie de una aleación, esta deberá cruzar aproximadamente

1 000 límites de grano.

Los límites de grano 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 generalmente ocurre, porque el agente corrosivo ataca preferencialmente el límite de 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 ínter cristalina, granos enteros se desprenden debido a la deterioración completa de sus límites (figura No. 3j), en cuyo caso, la superficie aparecerá rugosa al ojo desnudo y se sentirá rasposa debido a la pérdida de los granos.

El fenómeno de límite de grano que causa la corrosión Inter cristalina, es sensible al calor por lo que la corrosión de este 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.

CORROSION DE 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 este ataque, pero afortunadamente el número de combinaciones aleación – corrosivo que causan este problema, son relativamente pocas. Sin embargo, hasta la fecha, este es uno de los problemas metalúrgicos más serios.

Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de trabajos en frío, soldadura, tratamiento térmicos, o bien, pueden ser aplicados en forma externa durante la operación del equipo.

Las fracturas pueden seguir caminos Ínter cristalinos o transcristalinos (figura No. 3k) 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 esta corrosión exista, se requiere un esfuerzo de tensión.

b) Las fracturas se presentan quebradizas en forma macroscópica, mientras que las fallas mecánicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo especifico, generalmente presentan ductibilidad.

c) La corrosión por esfuerzos 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 causa 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 resultadode 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 este problema.

Para combatir la corrosión de fracturas por tensión, es necesario realizar el relevado de esfuerzo o seleccionar un material más resistente.

El término de fragilización por hidrógeno se confunde frecuentemente con la corrosión de fractura por tensión, debido a que el hidrógeno desempeña una función en algunos casos de ésta y para distinguir la fragilización por hidrógeno de la corrosión de fractura por tensión, es conveniente juzgar los siguientes conceptos:

a) La fractura debido al hidrógeno 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 hidrógeno producida por una alta velocidad de corrosión uniforme como en el decapado, tampoco es corrosión de fractura por tensión porque no se necesita tener un esfuerzo mientras el hidrógeno se produce y la fractura se presenta posteriormente cuando la tensión es aplicada después de la reacción corrosiva con liberación de hidrógeno.

c) Cuando el hidrógeno se produce por corrosión local en una fractura o picadura sobre un metal sometido a esfuerzo de tensión y resulta una propagación en la fractura, entonces sí se considera que la corrosión pertenece al tipo de corrosión de fractura por tensión.

La corrosión por fatiga, es una forma 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 vibración continua.

La corrosión por fatiga, se incrementa naturalmente con la presencia de un medio agresivo, de tal forma que el esfuerzo necesario para producir la corrosión por fatiga, se reduce en algunas ocasiones hasta la mitad del necesario, para producir la falla en aire seco (figura No. 3 l).

Los métodos para evitar la corrosión por fatiga, necesitan prevenir la fractura producida por ésta desde el principio, ya que es muy difícil detener la propagación de las fracturas, una vez que se inician.

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 medidas pertinentes que permitan establecer los métodos correctivos para atenuarla, los cuales son mejor comprendidos si se conoce la teoría de la corrosión.

2.4 Métodos de protección

Para prevenir la corrosión se cuentan con varios métodos como pueden ser la protección catódica, la selección de materiales, los recubrimientos, etc.

De todos los métodos de protección el más sencillo y económico es el uso de una barrera que impida que los elementos de la corrosión se unan.

3. Desarrollo del tema

3.1 Descripción de la Planta

La planta de separación de líquidos se encuentra ubicada en la localidad de Las Malvinas, distante aproximadamente a 50 Km de los pozos, aproximadamente a 500 Km al este de la ciudad de Lima, en una región de la selva amazónica conocida como Bajo Urubamba.

La planta Malvinas se encuentra dividida por áreas las cuales son:

  • Area 310: Slug Catcher, aquí hace su ingreso el gas proveniente de los pozos San Martín y Cashiriari
  • Area 340 Estabilización, se acondiciona al gas antes de su ingreso a criogenica
  • Area 360 Criogenica
  • Area 370 Turbocompresore de 2 etapas, que son 2 para comprimir el gas, que será bombeado desde la estación de bombeo de TGP
  • Area 380 Aeroenfriadores, enfrian el gas para comprimirlo en 2 etapas
  • Area 410 Hot Oil, aquí el aceite es calentado para luego transferir su calor a toda la planta

En esta planta podemos identificar varias cañerías aéreas, los cuales se encontraran a diferentes temperaturas de trabajo, agrupándose 2 esquemas de pintura.

Esquema 1

temperatura menores de 90º

Esquema 6

temperatura mayores de 90º

En el esquema 1 encontramos cañerías que transportan gas natural, gas licuado, nafta, solventes, gas-oil, aceites lubricantes, anticongelantes, agua fría, agua caliente, agua para incendio, vapor de agua, aire comprimido, etano, propano, butano.

En el esquema 6 encontramos aceite caliente que recorre toda la planta y retorna al área 410 Hot Oil donde entra a los quemadores para su calentamiento, dichos quemadores funcionan con gas natural.

3.2 Selección del método de protección

El método seleccionado es el de aplicación de recubrimientos protectores, mediante la aplicación de 2 capas.

Para el esquema 1, el sistema seleccionado es:

Primera capa: epoxico

Segunda capa: poliuretano

Para el esquema 6 el sistema seleccionado es:

Primera capa: zinc

Segunda capa: aluminio

La secuencia de actividades para cualquiera de los 2 esquemas la podemos dividir en 2 etapas:

  • Preparación de la superficie y aplicación de la primera capa del recubrimiento
  • Resane y aplicación de la segunda capa del recubrimiento

Como observamos vamos a aplicar 2 capas de recubrimiento, el cual depende del esquema seleccionado. La preparación de la superficie y aplicación de la primer capa de recubrimiento será realizado en las cañerías vírgenes que lleguen al galpón, luego estas se montan en planta con el daño sobre estas debido a choques, caídas, fricción debido al montaje. Luego viene la segunda etapa que es el resane o curado de las cañerías y la aplicación de la capa de acabado.

En la siguiente tabla observamos el nombre de cada capa de recubrimiento según los esquemas que maneja la planta y el sistema de pintura seleccionado.

Nº capa

Sistema

Nombre pintura

Preparación Superficie

ESQUEMA 1

Primera capa

Epoxico

Sigma CM Miocoat

1-2 mils

SSPC-SP6

Segunda capa

Poliuretano

Sigmadur Gloss

ESQUEM 6

Primera capa

Zinc

Sigma Tornusil

2-3 mils

SSPC-SP10

Segunda capa

Aluminio

Sigmather Silicate

Cabe mencionar que un mils se define como la milésima parte de una pulgada: 1 mils = 1/1000 pulgada

En la tabla adjunta en la parte superior en la columna Preparación Superficie esta referido al requisito mínimo que deberá quedar la cañería luego del arenado, para la posterior aplicación del primer o primera capa, pudiendo observar un arando comercial para el esquema 1 y un arenado al blanco para el esquema6.

3.3 Preparación de la superficie y aplicación de recubrimientos

Preparación de la superficie

Los métodos de preparación de superficies son las normalizadas por las instituciones SSPC(Steel Structures Painting Council), NACE(National Associatio of Corrosion Engineers) y la SIS(Swedish Institute of Standars)

  1. Se basa en la acción de los solventes, emulsiones o compuestos para lograr la limpieza. Se usa para remover grasa,polvo y otros materiales contaminantes. No se elimina: herrumbre, escamas de óxido, escama de laminación ni residuos de pintura vieja.

  2. Norma SSPC-SP-1 Limpieza con solventes

    Eliminación de oxido, escamas de laminación y pintura suelta con espátulas, piquetas, lijas o cepillos de alambre.

  3. Norma SSPC-SP-2 Limpieza con herramientas manuales
  4. Norma SSPC-SP-3 Limpieza con herramientas mecánicas

Eliminación de óxido, escamas de laminación y pintura suelta, con lijadoras, esmeriles, cepillos mecánicos.

d. Norma SSPC-SP Limpieza con chorro de arena al metal blanco(Norma NACE Nº 1, SIS Sa.3)

Eliminación de todo óxido, escamas de laminación, pinturas y demás materiales extraños visibles, mediante chorro abrasivo(seco o húmedo) de arena o granalla.

e. Norma SSPC-SP-10 Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco(Norma NACE Nº 2, SIS Sa. 2)

Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco, eliminando todo residuo visible de por lo menos 95% del área de cada pulgada cuadrada.

f. Norma SSPC-SP-6 Limpieza con chorro de arena al metal gris comercial(Norma NACE Nº 3, SIS Sa. 2)

Eliminación de todo óxido, escamas de laminación, pintura y demás materiales extraños de por lo menos 2/3 ó 66% de cada pulgada cuadrada. Se acepta sombra suaves en menos de 1/3 ó 33% de cada pulgada cuadrada.

g. Norma SSPC-SP-7 Limpieza con chorro de arena simple(Norma NACE Nº 4, SIS Sa. 1)

Eliminación con chorro de arena de todo material suelto, excepto residuos de escamas de laminación, óxido y pinturas que estén bien adheridas, exponiendo numerosas y uniformemente distribuidas áreas de metal limpio.

Aplicación de recubrimiento

Los métodos de aplicación de recubrimientos son:

  • Brocha
  • Rodillo
  • Spray convenciona
  • Spray sin aire

a. Aplicación de la brocha

Debe fomentarse donde las áreas que van a cubrirse no son sencillas. Para las áreas donde se permite la aplicación, probablemente será necesario que el pintor use además una brocha para cubrir las áreas dificiles, p.ej. los puntos de conexión con pernos, soldaduras, etc. Ete revestimiento es a menudo llamado el evestimiento de faja /strip coat). Cuando se concluye, el revestimiento de faja habrá puesto una capa extra de pintura sobre esas areas que de otro modo no pueden retener un revestimiento aplicado de spray completo, es decir los bordes afilados, etc.

b. Aplicación del rodillo

Aun cuando este método es más rápido que la brocha, particularmente para las áreas grandes, la calidad del trabajo es generalmente inferior al uso de la brocha desde el punto de vista de protección a largo plazo Normalmente, el revestimiento tiende a ser algo más delgado y más poroso debido a las pequeñas cantidades que el rodillo puede depositar en la película.(efecto wicking)

c. Aplicación del spray convencional

El equipo de spray convencional utiliza(en comparación con el spray sin aire) presiones bajas para esparcir pintura atomizada sobre la superficie preparada. A continuación se describe una unidad convencional de spray:

  • La pintura es arrastrada(succionada) por una presión de alrededor de 20 a 60 psi, a la cabeza del spray. Esta cabeza del sray obliga al material a pasar a través de un orificio estrecho donde es entonces mezclado con un flujo dual de aire. La fuerza del aire que entra en la corriente de pintura produce atomización fina del material el cual se sienta suavemente sobre la superficie a ser revestida.

d. Aplicación del spray sin aire

La aplicación sin aire difiere de la convencional en varios aspectos importantes. La cantidad de revestimiento esparcida a la superficie puede ser de hecho muy alta constituyendo una operación rápida en estructuras o cañerías grandes. La pintura se esparse desde un recipiente, después de haber sido succionada a una bomba neumática. Esta bomba es normalmente del tipo de presión operacional.

El pistón de la bomba es impulsado hacia arriba y hacia abajo, extrayendo pintura hacia una cámara de compresión y esparciéndola después a una presión mayor. Normalmente la presión de aire que impulsa la bomba será alrededor de 80 a 100 psi. La fuerza de la pintura que se esparce a través de un orificio estrecho forma una llovizna de gotitas. Este proceso no requiere atomización del aire.

3.4 Procedimientos de preparación de superficie y aplicación de recubrimientos protectores - Esquema 1

3.4.1 Para tuberías vírgenes

Condiciones ambientales para los trabajos

En la ejecución del trabajo se tomarán mediciones de las condiciones ambientales, como: humedad relativa, punto de rocío y temperatura de superficie.

Preparación de superficies

Las cañerías que lleguen al galpón serán arenadas según la Norma SSPC-SP-6 Limpieza con chorro de arena al metal gris comercial.

Aplicación de pintura

Aplicación de una capa de pintura epóxica SIGMA CM MIOCOAT a un espesor de 5 – mils seco, (húmedo en 7 –8 mils) con brocha de metal desnudo.

Evaluación en las etapas de preparación de superficie y aplicación de pintura

En la preparación de la superficie se tendrá especial cuidado que las superficies limpiadas no contengan grasa, polvo, corrosión y otros contaminantes.

3.4.2 Para tuberías montadas

Condiciones ambientales para los trabajos

En la ejecución del trabajo se tomarán mediciones de las condiciones ambientales, como: humedad relativa, punto de rocio y temperatura de superficie.

Preparación de superficies

Las cañerías montadas, se lavarán con agua potable y detergente biodegradable, según norma SSPC-SP, para retirar las adherencias de grasa, polvo, y humedad.

Las zonas con presencia de corrosión serán limpiadas con lija Nº 60 y 80, hasta lograr el metal desnudo, según la norma SSPC-SP2.

Las costuras de soldadura y las zonas con corrosión profunda serán limpiadas con arenado puntual y/o limpieza manual mecánica.

Aplicación de pintura

  • Capa de resane – desmanche

Aplicación de una capa de pintura epóxica SIGMA CM MIOCOAT a un espesor de 5 – mils seco, (húmedo en 7 –8 mils) con brocha de metal desnudo.

  • Capa final de poliuretano

Luego de haber lavado las superficies de las tuberías y haber secado, dichas superficies, se aplicara una capa final de pintura Sigmadur Gloss, a un espesor de 1.5 – 2 mils seco aplicado con pistola de succión, equipo convencional, brocha, rodillo o equipo airless, según sea las necesidades.

Evaluación en las etapas de preparación de superficie y aplicación de pintura.

En la preparación de la superficie se tendrá especial cuidado que las superficies limpiadas no contengan grasa, polvo, corrosión y otros contaminantes.

4. RESULTADOS

4.1 Control de calidad

Condiciones Ambientales

Las condiciones ambientales deberán ser las apropiadas para la preparación de superficies y aplicación de revestimientos, mediante la medición de la temperatura del aire, temperatura del acero, humedad relativa y punto de rocio.

Para realizar la medición de la temperatura del aire, humedad relativa y punto de rocio usaremos un Higrometro de rotación(Whirling Hygrometer)

Para realizar la medición de la temperatura del acero utilizaremos un termometro magnetico(dial thermometer)

Las 2 condiciones necesarias y suficientes para empezar con los trabajos son:

  • La temperatura del acero deberá de estar por lo menos 2 grados encima de la temperatura del punto de rocio.
  • La humedad relativa del medio ambiente deberá ser menor de 85%
  • La temperatura ambiente esta contemplada en la hoja técnica del recubrimiento

Espesor de película húmeda(EPH)

El espesor de película húmeda deberá asegurar que cuando seque, el espesor que el recubrimiento alcance será el estipulado en el diseño.

Para controlar el EPH, se requerirá un calibrador de espesor de película húmeda, el instrumento más común para medir el EPH es el calibrador de peine. Los dos dientes exteriores del peine son de igual longitud mientras que los dientes internos son progresivamente más cortos.

Espesor de película seca(EPS)

Garantiza una adecuada barrera entre la cañería y el medio ambiente para protejerla de la corrosión.

La medición del EPS es de importancia considerable porque:

  • Es el único valor positivo que puede verificarse en cualquier momento después de la aplicación, sin que se dañe el revestimiento.
  • Este valor puede definirse en las especificaciones

La medición del espesor de la película seca normalmente se efectúa usando un calibrador electrónico o magnético, utilizando la norma SSPC-PA2.

Calculo del EPH en función del EPS

Espesor de película seca x 100 = Espesor película húmeda

Sólidos por volumen

ESQUEMA 1

Capa:

Espesor de película seca(mils)

Primera capa

5.0 – 5.5

Segunda capa

1.5 – 2

ESQUEMA 6

Capa:

Espesor de película seca(mils)

Primera capa

3.5 – 4

Segunda capa

1 – 1.5

 

ELCOMETER 456

CALIBRADOR DE EPS ELECTRONICO

 

Humberto Juscamaita Rodríguez

Curso: Tecnología y diagnostico de fallas y reparaciones de elementos de máquinas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

OFICINA DE GRADOS Y TÍTULOS

VI CICLO DE ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS

 

 


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