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www.tecnologiatotal.net KITS AISLANTES PARA PROTECCIÓN CATÓDICA SOPORTE TÉCNICO En la Selección Revisión Julio 2009

www.tecnologiatotal.net GUIA PRACTICA PARA SELECCIÓN DE COMPONENTES de Kits Aislantes en Sistemas de Protección Catódica C O N D I C I O N C O M P O N E N T E Empaque Arandela Manguito Sellabilidad / Compresibilidad / Permeabilidad Resistencia Química al fluido de proceso Presión de Operación < Presión OC Máxima Temperatura de Operación < Temperatura OC Máxima PxT de Operación < PxT OC Máxima Dielectricidad Suficiente Estabilidad Dimensional bajo esfuerzos de Compresión Elongación Superior al Material de Pernos Disponibilidad Comercial Mantenibilidad Seleccionados los materiales de los componentes: La Máxima Presión de Operación Continua del Kit Aislante será la del Empaque, La Máxima Temperatura de Operación Continua del Kit Aislante será la menor entre los materiales de los tres componentes La Dielectricidad del Kit Aislante será la menor entre los materiales de los tres componentes. Rutina Básica de Control de Montaje VERIFICAR CORRESPONDENCIA DE ANSI Y NPS DE BRIDAS Y KIT REVISAR CANTIDAD E INTEGRIDAD DE COMPONENTES DEL KIT DEFINIR LOS NIVELES DE TORQUE A APLICAR SEGÚN ANSI Y NPS RETIRAR MATERIAL PARTICULADO DE AGUJEROS DE BRIDAS INSPECCIONAR ESTADO DE CARA FRONTAL DE BRIDAS VERIFICAR INGRESO DE MANGUITOS EN PERNOS Y AGUJEROS DE BRIDAS APLICAR EL PROCEDIMIENTO DE APLICACION GRADUAL DE TORQUE DE LA JUNTA EVALUAR DISCONTINUIDAD ENTRE BRIDAS Y DIFERENCIAL DE POTENCIALES DE PROTECCION

Influencia del Proceso de Manufactura en el Desempeño de Componentes No-Metálicos de juntas de sello y/o Aislantes Resina Fenólica Reforzada Troquelada NonAsbestos Manufacturado en Troquel Abierto NonAsbestos Manufacturado en Troquel Sellado NonAsbestos y Resina Fenólica reforzada con Tejido de Algodón Manufacturados mediante Corte INFLUENCIA DEL PROCESO DE FABRICACION EN EL DESEMPEÑO Nivel de Afectación según el tipo de Proceso VARIABLE AFECTADA TROQUELADO en el Contorno Perimetral Cortado Troquel Abierto Troquel Sellado Permeabilidad al vapor de agua y O2 Severo Moderado Muy Leve Creep Relaxation Severo Moderado Nulo Compresibilidad Severo Moderado Nulo Compactado de Fibras Severo Leve Muy Leve Uniformidad Diametral Moderado Leve Nulo Cracking Laminado Severo Nulo Nulo Contaminación al fluido de proceso Severo Moderado Incipiente www.tecnologiatotal.net EL GRADO DE AFECTACION en el desempeño de componentes cuya función sea Sello Hidráulico y/o Aislamiento Eléctrico AUMENTA, con el Diámetro, la Temperatura y la Presión del Sistema Operacional

GUIA RAPIDA DE SELECCIÓN DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO PARA BRIDAS ANSI / ASA TIPOS FF y RF Pasos Previos REFERENCIA DE KIT AISLANTE CONDICIONES OPERACIONALES FLUIDOS Temperatura Presión Uso No Recomendado ( F) (psig) Factor PXT (psig - F) Consideraciones www.tecnologiatotal.net

PARALELO ENTRE KITS AISLANTES Según material de Empaque Non Asbesto Características Básicas CARACTERISTICA NORMA LAMONS L 430 TEADIT NA 1002 GARLOCK BG 3000 Resistencia a la Tensión (psi) ASTM F152 1500 1850 2250 Pérdida de Torque (Creep Relaxation) ASTM F38 25 % 28 % 21 % Presión límite normal PLN (psi) Indicado por Fabricante 550 735 1000 Temperatura límite normal - TLN (ºF) Indicado por fabricante 350 460 400 P x T (Psig x ºF) Para espesor 1/16 (0.4375 PLN x TLN) P x T (Psig x ºF) Para espesor 1/8 (0.3125 PLN x TLN) Nivel PxT tope a partir del cual, el uso requiere previa aprobación del fabricante. Nivel PxT tope a partir del cual, el uso requiere previa aprobación del fabricante. 84200 147900 175000 60150 105700 125000 Aplicabilidad Práctica del Paralelo CLASE BRIDA ANSI B 16.5 Presión máxima de operación (psi) @ 54ºC FACTOR DE SEGURIDAD OPERACIONAL TEADIT NA1002 LAMONS L430 GARLOCK 3000 150 295 1.13 2.35 3.38 300 660 < 1.0 1.09 1.51 Referencia Paralelo basado en el material del empaque, por ser el componente crítico del kit de aislamiento. Definiciones Presión y Temperatura límite normal: Niveles máximos permisibles de uso, que no requieren consulta previa con la Ingeniería del fabricante. Criterios de selección del material del empaque El material del empaque debe satisfacer la resistencia química al medio de operación, y cumplir los tres chequeos de admisibilidad PASA NO PASA, de la presión, la temperatura y el factor PxT. Consideraciones de Uso Los ensayos de laboratorio están basados en láminas de espesor 1/16. El aumento de espesor de lámina (1/8 ) reduce el factor PxT. Temperatura máxima superficial del acero al carbono en clima tropical generada por la radicación solar: 54ºC Para exposición atmosférica, el material de los manguitos y arandelas aislantes se selecciona a partir de la mayor temperatura, entre la de operación y 54ºC. Factor de seguridad operacional El material de los empaques está diseñado conceptualmente para ser deformado elasto-plasticamente y rellenar las irregularidades y perfil de rugosidad de las caras de las bridas, para ejercer su función de sello hidráulico, bajo unas condiciones de presión, temperatura y tipo de fluido. El factor de seguridad operacional le permite al material asimilar condiciones anómalas relacionadas con: Sobretorques en el montaje, Desalineamientos radiales y/o axiales de las bridas, vibraciones mecánicas del sistema, ciclos térmicos y/o cambios graduales de la presión del sistema. www.tecnologiatotal.net

www.tecnologiatotal.net KITS AISLANTES PARA PROTECCIÓN CATÓDICA SOPORTE TÉCNICO En el Montaje Revisión Julio 2009

Antes de instalar un nuevo empaque Verifique la correspondencia del NPS y Clase de la brida y el nuevo empaque. Retire el empaque viejo y remueva de ls caras de las bridas el residuo de empaque y material particulado. Limpie la cara frontal de las bridas e inspeccione su condición mecánica, calidad de acabado superficial y paralelismo. Utilice el empaque de menor espesor posible, sin embargo, en superficies alabeadas, dobladas, inclinadas, con imperfecciones o que presenten picaduras por corrosión, se requieren empaques de mayor espesor. Como regla práctica utilice empaques de 0.8 a 1.6 mm de espesor para bridas nuevas, y de 3.2 a 6.4 mm para desgastadas. Siempre que sea posible utilice empaques tipo Ring (RF). Los empaques tipo Full Face por su mayor área superficiall, requieren una mayor carga de compresión para su asentamiento. No instale dos empaques superpuestos, porque sus entrecaras es lisa y por ende, inadecuada para lograr un sello adecuado. No martille la lámina sobre la brida para confeccionar el empaque. Inspeccione y limpie cada perno, tuerca y arandela a instalar, sustituyendo aquellos que presenten daños mecánicos y/o por corrosión irreparables. Una vez haya culminado la limpieza e inspección, utilice antiadherentes tipo seco. El talco es el mejor, aunque el grafito y la mica también pueden ser utilizados. No use antiadherentes base metálica, ya que las partículas pueden acumularse en las imperfecciones superficiales y crearía una superficie en la brida demasiado lisa para obtener un eficaz sello hidráulico. Instalando el nuevo empaque Verifique que el diámetro interior del empaque es mayor que el de la brida, a fin de evitar obstrucción del fluido pre y post compresión. Confirme que los pernos, arandelas y tuercas cooresponden a la especificación. Lubrique todas las áreas de contacto de las roscas y las caras de las tuercas. Las arandelas planas, asegurarán una fuerza inicial correcta y uniforme. En bridas FF y RF, instale inicialmente los pernos flojos en la parte inferior para facilitar el centrado del empaque. Centre el nuevo empaque, y realice el apriete tal y como se presenta a continuación. Instale y apriete manualmente todos los pernos. Establezca el valor del torque medio recomendado, según el material del empaque. Aplique el 40% del torque medio a todos los pernos, en forma cruzada, como se esquematiza en la parte inferior. Aplique el 70% del torque medio a todos los pernos siguiendo el proceso anterior. Aplique el 100% del torque medio a todos los pernos, según los pocesos anteriores. Siempre que sea posible, reajuste los pernos 12 a 24 horas después de haber reiniciado la operación el sistema, puesto que en Ese lapso se logra el relajamiento de la junta para la mayoría de los materiales de empaquetaduras de bridas. Nunca utilice productos anti-adherentes de tipo líquido, de base metálica, ni lubricantes en los empaques, en virtud a que pueden inducir fallas prematuras en su desempeño. SECUENCIA CORRECTA DE AJUSTE DE BRIDA www.tecnologiatotal.net

EVENTUAL DIFICULTAD EN EL MONTAJE DE MANGUITOS Control Preliminar El diámetro exterior del manguito debe ser menor al diámetro del agujero de la brida, y su diámetro interior mayor al exterior del perno. Bridas Desalineadas La existencia entre las bridas a aislar, de una desalineación radial, axial o falta de paralelismo mayor a 1.12 referenciados en una pulgada de longitud del manguito a instalar, impide introducirlo en su totalidad en el anular entre el perno y los agujeros de las bridas. El grado de dificultad para el montaje del manguito bajo esta circunstancia, aumenta con su diámetro y longitud, y genera esfuerzos de torsión. Bajo esta condición, una medida contingente consiste en cortar el manguito a una longitud que cubra el agujero de una de las bridas. Preferiblemente en la brida opuesta, debe colocarse el otro segmento del manguito cortado, para mitigar el esfuerzo de flexión sobre el segmento instalado, en el cual recaerá la función de aislamiento. Consideraciones El sistema estará completamente aislado, si se incorpora en la totalidad de los agujeros de una de las bridas, un manguito o segmento que cubra la longitud del agujero de la brida. La incorporación de la totalidad de aislamiento del manguito, así sea en dos segmentos, evita que el sector del mango que quede actuando como aislamiento primario, sea sometido a una carga de flexión excéntrica, que incida en la reducción del desempeño del sistema aislado. Tenga presente que la condición de desalineación y/o un insuficiente paralelismo en las bridas, induce esfuerzos combinados de flexión y compresión en el empaque, los manguitos y las arandelas, que afectarán el nivel de desempeño del sistema, y que se manifestarán como no-conformidades durante las pruebas hidrostáticas, los ensayos de potenciales para verificar la eficacia del aislamiento eléctrico y/o en la operación normal de servicio de la junta bridada. Los procesos de alineación forzada o post-montaje de las bridas, mediante guías y/o tensores, permaneciendo en la zona elástica de los materiales de las bridas, tuberías o válvulas a las que estén acopladas, es una medida temporal que no mitiga en lo absoluto, la incidencia nociva sobre los componentes no-metálicos de los kits de aislamiento eléctrico para bridas. www.tecnologiatotal.net

KITS DE AISLAMIENTO ELECTRICO RECOMENDACIONES PARA SELECCION Y MONTAJE SELECCION DE LOS MATERIALES DEL KIT AISLANTE. El material de las arandelas aislantes y los manguitos debe seleccionarse teniendo en cuenta: 1) Temperatura superficial de la brida en condiciones de operación normal, 2) Resistencia a la intemperie y 3) Nivel dieléctrico. El material del empaque debe seleccionarse teniendo en cuenta: 1) Temperatura de operación del fluido, 2) Composición química / tipo genérico de fluido, 3) Capacidad de sellado hidráulico, 4) Nivel dieléctrico y 5) Presión de Operación. FUNCIONALIDAD DE LOS COMPONENTES DEL KIT AISLANTE. ARANDELA METALICA. Use doble juego (uno por brida) con revestimiento galvanizado. Su función básica es lograr un asentamiento y apriete uniforme de la arandela aislante para evitar esfuerzos puntuales sobre el empaque. ARANDELA AISLANTE. Use doble juego (uno por brida) en material de alta resistencia a la compresión, alta capacidad de deformación elastoplástica y resistencia térmica en seco 1.2 veces superior a la temperatura superficial de la brida. Su función básica es lograr aislamiento eléctrico entre la cara de la brida y cada tuerca. ARANDELA SUPLEMENTARIA. Use juego sencillo (en una sola brida) ó preferiblemente doble juego (en ambas bridas) en material de menor resistencia a la compresión y mayor capacidad de deformación elastoplástica que la arandela aislante. Su función es proteger mecánicamente y evitar el fisuramiento interno o la rotura de la arandela aislante mediante la absorción de sobre-esfuerzos por cargas excéntricas en bridas desalineadas o por sobretorques al momento del apriete. MANGUITOS. Use juego sencillo (uno por cada perno). Debe poseer moderada capacidad de deformación elasto-plástica y resistencia térmica en seco 1.1 veces superior a la temperatura superficial de los pernos. Es muy importante disponer de material con alta capacidad de flexibilidad o elongación, a fin que absorba los desplazamientos normales en el proceso de restauración de la operación de la tubería o del sistema aislado. Su función básica es aislar eléctricamente el cuerpo del perno en los puntos de apoyo de los agujeros de las bridas. EMPAQUE. Es el componente crítico por su función dual sello - aislamiento. Use uno por junta a aislar tipo E (Full Face) ó tipo F (Flat Ring), según el tipo, vida de servicio y condición de la brida que disponga y sus expectativas de aislamiento. El material debe poseer alta capacidad de sellado hidráulico y resistencia químico-térmica a las condiciones operacionales y composición del fluido. Su resistencia térmica debe ser 1.3 veces la temperatura de operación normal del fluido. Lea cuidadosamente las recomendaciones de instalación de los empaques para bridas ANSI. EN EL MONTAJE. Verifique que: 1) El diámetro y ANSI corresponden al kit disponible, 2) La cantidad e integridad adecuada de los componentes, 3) Potenciales aguas arriba y abajo de la brida, y la resistencia eléctrica si dispone de un LCR, 4) La longitud de los pernos debe poder alojar el paquete de arandelas, garantizando que el 100% de los hilos de la tuerca queden acoplados, 5) Retire productos de corrosión y material sólido particulado de los agujeros de las bridas, 6) Aplique grasa suavemente en los agujeros de las bridas y 7) Verifique que los pernos entran con ligera tolerancia en los manguitos y éstos a su vez en los agujeros de las bridas. Una vez instalado el kit y ajustada la brida, mida el potencial para reafirmar el aislamiento deseado. No olvide que cargas excéntricas y sobretorques necesarios debido a desalineamientos, requieren la instalación de arandelas suplementarias para evitar rotura o agrietamientos en las arandelas aislantes. Arandela Metálica Arandela Aislante Arandela Suplementaria Empaque (tipo E) Manguito www.tecnologiatotal.net

www.tecnologiatotal.net KITS AISLANTES PARA PROTECCIÓN CATÓDICA SOPORTE TÉCNICO Aspectos Conexos Revisión Julio 2009

MEDIDAS DE CONTINGENCIA Uso de Empaque RF ó FF en Bridas RTJ El principio físico de sello hidráulico en las Bridas Conceptualización Tipo RTJ y el de los Tipos RF ó FF es completamente diferente, por lo cual el intercambio de empaques no es recomendable y tendrá fuerte influencia en la confiabilidad y estabilidad del sello del sistema. No obstante, ante situaciones de fuerza mayor, un empaque plano tipo RF ó FF podría ser instalado en una brida tipo RTJ, siempre y cuando se observen algunas consideraciones. Consideraciones El material del empaque plano RF ó FF, debe tener resistencia química al fluido de proceso o transportado, mayor valor de temperatura de operación continua que la temperatura de operación del sistema, mayor valor de presión de operación continua que la presión de operación del sistema, y mayor valor del factor PxT que el producto PxT de las condiciones operacionales del sistema. Al instalar un empaque RF, el área neta de contacto de una brida tipo RTJ (indicadas) es menor que la de una brida tipo RF, por tanto, el momento de inercia en el empaque al efecto de la fuerza de flexión de la componente radial de la presión de operación, será menor, y ello deberá ser compensado con un mayor torque de apriete o preferiblemente, con un material de alta compresibilidad. Generar un perfil de anclaje o rugosidad en las superficies de contacto (indicadas) mediante un proceso de limpieza mecánica manal con lijado o limado suave, y el retiro de los productos de corrosión y material particulado de las caras de las bridas, ayudarán a aumentar la fuerza de adherencia del material del empaque deformado a la superficie de las bridas, y ello redundará en un mayor sello hidráulico. Instalar un material de respaldo en la ranura de las bridas, reducirá el efecto nocivo de las cargas cortantes que actuarán en los bordes perimetrales sobre el empaque al momento de apretarlo. Aunque esta consideración no aumentará la eficiencia de sellado, evitará que las cargas de corte generen fisuras radiales y cargas de desprendimiento axiales, que reducirán la integridad del empaque. La distancia de separación entre las caras de las bridas, debe ser verificada en el montaje, según el NPS y la Clase de la brida, para establecer el mínimo espesor del empaque RF ó FF a utilizar. Tenga en cuenta que no deben ser superpuestos dos o mas empaques, por cuanto la intercara entre ellos tendrá una eficiencia de sello insuficiente, y que el espesor final del empaque post-compresión, será menor que el nominal, según su compresibilidad. www.tecnologiatotal.net

OPCIONES GENERICAS DE EMPAQUES para Bridas FF y RF LOS EFECTOS DE PANDEO Y DESENRROLLAMIENTO DE LOS EMPAQUES ESPIROTALICOS PARA BRIDAS, además de disminuir la eficacia de sellado hidráulico, ocasionan caídas de presión y cambios en la dinámica del fluido, que facilitan la existencia de fenómenos de corrosión interior, adicionales a los contemplados en el diseño, y con diferente grado de severidad, según la composición química del fluido de proceso o transportado. LOS EMPAQUES PARA BRIDAS CONSTRUIDOS A PARTIR DE LAMINAS COMPRIMIDAS NO-METALICAS GARANTIZAN LA FUNCION DUAL DE SELLADO HIDRAULICO Y AISLAMIENTO ELECTRICO, controlando la corrosión interior por efecto del par galvanico, al ser acoplados elementos bridados nuevos en bridas usadas y/o componentes bridados de diferente material entre sí. Se dispone de un amplio espectro de materiales no-metálicos con diferentes habilidades de resistencia química, mecánica y térmica para múltiples aplicaciones. Cuando la temperatura del fluido es inferior a 290ºC, la presion de operación inferior a 1200 psi, y el fluido de proceso diferente a vapor sobrecalentado, solventes aromáticos o ácidos orgánicos o inorgánicos, hay una alta disponibilidad comercial que garantiza una mayor ventaja para lograr un sellado adecuado y generar control de corrosion interior de los componentes bridados, utilizar empaques para bridas de láminas comprimidas libres de asbestos que empaques espirotálicos.

www.tecnologiatotal.net OPCIONES GENERICAS DE EMPAQUES para Bridas FF y RF CONDICION Espirotálicos No-Metálicos LA BRIDA SE CONVIERTE EN ANODO DEL EMPAQUE Facilita un par galvánico entre el material del empaque y el material de la brida, convirtiendo a la brida en ánodo del componente metálico del empaque (acero al carbono vs acero inoxidable). EL NUEVO COMPONENTE BRIDADO SE CONVIERTE EN ANODO DEL SISTEMA Facilita un par galvánico entre una nueva brida, válvula o sistema de control, y el resto de la estructura existente, convirtiendo a la nueva brida, nueva válvula o nuevo sistema de control bridado, en el ánodo de toda la estructura existente (acero al carbono nuevo y/o metales no-ferrosos vs acero al carbono usado). EL EMPAQUE SE DEFORMA PLASTICAMENTE Y NO GENERA UN SELLADO SIMETRICO Se genera pandeo en el empaque al momento de aplicar los torques de apriete, con la consecuente probabilidad que el torque de apriete puede llegar al valor máximo y aún existir fuga de fluido. EL EMPAQUE PIERDE INTEGRALIDAD Y MODIFICA LA DINAMICA DEL FLUIDO Se presenta desenrrollamiento del empaque al momento de aplicar los torques de apriete y/o por efectos de acoples inadecuados entre el espiral y la arandela soporte. Este desenrollamiento, al menos en la parte nometalica de la espira, puede ocasionar desprendimentos de masa que contaminarán el fluido, adicionalmente a la pérdida de presión y modificación de la condición hidrodinámica del fluido de proceso, ocasionado por la presencia en el área de flujo de segmentos metálicos de la espira (reducción del área efectiva de flujo). PROBABILIDAD DE REUTILIZACION Es reutilizable para contingencias en el mantenimiento, siempre que se haya instalado en forma adecuada. HABILIDAD Y FACILIDAD PARA APLICACIONES ALTERNAS Con la inclusión de aditamentos adicionales puede aislarse eléctricamente un sector bridado de otro, para efectos de manejo de señales, de seguridad a descargas eléctricas, para monitoreo sectorizado de corrosión interior y/o exterior, y para garantizar el confinamiento de corriente impresa o de eficacia en sistemas galvánicos de protección, en un sector bridado determinado. SI SI SI SI NO NO NO NO NO NO SI SI

Evidencia de Falla Causal Probable Recomendación Material con Apariencia Rígida, Reblandecida o Pegajosa. Con decoloración, Ampollamiento o Delaminación entre capas Baja Resistencia Química Resistencia Térmica Insuficiente Baja Resistencia a Ciclos Térmicos Re-especificar el material del Empaque Empaque con Huella de compresión desigual en su ancho y/o profundidad, de tipo sectorizada o intercalada, con falla de tipo gradual o intempestiva Deterioro mecánico Generalizado o Localizado de la cara de la brida Vibraciones Mecánicas Bridas Desalineadas Deficiencia en Flexibilidad de Líneas Deficiencia en soportería de equipos de proceso conexos Re-especificar espesor y material del Empaque Evaluar nivel de vibraciones Chequear flexibilidad del Sistema Alinear o Cambiar la(s) brida(s) Verificar funcionalidad e Integridad de la soportería Fuga de fluido en la junta bridada Presión del fluido mayor a la fuerza de compresión de pernos Torque Diferencial en apriete de los pernos Rosca de pernos y/o de tuercas con alta fricción Pernos y/o tuercas de diferente material ó integridad Revisar y corregir el torque y secuencia de apriete de los pernos Lubricar pernos y tuercas para reducir la fricción Revisar material e integridad de pernos y tuercas Cuarteamientos o Fisuramientos en el Empaque Torque de apriete en los pernos superior al máximo permisible del material del empaque Presión de operación superior a la máxima permisible del material Re-especificar el material del Empaque www.tecnologiatotal.net