UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACION DE INGENIERA MECNICA DISEO E INSTALACIN DE AISLANTE TRMICO EN TUBERAS Y EQUIPOS Por: Ciro Limone Torres INFORME DE PASANTA Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar al ttulo de Ingeniero Mecnico Sartenejas, Marzo de 2012 UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIN DE INGENIERA MECNICA DISEO E INSTALACIN DE AISLANTE TRMICO EN TUBERAS Y EQUIPOS Por: Ciro Limone Torres Realizado con la Asesora de: Tutor Acadmico: Prof. Mara Gabriela Gmez Tutor Industrial: Ing. Thais Mesones INFORME DE PASANTA Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar como requisito parcial para optar al ttulo de Ingeniero Mecnico Sartenejas, Marzo de 2012 iii RESUMEN Enelpresentetrabajosedefiniunametodologadediseoparasistemasdeaislamiento trmicoparaEmpresasY&V,debidoaqueenlaactualidaddesarrollanproyectosingenieriles dondelossistemasaislantesjueganunimportanterol,bienconelfindeconservarelcalorde para el proceso as como para la proteccin de personal que all labora. Asimismo, se suministr informacinsobrealgunosconocimientosbsicosydedetalleenestarea.Lametodologa consistienelaborarunahojadeclculoenExcelquecumplieraconlanormaASTMC-680 paraelestudiodediferentesequiposdelaPlantadeFertilizantesdelComplejodeMorn levantada por Empresas Y&V, la cual fue validada con valores reales. Para los casos estudiados, seencontrquelatemperaturasuperficialesindependientedelaemisividadparaespesores mayoresde0,35m,mientrasqueseapreciunatendenciaconstanteconlatemperaturadel ambiente a partir del mismo espesor de aislante anterior.En relacin al flujo de calor se encontr quesecomportasincambiossignificativosalvariarlavelocidaddelvientoylaemisividad. Tambinenestetrabajosedesarrollunaguadeinstalacin,lacualcontienelosdistintos materiales aislantes, procedimientos de instalacin y sujecin, as como recomendaciones para su manejodurantelasdiferentesetapasenlaseleccineinstalacin.Productodeesteestudio,se hallquedelostresmaterialesusadoscomnmentecomoaislantesestudiados(lanamineral, fibra devidrioysilicato de calcio) se recomiendalalanamineral por: su alto desempeo enlos sistemasdeaislamientotrmicodealtastemperaturas,fcilmanejoeinstalacin,noesnocivo para la salud humana, su durabilidad es de 15 aos y no es un material combustible. PALABRAS CLAVES: Aislamiento, transferencia de calor, ASTM C-680. iv DEDICATORIA Amispadres,pilaresenmivida,porhabermebrindadounavidallenadefelicidad dndome su amor, apoyo y comprensin en todo momento. A mis hermanos, ejemplos en mi vida, por estar en cada instante de mi vida cuidndome y guindome. A mi futuro, como inicio de una nueva etapa en mi vida. v AGRADECIMIENTOS A Dios, por bendecirme con una vida llena de amor, amistad y salud. Amispadres,ArelisyCiro,portodaslascosasmaravillosasquemehanenseadoy otorgado a lo largo de mi vida. A mi familia, por acompaarme y compartir en todas las etapas de mi vida. Amisamigosycompaerosquienesmebrindaronsuamistadyapoyo,conquienes compart largas horas de estudio, risas y momentos inolvidables. A mis profesores, Mara G. Gmez y Aurelio Stammitti, por su amistad, confianza,gua y enseanza recibida durante la realizacin de mis proyectos. AlaUniversidadSimnBolvar,porhabersidomicasadeestudioymehadadola formacin profesional. AmiTutoraIndustrial,ThaisMesones,porsuvaliosacolaboracinydisposicin,por guiarme y transmitirme sus conocimientos a lo largo del proyecto. A Empresas Y&V, por su aceptacin y brindarme la oportunidad de realizar este proyecto. vi NDICE GENERAL RESUMEN..................................................................................................................................iii DEDICATORIA.........................................................................................................................iv AGRADECIMIENTOS..............................................................................................................v INTRODUCCIN......................................................................................................................1 CAPITULO 1. LA EMPRESA..3 1.1. Empresas Y&V....................................................................................................................3 1.2. Compaas que la conforman...............................................................................................4 1.2.1. Y&V Ingeniera y Construccin.......................................................................................4 1.2.2. Y&V Construccin y Montaje..........................................................................................5 1.2.3. Y&V Operacin y Mantenimiento....................................................................................5 1.2.4. Y&V Ecoproyectos...........................................................................................................5 1.3. Misin, Visin y Valores de la Organizacin......................................................................5 1.3.1. Misin...............................................................................................................................6 1.3.2. Visin...............................................................................................................................6 1.3.3. Valores..............................................................................................................................6 1.4. Sistema de Calidad...............................................................................................................6 CAPITULO 2. FUNDAMENTOS TERICOS.8 2.1. Transferencia de Calor.........................................................................................................8 2.1.1. Conduccin.......................................................................................................................8 2.1.2. Conveccin........................................................................................................................9 2.1.3. Radiacin..........................................................................................................................12 2.2.Resistencia Trmica............................................................................................................14 2.3. Pared Compuesta..........................14 2.4. Aislamiento Trmico............................................................................................................15 2.4.1. Materiales aislantes...........................................................................................................16 2.4.2. Enchaquetado....................................................................................................................21 2.4.3. Sujecin.............................................................................................................................23 2.4.4. Recubrimiento...................................................................................................................23 2.4.5. Barreras de vapor..............................................................................................................23 CAPITULO 3. METODOLOGIA..25 3.1. Estimacin del Espesor del Aislante................................................................................26 3.2. Anlisis de Sensibilidad.......................................................................................................28 vii 3.3. Estudio de Diferentes Casos Trmicos................................................................................28 3.4. Seleccin de Materiales Aislantes y de Sujecin.................................................................29 3.5. Estudio de Permisibilidad en la Norma PDVSA.................................................................29 3.6. Visita a la Planta de Fertilizantes.........................................................................................30 3.7. Gua de Seleccin e Instalacin de Sistemas de Aislamientos....................30 CAPITULO 4. MATERIALES AISLANTES31 4.1. Lana Mineral........................31 4.2. Silicato de Calcio.............................32 4.3. Fibra de Vidrio.........................33 CAPITULO 5. RESULTADOS..34 5.1. Hoja de Clculo....................................................................................................................34 5.2. Anlisis de Sensibilidad.......................................................................................................36 5.2.1. Emisividad........................................................................................................................36 5.2.2 Temperatura ambiental......................................................................................................39 5.2.3. Velocidad del viento.........................................................................................................40 5.3. Estudio de Diferentes Casos Trmicos................................................................................42 5.4. Estudio de permisibilidad en la norma PDVSA...................................................................44 5.5. Visita a la Planta de Fertilizantes.........................45 5.6. Gua de Seleccin e Instalacin de Sistemas de Aislamientos................45 CONCLUSIONES......................................................................................................................46 RECOMENDACIONES.............................................................................................................47 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.......................................................................................48 ANEXO A..................................................................................................................................50 ANEXO B...................................................................................................................................54 ANEXO C...................................................................................................................................60 ANEXO D...................................................................................................................................65 ANEXO E...................................................................................................................................71 ANEXO F...................................................................................................................................76 ANEXO G..................................................................................................................................83 viii NDICE DE TABLAS Tabla 4.1 Casos trmicos.....................................................................................................................42 Tabla 4.2 Espesores recomendados por la norma PDVSA...................................................................43 Tabla 4.3 Espesores calculados por lmite en prdida de calor (norma PEMEX)................................44 Tabla C.1 Valores de emisividad de algunos materiales.......................................................................62 Tabla F.1 Recomendacin de espesor para silicato de calcio................................................................77 Tabla F.2 Recomendacin de espesor para lana mineral.......................................................................78 Tabla F.3 Recomendacin de espesor para fibra de vidrio....................................................................79 Tabla F.4 Recomendacin de espesor para silicato de calcio................................................................80 Tabla F.5 Recomendacin de espesor para lana mineral.......................................................................81 Tabla F.6 Recomendacin de espesor para fibra de vidrio....................................................................82 Tabla G.1 Recomendacin de permisibilidad........................................................................................84 ix NDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Compaas integrantes de Empresas Y&V..........................................................................4 Figura 2.1. Mecanismos de transferencia de calor................................................................................13 Figura 2.2. Grafica de costos en funcin del espesor del aislamiento...................................................17 Figura 2.3. Diferentes presentaciones del aislamiento..........................................................................18 Figura 2.4. Enchaquetado metlico.......................................................................................................22 Figura 3.1. Algoritmo de clculo..........................................................................................................26 Figura 3.2. Representacin del circuito termodinmico........................................................................27 Figura 5.1. Vista del programa..............................................................................................................34 Figura 5.2. Tabla de resultados.............................................................................................................35 Figura 5.3. Curvas de temperatura y calor transferido en funcin del espesor de aislamiento..............36 Figura 5.4. Anlisis de sensibilidad en curva de temperatura variando la emisividad...........................37 Figura 5.5. Anlisis de sensibilidad en curva de transferencia de calor variando la emisividad...........38 Figura 5.6. Comportamiento del flujo de calor para diferentes valores de emisividad. Intervalo de espesor de aislante entre 0,00 y 0,03 m.................................................................................................38 Figura 5.7. Anlisis de sensibilidad en curva de temperatura variando la temperatura ambiental........39 Figura 5.8. Anlisis de sensibilidad en curva de transferencia de calor variando la temperatura ambiental...............................................................................................................................................40 Figura 5.9. Anlisis de sensibilidad en curva de temperatura variando la velocidad del viento............41 Figura 5.10. Anlisis de sensibilidad en curva de transferencia de calor variando la velocidad del viento....................................................................................................................................................41 Figura 5.11. Tabla de permisividad......................................................................................................45 Figura A.1. Hebilla...................................................................................................................... ..........51 Figura A.2. Tornillos con sellos.............................................................................................................51 Figura A.3. Gua para cortar el aluminio...............................................................................................51 Figura A.4. Chaqueta de aluminio.........................................................................................................52 Figura A.5. Codo hecho de silicato de calcio.........................................................................................52 Figura A.6. Silicato de calcio............................................................................................... ..................52 Figura A.7. Mquina para cortar el silicato de calcio............................................................................53 Figura A.8. Lana mineral..................................................................................................... ..................53 Figura B.1. Dimensiones del equipo.....................................................................................................55 Figura B.2. Conductividad trmica del aislamiento de lana mineral.....................................................55 Figura B.3. Sistema equivalente de resistencia......................................................................................56 x Figura C.1. Vista del programa..............................................................................................................61 Figura C.2. Esquema de la tabla de resultados................................................................................ ......63 Figura C.4. Ejemplo de la hoja de clculo.............................................................................................64 Figura D.1. Detalle de la junta de expansin.........................................................................................69 Figura E.1. Detalle de aislamiento para tubera.....................................................................................73 Figura E.2. Detalle de aislamiento para brida........................................................................................74 Figura E.3. Detalle de aislamiento para vlvula.............................................................................. .......74 Figura E.4. Detalle de aislamiento para boca de visita..........................................................................75 xi LISTA DE SMBOLOS Area de superficie, m2 CpCalor especfico a presin constante, J/kg K hCoeficiente de transferencia de calor por conveccin, W/m2 K kConductividad trmica, W/m K LLongitud caracterstica, m mFlujo msico, kg/s NuNmero de Nusselt, adimensional PPotencia, W PrNmero de Prandtl, adimensional RaNmero de Rayleigh, adimensional ReNmero de Reynolds, adimensional qTransferencia de calor, W qFlujo de calor por unidad de rea de transferencia, W/m2 TTemperatura, K VVolumen, m3 wAncho, m Absortividad solar, adimensionalVariacin, adimensional Emisividad, adimensional Viscosidad dinmica, kg/s m Densidad, kg/m3 Constante de Stefan-Boltzman, = 5,6710-8 kg/s3 K4 xii LISTA DE ABREVIATURAS ANSIAmerican National Standard Institute ASMEAmerican Society of Mechanical Engineers BPBritish Petroleum GGPICGua de Gerencia para Proyectos de Inversin de Capital IPCIngeniera, Procura y ConstruccinISOInternational Standard Organization PDVSAPetrleos de Venezuela Sociedad Annima PEMEXPetrleos Mexicanos PMBOKProject Management Body of Knowledge PMIProject Management Institute SHASeguridad, Higiene y Ambiente Y&VEmpresas Y&V (Yanes y Vergara) 1 INTRODUCCIN EmpresasY&Vesunacorporacindeproyectosenserviciosenreasdeingeniera, construccin,mantenimientoyoperacinespecializadaenlossectorespetrolero,petroqumico, industrial y elctrico. En los sectores productivos, los procesos requieren operar con temperaturas muy fras: -200 C (refrigeracin,criogenia)omuycalientes:1500C(reactores,turbinas,calderas).Estas temperaturasseobtienenensistemasdondetienenlugarreaccionesqumicas,porloqueesde importante conservarlasymantenerlasestables; de alllanecesidad deimplementar sistemas de aislamiento trmico, que se colocan sobre equipos y tuberas para disminuir las prdidas de calor hacia el exterior de los mismos. Enlossistemasdeaislamientotrmicoseutilizanmaterialesocombinacionesdemateriales que tienen un amplio uso en el sector industrial y en el sector dela construccin. El aislamiento cumple con varias funciones entre las cuales, la principal es la de reducir el flujo de calor en una seccin,deestemodoseahorracombustibleydinero.Aunadoaestosahorros,elaislamiento tambincontribuyealapreservacindelmedioambientealreducirlacantidaddecombustible consumidoparaproporcionarenerga,disminuyendoaslacontaminacindelmedioambiente por la quema del mismo. Asimismo, permite la proteccin de equipos as como del personal que labora y/o circula en las cercanas de stos. Debido alaimportancia delossistemas con aislamiento trmico, se plantea crear unabase de conocimientos que contenga toda la informacin necesaria paraaplicar las especificaciones en el diseo,seleccineinstalacindeunsistemadeaislamiento.Paraestoesnecesariohacerun levantamiento delosfundamentos tericos en transferencia de calor, elaborar un programa para elclculodelespesordelaislanterecomendadoenfuncindeltipodematerial,condiciones ambientales(temperatura,velocidaddelviento),ascomolaelaboracindeunaguaconlas especificaciones de distintos materiales aislantes ms comnmente disponibles en el mercado y el procedimiento para su manejo e instalacin en lneas y equipos. 2 Con ello queda claramente establecido que el objetivo general de este proyecto de pasantafue desarrollarunametodologadeaislantestrmicos,paraestablecerprocedimientosprcticosy estandarizadosdentrodelaempresa,quelogrenevaluareimplementarcorrectamenteestos sistemas. Es all donde surgen los siguientes objetivos especficos: Elaboracin de una gua con los fundamentos tericos bsicos que rigenla transferencia de calor, incluyendo los aspectos de aislamiento trmico. Desarrollodeunalgoritmoyconsecuentemente,deunahojadeclculoparala estimacindelespesorrequeridodeunaislante,temperaturadesuperficieycalor transferido hacia el ambiente. Desarrollodeunaguaparalaseleccinycolocacincorrectadeaislantestrmicosy mecanismos de sujecin de stos disponibles en el mercado. CAPTULO 1 LA EMPRESA 1.1. Empresas Y&V Y&Vesunacorporacindeserviciosvenezolana,orientadaaldesarrollodeproyectosde inversin en las reas de: ingeniera, construccin, operacin, mantenimiento y gestin ambiental paralossectorespblicoyprivado,conpresenciaenVenezuela,Colombia,Chile,Mxico, Espaa, Estados Unidos, Canad y prximamente Medio Oriente. [1] Y&Vnacecomocorporacinen1985,aocuandodecideintegrarbajounmismoesquema organizativodeserviciosalgunasreasadicionalesalaingeniera,comosonconstrucciny montaje, operacin y mantenimiento y los aspectos relacionados a la medicin y supervisin del impactodelasobrasenelmedioambiente. Noobstante,latrayectoriadeY&Venglobalas historiasindividualesdesuscompaasfiliales,lascualessetrazanenmsde50aosde experiencia en el campo de consultora en reas como ingeniera y construccin para los sectores petrolero, gas, petroqumico, industrial, de infraestructura y elctrico. Hoy, Y&V se erige como una institucin de reconocida trayectoria y liderazgo en cada una de susreasdeaccinconelindiscutibleavaldelexitosodesarrollodecadaunodelosproyectos ejecutados.Razonesqueunidasalacalidadyprofesionalismodetodossustrabajadores,han permitido que para las prximas dcadas, se abran nuevas oportunidades de negocio en el Medio Oriente. [1] 4 1.2. Compaas que la integran Empresas Y&V EmpresasY&VsedivideenunaseriedecompaascomosemuestraenlaFigura1.1,las cualesse enfocan en reasms especficas, conlafinalidad de realizarlos proyectos demanera ms exitosa y lograr cubrir cada aspecto con una mayor eficiencia. [2] Figura 1.1. Compaas integrantes de Empresas Y&V [2] 1.2.1. Y&V Ingeniera y Construccin Y&V Ingeniera y Construccin surge a partir de la empresa Yanes & Asociado, adoptando una slida experiencia de 40 aos, para ofrecer sus servicios en diseo y desarrollo de soluciones en elreadeingenieradeconsultorayconstruccinparalossectoresdepetrleoygas, petroqumica, industrial e infraestructura. Tiene un alto grado de especializacin y experiencia en eldesarrollodeproyectosencadaunadesusfases:estudiosdefactibilidad,ingeniera conceptual, bsicay de proyectos, proyectos IPC, planificaciny control de proyectos, gerencia de construccin, inspeccin de obras, arranque y puesta en marcha, gestin y procura, estimacin ycontroldecostos,asesorasyconsultas,operacinymantenimiento.Ademscuentaconun destacadoequipomultidisciplinariocalificadoparaofrecerunserviciodeprimera,acordealas necesidadesdelcliente.steseencuentraintegradoporlasdisciplinas:Mecnica,Procesos, Electricidad,InstrumentacinyControl,Civil,Industrial,Arquitectura,Urbanismo,Sistemasy Estructuras, entre otras. 5 1.2.2. Y&V Construccin y Montaje Y&V Construccin y Montaje nace con el nombre de DRV Construcciones con el propsito de ofrecersolucionesintegralesenelreadeconstruccin,asegurandocostos,calidad,tiempode ejecucinyseguridad.Enmayode2005,DVRConstruccionesdapasoaY&VConstrucciny Montaje, actuando como contratista general en la ejecucin de obras de ingeniera. 1.2.3. Y&V Operacin y Mantenimiento Y&VOperacinyMantenimientonaceconelnombredeVectraen1968yenelao2005 cambia al nombre que lleva actualmente. Presta servicio tcnico y gerencial, especialmente en la operacin y mantenimiento de plantas en los sectores de petrleo, gas, petroqumico e industrial. 1.2.4. Y&V Ecoproyectos Y&VEcoproyectosseencargadedisearydesarrollarsolucionesenelreaambiental, fundamentalmenteparalossectoresdepetrleoygas,petroqumicoeindustrial.Surgeporla iniciativa de ungrupo de profesionales delas reas de Ecologa en Ingeniera Ambiental, con el objetivodedesarrollarsolucionesorientadasalcrecimientodelasempresasindustrialesyde servicios, bajo a las necesidades existentes en materia ambiental. 1.3. Misin, Visin y Valores de la Organizacin Empresas Y&V se rige mediante principios ticos y morales que permiten obtener un excelente desempeo en cada labor que ejecutan y de esta manera, contribuir favorablemente el progreso de la sociedad. 6 1.3.1. Misin "Prestarserviciosdeingenierayconstruccindeexcelenciaqueexcedanlasexpectativasde nuestros clientes y maximicen el bienestar de trabajadores y accionistas dentro de una filosofa de negocios que promueva el desarrollo de la sociedad y la conservacin del medio ambiente." [1] 1.3.2. Visin "Serunacorporacinglobaldeserviciosintegralesdeingenierayconstruccindeclase mundial,reconocidaporlosexcelentesnivelesdecumplimiento,confiabilidad,calidady compromiso con nuestros clientes." [1] 1.3.3. Valores "Reconocimiento y respeto al individuo. Mstica, pasin y compromiso. Integridad. Espritu competitivo. Disposicin al reto. Excelencia. Trabajo en equipo. Disposicin al cambio." 1.4. Sistema de Calidad de Empresas Y&V ElsistemadegestindelacalidadenEmpresasY&VsefundamentaenlanormaISO 9001:2008yelProjectManagementInstitute(PMI).Estorientadoalamejoracontinuapara satisfacerlosrequerimientosyexpectativasdelosclientes,medianteserviciosdeingenieray 7 construccinadecuados,confiablesyoportunos,basadosenprocesosnormalizados.Elsistema de gestin de la calidad se complementa con las mejores prcticas para la ejecucin de proyectos, as comola aplicacin de normasy estndares nacionales einternacionales para el desarrollo de susproductos,loqueloconvierteenunaplataformayherramientadetrabajoquesoportala operacin y la prestacin de los servicios de todas las empresas que componen la corporacin. [2] CAPTULO 2 FUNDAMENTOS TERICOS 2.1. Transferencia de Calor Latransferenciadecalorsepuededefinircomolaenergaentrnsitoquefluyedebidoauna diferenciadetemperatura.Cuandoexistendosomscuerpos,yaseanfluidososlidos,que tengandiferenciasdetemperaturasdebeocurrirelintercambiodecalordelmedioquese encuentra a mayor temperatura hacia el de menor temperatura(Ley Cero de la Termodinmica). Latendenciaesaalcanzarelequilibriotrmicodefinidostecomoelestadoquesealcanza debido a la igualacin de temperatura de ambos cuerpos o medios. [3,4] La transferencia de calor puede ocurrir por medio de tres mecanismos: conduccin, conveccin y radiacin. 2.1.1. Conduccin Eslatransferenciadecalorqueocurredesdepartculasconmsenergahaciapartculascon menosenergadebidoalainteraccinocontactoentreellas.Enpresenciadeungradientede temperatura, la transferencia debe ocurrir en la direccin en la que decrece la temperatura. Es un fenmeno de tipo difusivo. LaecuacinquedescribeestemecanismodetransferenciadecalorseconocecomoLeyde Fourier. Su forma matemtica generalizada es la siguiente: [3]

(2.1) 9 donde

eselvectortransferenciadecalorporunidadderea,

eselgradientede temperatura,

es el tensor de conductividad trmica. Si seconsideraqueelmaterialesisotrpicoy que elflujo de calor ocurre en una direccin,la ecuacin anterior se simplifica, en coordenadas cartesianas, a:

(2.2) dondeqeselflujodecalorporunidaddereadetransferencia,dT/dxeseldiferencialde temperaturaquesetieneenundiferencialdedistancia,keslaconductividadtrmicaparaun materialhomogneo (isotrpico).El signo negativo de la ecuacin se debe auna convencin de signo, donde para que elflujo de calor sea positivo, se agrega elsigno para compensar elsigno negativo que se deriva del gradiente de temperatura. 2.1.2. Conveccin Es latransferencia de calor que se realiza a travs del contacto entre una superficie y un fluido enmovimiento(gasolquido),cuandoseencuentranatemperaturasdiferentes.Laconveccin puede ser clasificada de acuerdo a la naturaleza del flujo (conveccin forzada y conveccin libre). Laconveccinforzadasedefinecuandoelflujoescausadopormediosexternos, talescomo: ventilador,bombaovientosatmosfricos.Laconveccinnaturalolibre,serefierealflujo inducido por fuerzas de empuje que surgen a partir de la diferencia de densidad ocasionada por la variacindelatemperaturaenlosfluidos;porejemplo,latransferenciadecalordesdeun pavimento caliente a la atmsfera durante el da. En la conveccin, un importante grupo de molculas se mueve aleatoriamente como agregados lo cual, en presencia de un gradiente de temperatura, aumenta la transferencia de calor. Se puede describir entonces la transferencia de calor por conveccin como la transferencia de energa hacia 10 odesdeunfluidodebidoaefectoscombinadosdeconduccinyelmovimientodelbultodel fluido. [3] La transferencia de calor por conveccin puede ser descrita a travs de la siguiente expresin:

(2.3) dondeheselcoeficienteconvectivode transferenciadecalor,elcualdependedelageometra, rgimendelflujoypropiedadesdelfluido,Tseslatemperaturadelasuperficie,Tesla temperatura del medio. 2.1.2.1. Correlaciones para conveccin La transferencia de energa por conveccin es un fenmeno complicado en donde participan un grannmerodeefectos.Atravsdecorrelaciones,cuyaformamatemticaesobtenidaatravs del anlisis dimensional y del ajuste matemtico de datos experimentales, puedendescribirse los coeficientes convectivos de transferencia de calor. Enlascorrelacionesparaconveccinforzadaparticipantresnmerosadimensionales:Nu (nmerodeNusselt),Re(nmerodeReynolds),Pr(nmerodePrandtl).Enelcasodela conveccinnatural,lascorrelacionesincluyentresnmerosadimensionales:Nu,PryRa (nmero de Rayleigh). La definicin de los nmeros de Reynolds, Prandtl y Rayleigh es la siguiente:

(2.4) donde V es la velocidad del fluido, X es la longitud caracterstica yes la viscosidad cinemtica del fluido. 11

(2.5) dondeesladensidaddelfluido,

eselcalorespecficodelfluidoy

eslaconductividad trmica del fluido.

(2.6) dondees la gravedad yes el coeficiente de expansin trmica volumtrica. El coeficiente convectivo de transferencia de calor se obtiene despejndolo de la expresin que define el nmero de Nusselt: [11]

(2.7) donde

es el nmero de Nusselt y h es el coeficiente convectivo de transferencia de calor. Dependiendo del rgimen de flujo y de fsica del problema y de la geometra, se han propuesto diversascorrelacionesparaelclculodelcoeficienteconvectivodetransferenciadecalor.A continuacin se presentan algunas de las expresiones que se utilizan comnmente en aplicaciones de equipos y lneas de procesos. Para la conveccin forzada en cilindros verticales y verticales se tiene: [11]

,

(2.8) donde

y

eselnmerodeNusseltyReynolds,respectivamente,dondelalongitud caracterstica viene definida por el dimetro del cilindro. 12 Para la conveccin natural en cilindros horizontales se tiene: [11]

(2.9) donde

eselnmerodeRayleigh,dondelalongitudcaractersticavienedefinidaporel dimetro del cilindro. Otras expresiones para el clculo de la conveccin natural en cilindros horizontales son: [11]

(2.10) donde

es el nmero de Nusselt y

es el nmero de Rayleigh cuya longitud caracterstica es la longitud del ducto circular. 2.1.3. Radiacin La radicacin esla energa emitida poruna superficie a travs de ondas electromagnticas. La emisin de energa se atribuye normalmente a cambios de configuracin electrnica en tomoso molculas. El mximo flujo de calor por radiacin viene dado por la Ley de Stefan-Boltzmann [3]:

(2.11) dondeTseslatemperaturadelasuperficieengradosabsolutosyeslaconstantedeStefan Boltzmann a la cual se hizo referencia previamente. 13 Laecuacinanterioraplicaparasuperficiesconocidascomocuerposnegrosperfectos.Enel caso de un flujo de calor emitido por una superficie real, se tiene un menor flujo de calor, el cual viene dado por la expresin:

(2.12) dondeeslaemisividad,lacualrepresentaunaeficienciacomparativaentreloqueemitela superficie real de un cuerpo y un cuerpo negro perfecto. Enlaprctica,sepuedenencontrarintercambiodecalorentresuperficiespequeasy superficiesmuchomsgrandesquelasrodean,separadasporungasquenointervieneenla radiacin. Para estos casos, la ecuacin que describe este fenmeno es [3]:

(2.13) donde T es la temperatura de los alrededores. La Figura 2.1 muestra esquemticamente los mecanismos de transferencias de calor que pueden estar presentes en una edificacin cualquiera. Figura 2.1. Mecanismos de transferencia de calor 14 2.2. Resistencia Trmica Laresistenciatrmicaesunarelacinqueindicalaresistenciaqueofreceelmedioala transferenciadecalor.Suconceptosurgeapartirdelaanalogadelosfenmenosde transferencia de calor con los sistemas elctricos. La resistencia trmica se define como la relacin entre el potencial de flujo a la correspondiente tasadetransferenciadecalorysepuedeexpresardelasiguienteforma,considerandoflujo unidimensional: [11]

(2.14) donde R es el valor de la resistencia trmica. Para el caso de resistencia trmica conductiva en cuerpos cilndricos se tiene:

(2.15) donde rext y rint es el radio exterior y radio interior del cilindro, respectivamente. Para el caso de resistencia trmica convectiva en cuerpos cilndricos se tiene:

(2.16) 2.3. Pared Compuesta La forma final de la ecuacin de resistencia trmica depender del conjunto de mecanismos de transferencia de calor presentes en el sistema en estudio, as como de la geometra del sistema. 15 Larepresentacindecircuitosproporcionaunaherramientatilparaconceptualizary cuantificarlosproblemasdetransferenciadecalor.Lasresistenciaspuedenasociarse dependiendodesuconfiguracin;estoesconocidocomoresistenciaequivalente.Cuandola configuracin es en serie, la resistencia equivalente se obtiene al realizar las sumatorias de dichas resistencias. [11]

(2.17) dondeRequiveslaresistenciaequivalentedetodoelsistema;R1,R2,R3,Rnsonlasresistencias trmicas de cada seccin y mecanismo que constituye el sistema en estudio. Cuandola configuracin es en paralelo,la resistencia trmica equivalente esigualalainversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias:

(2.18) 2.4. Aislamiento trmico Esaislamientotrmicoeselmtododondeserecubreunasuperficieconmaterialesaislantes con la finalidad de proporcionar resistencia al flujo de calor y reducir la transferencia del mismo. Con este proceso se busca minimizar las prdidas de energa por transferencia de calor, proteger al equipo, al personal y al medio ambiente. [5, 6,14] Entre las funciones de un sistema de aislamiento, se encuentran las siguientes: Aumentar la eficiencia del sistema Proteccin personal, de equipos y estructuras Mantener y controlar la temperatura de procesos Prevencin de la condensacin y la corrosin Proteccin contra incendios Proteccin contra congelacin 16 Reduccin del ruido y la vibracin Disminuye las alteraciones al medio ambiente Elusodelaislamientonoselimitaasuperficiescalientes,tambinseaplicasobresuperficies fras debido a que stas se encuentran por debajo de la temperatura ambiental, por lo que el calor se transfiere desde los alrededores hasta las mismas. El sistema de aislamiento depender del tipo de requerimiento que se necesite en cada proceso; pueden utilizarse combinaciones para resguardar un mismo proceso. Los tipos de requerimientos pueden ser los siguientes: [7,12, 13] Proteccin personal Conservacin normal del calor o aislamiento econmico Conservacin total del calor o aislamiento ecolgico Aislamiento especial (temperaturas mayores a 650 C) Aislamiento de temperatura dual Elsistemadeaislamientoestconformadoporvarioselementosqueaseguranobtenerel mximo beneficio. El sistema est constituido por: Materiales aislantes Materiales de sujecin Recubrimiento Enchaquetado Barreras de vapor (en caso de aislamiento en frio) 2.4.1 Materiales aislantes Los materiales aislante se caracterizan por tener una baja conductividad trmica(conductividad menora 0,1 W/m K), debido a que son materiales que contienen cmaras llenas de gas, fase que posee baja conductividad trmica en comparacin con la fase lquida o gas de materia y por ende, no favorecen la transferencia de calor por conduccin.17 Dada la estructura de los materiales aislantes, se pueden clasificar en: [10] Fibrosos:formadosporfibrasdedimetromuypequeo;lasfibraspuedenestar dispuestas de manera vertical u horizontal, as como tambin pueden o no estar unidas. Celulares: contienen diminutas celdas individuales separadas unas de las otras Granulares: constituidos por pequeos mdulos los cuales contienen espacios vacos, pero permiten el paso de gas entre ellas. Elespesordelaislamientodependerde:eltipodeaislamientorequerido,laspropiedadesde los materiales que se estn empleando, la temperatura de proceso y las dimensiones de la tubera, recipiente o equipo a aislar. Esencialmenteexistentresgradosdeaislamientoenlaindustria.Elprimergradoeselms delgado(de0,002a0,020m)yseenfocaenlaprevencindelesionesdelaspersonasque trabajancerca delasinstalaciones. Elsegundo grado es un grosor intermedio (de 0,015 a 0,030 m),elcualsedirigealareduccinimportantedelaprdidadecalor(conocidocomoespesor ptimo, debido a que logra un balance entre la inversin del aislamiento y las prdidas por calor como semuestra enla Figura2.2). El ltimo grado (de 0,030 a 0,050m) eselms gruesoyse conocecomoespesorecolgicoporqueseenfocaenreducirlaprdidadecalorenlomximo posible y proteger el medio ambiente. [5, 16] Figura 2.2. Grafica de costos en funcin del espesor del aislamiento [14] 18 Losaislamientossonfabricadosenunavariedaddeformasdeacuerdoalasaplicacionesy funcionesespecficasqueserequieran.TalcomoseobservaenlaFigura2.3,lasformasms usadas son: Lminas rgidas, placas y preformados Lminas flexibles y mantasEspumas Figura 2.3. Diferentes presentaciones del aislamiento [17,18] 2.4.1.1.Temperaturas de aplicacin de los materiales aislantes El uso de materiales aislantes se encuentra dentro de un rango de temperatura desde los-73 C hastalos 815C. En el caso quelas temperaturas se encuentrenfuera de este rango, se aplicar otrotipoderecubrimientoenlasdistintassuperficies,enlosprocesosmenoresa-73Cse emplean criognicos y para los mayores a 815 C se utilizan materiales refractarios. Dependiendo del rango de temperatura se clasifica en: [9, 10] Baja temperatura (-73 a 16 C) Temperatura intermedia (16 a 315 C) Alta temperatura (315 a 815 C) 19 2.4.1.2. Propiedades de los materiales aislantes Las propiedades de los materiales aislantes de mayor demanda son: [10, 12] Temperaturas lmite: el rango de temperatura donde el material conserva sus propiedades. Conductividad trmica: la cantidad de calor que se transfiere a travs del material. Alcalinidad o acidez: el material no debe contribuir con la corrosin. Coeficiente de expansin y contraccin: determinar su comportamiento en operacin. Combustibilidad: el material no debe contribuir con el riesgo de incendio. Resistenciaalacompresin:debensercapacesdesoportarcargasysufrirabuso mecnico. Densidad: afecta el desempeo trmico. Emisividad:capacidaddelmaterialdetransferircaloratravsdelmecanismode radiacin. Estabilidad dimensional: mantener sus propiedades a lo largo de grandes extensiones. Resistencia al fuego: no contribuir con la propagacin de fuego y produccin de humo. Resistenciaalcrecimientodehongosybacterias:nopermitireldesarrollode microorganismos. Impermeabilidad: capacidad de no permitir el paso de sustancias a travs de l. Toxicidad: desprendimiento de gases txicos. Absorcin de sonido: atenuacin del ruido en recintos cerrados. 2.4.1.3. Principales materiales de aislamiento Los materiales ms frecuentemente empleados en la industria del aislamiento son: Silicatodecalcio(Calciumsilicate):esunaislamientogranularformadoconsilicato hidratadodecalcioyslicesinasbesto,reforzadoconfibrasorgnicaseinorgnicas. Mantieneintegridadfsicaatemperaturasmuyaltasyesincombustible.Esunmaterial que se distingue por su durabilidad, resistenciaycalidad en plantasindustriales donde el abusofsicoesuninconveniente.Unadesventajaesqueabsorbegrancantidaddeagua 20 aunque permite ser secado a la intemperie. Su rango de servicio trmico abarca desde los-18 C hasta 650 C, aproximadamente. Vidriocelular(Cellularglass):formadopormillonesdeclulasdevidriosellada.Este productoesrgidoeinorgnico,perotambinesmuyquebradizoysensibleachoques trmicosdealtatemperatura.Esunmaterialmuyespecialdebidoaquenoabsorbe lquidosnivaporesdebidoaquesusceldassoncerradasporcompleto,porloquese utilizaeninstalacionesconproblemasdehumedad.Surangodeserviciotrmicoes generalmente entre los -260 y 430 C. Fibradevidrio(Fiberglass):esteaislanteseformaapartirdevidriofundidocon materialesinorgnicosyseaglutinanconresinasorgnicas.Esunmaterialmuyverstil debidoasugraneficienciatrmica,estabilidaddimensional,incombustible,gran absorcin acstica y livianos (baja densidad). Su rango de serviciotrmico es entre -40 y 540 C. Fibras minerales y lana de roca (Mineral wool y Rock wool, respectivamente): se fabrican a partir de roca o escoria dehornos, susfibras son cortas y pesadas por lo quenecesitan mallasmetlicas paramantener suintegridad. Por su estructura permite el paso de vapor deagua,locualreduceelriesgodecondensacinensuinterior.Puedeutilizarseenun rango grande de temperatura, que abarca desde los 0 hasta 1000 C, aproximadamente. Poliuretano(Polyurethane):esunaespumaplsticaformadaapartirdepolielose isocianatos; tienenla conductividad trmicamsbaja debido a que poseen gran cantidad de cavidades llenas de gases. Es un material inflamable y en ocasiones se le puede aadir sustancias retardantes de fuego que al mismo tiempo promueven el proceso de corrosin. El rango de temperatura se comprende desde los -210 C hasta los 120 C. Poliestireno expandido (Styrofoam): conocido como anime, es un material que se limita a temperaturasbajasdebidoasupocaresistenciacontraelfuego,porloqueesutilizado principalmenteenservicioenfrio.Tieneunabajaconductividadtrmicaporposeer celdas con gases. Su rango de servicio trmico se encuentra entre -50 y 75 C. Espumafenlica (phenol foam): es una espuma orgnica que tiene buen comportamiento contraelfuegodebidoaquenoesinflamable,peronotienetanbajaconductividad trmicacomolasdemsclasesdeespumas.Surangodeserviciotrmicoest comprendido entre los -200 C hasta los 150C. 21 Perlita(Perlite):esunproductovitrificado,fabricadoapartirdecristalesderoca volcnica y su estructura se mantiene por aglutinantes y fibras. Es un material muy frgil y abrasivo, no se pueden emplear en partes sometidas avibraciones. Posee resistenciaal fuego, no es inflamable ni txico. Su rango de servicio trmico va desde los 0 C hasta los 750 C aproximadamente. Plsticoelastomrico(elastomers):sonresinasespumadasqueposeenplsticos elastomricosy polietilenos que producen un cuerpo celularflexible. Sonmateriales con baja permeabilidad al vapor y al agua, permitiendo instalaciones sin barreras adicionales. Su principallimitacin es que no posee mucha resistencia alfuego. Su rango de serviciotrmico abarca desde los -100 C hasta los 100 C. Fibradecermica(Ceramicfiber):sonmaterialesquesoportantemperaturas extremadamentealtas,constituidosporfibrasdecermicasomineralesconalminay sliceunidaconagentesaglutinantes.Poseeunabajaresistenciatrmica.Surangode servicio trmico va desde 950 C hasta 1650 C. 2.4.2. Enchaquetado Son elementos de proteccin al sistema, que se colocan luego de la instalacin del aislamiento y sufuncinesprotegeralmaterialaislantedeabusomecnico,amenazasdefuegoyaislarlo contralaexposicindeclimashmedos,ascomotambinlquidosogases.Otradesus funciones es aumentar o reducir la emisividad de la superficie, segn se solicite. En la Figura 2.4 se muestra un sistema con enchaquetado de aluminio. 22 Figura 2.4. Enchaquetado de aluminio [19] Generalmente,estaschaquetasestnconformadaspormaterialesmetlicos.Sinembargo, tambinexistenciertasaplicacionesdondeseempleanmaterialesplsticos.Losmateriales utilizados para la construccin son: [8] Aluminio: fue el primer material usado parahacer chaquetas; es de muy bajo costo y fcil maniobrabilidad, opone poca resistencia mecnica al fuego debido que se funde a 650 C. Aluminio con limpieza qumica: es un aluminio recubierto con un inhibidor de corrosin; es decir, que a diferencia del aluminio sin bao, tiene mejor resistencia a la corrosin.Alclad:sonlminasdealuminiorecubiertasdeunaaleacindealuminioandicapara proteccin contra la corrosin. Acero electro-galvanizado: acero qumicamente tratado por ambas caras, posee excelente resistencia mecnica y qumica.Acero inoxidable: es el material que ofrece mayor resistencia a las diferentes adversidades (abuso mecnico, corrosin, fuego y ambiente). Es de elevado costo por su fabricacin.PVC(Polivinil-Cloruro):esunmaterialmuyverstildebidoaquecombinaflexibilidad, resistencia mecnica, resistencia al ataque qumico y sirve de retardarte al fuego. 23 2.4.3. Sujecin Los equipos de sujecin son el conjunto de dispositivos y accesorios que se utilizan para fijar y mantener el sistema de aislamiento sobremquinas, tanquesy tuberas. stos pueden ser de dos tipos:permanentesoremovibles.Losdispositivosdesujecindelaislamientoyenchaquetado son: [7, 12, 13]

Tornillos Remaches Aros de acero Alambre Resortes (expansin y contraccin) Grapas Flejes y hebilla Malla de acero 2.4.4. Recubrimiento Losrecubrimientossonmaterialesqueseaplicanodepositansobrelasuperficiedeunobjeto paraformarunacapaopelcula,loscualesservirncomoproteccincontralasdiversas condicionesalascualesseencuentraexpuesto.Losrecubrimientossonaplicadosmediante procesosenformadelquidos,gasesoslidos.Lasfuncionesqueestosmaterialespueden cumplir son diversas, bien sea proteger o aumentar la resistencia contra condiciones ambientales (agua,humedad,vapor,corrosin),cambiarlaspropiedadesdelasuperficie(propiedadespara reflejar, emitir o absorber), como tambin motivos decorativos. [7, 10] 2.4.5. Barreras de vapor Las barreras de vapor conocidas tambin como retardadores de vapor de agua son los diferentes procedimientosqueseseleccionanparaaislarsistemasqueoperanabajastemperaturas.Sirven 24 para reduciry controlar el paso de vapor, demanera que elmaterial aislante se puedamantener siempre seco y pueda conservar sus propiedades invariables. Losretardantesdevapordeaguasepuedenclasificarenrgidos,flexiblesorecubrimientos. Losrgidosincluyenlminasrgidasdemetalyplsticosreforzados,lascualessondiseadas para ajustar perfectamente entre sycrear unsello hermtico;sin embargo, enla prcticano se lograunbuensello,porloquesehacenecesarialaaplicacindeotrosmaterialesmenos permeables. Los retardantes flexibles abarcan hojas metlicas y plsticas, los cuales son excelentes barreras contraelvapor.Losrecubrimientosqueseempleanpuedensermastiquesopinturasdetipo asflticas, los cuales poseen muy baja permeabilidad. CAPTULO 3 METODOLOGA Con la finalidad dealcanzar los objetivos planteados para el trabajo de pasanta se procedi a realizarlarecopilacindelainformacinnecesariaparaeldesarrollodeltrabajo.Esta informacinestcompuestaporguasdegerencia,proyectosycasosrelacionadosconla metodologa a desarrollar, normas, estndares y teora referente proyecto. Se comenz con la revisin de la Gua de Gerencia de Proyectos de Inversin Capital (GGIPC) dePDVSAyelProjectManagementBodyofKnowledge(PMBOK)paracomprendercmo funciona Empresas Y&V y conocer la manera como se desarrollan los proyectos. Posteriormente,seanalizaronlasnormasASTMC-680,PDVSA,PEMEXyOTOpara desarrollarelalgoritmomatemticodeprogramacindelahojadeclculo.Lahojadeclculo tiene como funcin el clculo del espesor del material aislante, la temperatura de la superficie y el flujo de calor generado. Laprogramacindelasecuacionesparaelclculodelespesordelaislanteenfuncindelas condicionesambientales,temperaturadeproceso,caractersticasdelatuberaodelequipo, propiedades del material aislante y tipo de chaquetase realiz en Excel. Seguidamente, se hizo lavalidacindelahojadeclculousandolosdatosrealesdeunequipodelaPlantade Fertilizantes de El Palito. Porltimo,seelaboraronvariasgrficasderesultadosdeunanlisisdesensibilidadpara conocer el comportamiento que se obtendra al variar los valores de los parmetros de entrada del programa realizado en la hoja de clculo. Posteriormente, se elabor una gua para la seleccin y colocacin de materiales aislantes de uso comercial. 26 A continuacin, se describe la metodologa de las distintas etapas que contempla este estudio. 3.1. Estimacin del espesor del aislante Se comenz conla revisin delanormaASTM C-680, proporcionada por Empresas Y&V,la cual se utiliz de basey gua para desarrollar el algoritmode clculo, debido a que lamisma es una exigencia que debe utilizarse en la empresa. En la Figura 3.1 se muestra, de manera sencilla, el algoritmo de clculo del programa para estimar el espesor del aislamiento y conocer cul ser la temperatura de la superficie, as como tambin el calor perdido en equipos o tubera. Figura 3.1. Algoritmo de clculo Paraelclculodelespesorsedependerdelascondicionesdeoperacinyambientales,as como del material que se vaya a emplear en los equipos, lneas y aislantes. La Figura 3.2 muestra un sistema equivalente que representa los sistemas estudiados, de manera simplificada. 27 Figura 3.2. Representacin del sistema de pared compuesta estudiado Implementando el concepto de resistencia trmica (Ec. 2.14) desde el interior de la pared hasta el medio exterior del sistema, se obtiene una expresin que permite calcular el flujo decalor:

(3.1) donde Top es la temperatura de operacin, Tamb es la temperatura ambiente, ri es el radio interno, rmeselradiomedio,reeselradioexterno,kpeslaconductividadtrmicadelapared,kaesla conductividad trmica del material aislante, hC es el coeficiente de conveccin externo yhR es el coeficiente correspondiente a la radiacin. En los clculos no se considera la radiacin emitida por otros equipos ya que se presume que todoelsistemaestaisladoyporende,noserunvalorsignificativo.Paralaestimacindel 28 coeficientedeconveccin,seutilizaronlascorrelacionespresentesenlanormaASTMC-680 (Ecuaciones 2.5, 2.6 y 2.7). Una vez desarrollado el algoritmo mostrado en la Figura 3.1, se procedi a programar la hoja de clculo en Excel para la estimacin de espesor de aislamiento trmico. En esta hoja de clculo se debe introducir como datos: la temperatura ambiental, velocidad del viento, caractersticas del equipoy/olnea,conductividaddelaislanteytipodechaqueta,obteniendocomoresultadouna tabla de espesores y su correspondiente temperatura superficial y flujo de calor. 3.2. Anlisis de sensibilidad Posterioraldesarrollodelprogramaidentificadoconelnombre"Estimacindelespesordel aislante",serealizaelestudiolasensibilidaddelasvariablesdeentradadelahojadeclculo, mostrndoseenpantallaelcomportamientodelacurvasdetemperaturaydecalortransferido para diferentes espesores de aislante. Serealizarontresestudiosparadeterminarelcomportamientodelsistema(equipoolnea), donde se vari la emisividad de la superficie, la temperaturaambiental y la velocidad del viento, los cuales se describen en el siguiente apartado. 3.3. Estudio de diferentes casos trmicos Enestetrabajoserealizaelestudiodetrecediferentesequiposdebidoaquerequeran,segn losfabricantesOTO(estosfabricantesdesarrollanyproveentecnologaparalacreacinde energa sustentable mediante el uso de recursos naturales), de un espesor de aislante mayor que el establecido en las normas PDVSA. LasnormasOTOconsideranlossiguientesvaloresparaelclculodelespesordelaislante:el mximoflujodecalorpermitidoesde200W/m2(eninvierno)ylamximatemperaturadela superficie es de 55 C (en verano y sin considerar el efecto de la radiacin). 29 EnlasnormasPDVSAnoseespecificanlaslimitacionesalcalcularelespesordelaislante, simplemente se menciona cul debe ser el espesor para los diferentes casos. 3.4. Seleccin de materiales aislantes y de sujecin En el presente proyecto se contempla la revisin delos materiales aislantes ms usados, con el finconocersuscaractersticasprincipales,cmoseclasificanyculeselintervalode temperatura de operacin. En cuanto a losmateriales de sujecin, se desarrolla una gua sencilla en dondeseindicanlos procedimientos a seguirylos detalles que se deben tener presentes enlainstalacin, cmo debe ser el acabado del trabajo y los diferentes tipos de materiales a emplear para mantener el sistema de aislante en su lugar (ver Captulo 4). Esteprocesodaorigenaldesarrollodeunahojadeclculoidentificadaconelnombre "Materialesaislantes"paraestimarlacantidaddematerialesqueserequierenenlas ramificacionesdetuberasy,deestamanera,llevarunmejorcontroldeloquesenecesitaal momento de efectuar procesos de procura. 3.5. Estudio de permisibilidad en la norma PDVSA EmpresasY&VsebasaenlosestndaresestablecidosenlasnormasPDVSAparala realizacin de los distintos proyectos en el rea ingenieril, por lo que es importante conocercul eslatransferenciadecalorpermitida,yaqueenlastablasdePDVSAsloseespecificala temperatura de operacin, el dimetro de la tubera o equipo y el espesor de aislante a emplear. LastablasdelanormaPDVSAfuncionandemaneramuysencilla,seentraporrangode operacin (filas) y el dimetro de la tubera o equipo (columnas) y al unir estos puntos se obtiene el espesor recomendado (ver Anexo F). Para generar la grfica de permisibilidad se debe realizar 30 lasimulacinparalasdistintastemperaturaseidentificarelpuntodecorteconelespesor especificado, obteniendo el flujo de calor permitido. ParaesteestudioseimplementanlasnormasPEMEX(verAnexoG),yaquestaposeeuna tabladepermisibilidad(mximoflujoquesedebeperderaloperaraunatemperatura determinada). 3.6. Visita a la Planta de Fertilizantes Paracomplementarelestudio,serealizunavisitaalaPlantadeFertilizantes,ubicadaenEl Palito,Morn,dondeseconversconelpersonalencargadodelainstalacindelsistemade aislamientoenlosequiposytuberasparaconocerlosaspectosmsimportantesdelprocesode instalacindeaislantetrmico,obtenindoselasconsideracionesnecesariasquesedeben considerarparafuturosproyectosingenierilesrelacionadosconpetrleo,gas,petroqumicae infraestructura. 3.7. Gua de seleccin e instalacin de sistemas de aislamientos Finalmente,seelaborunaguaquedescribelosmaterialesaemplearduranteelprocesode instalacindelsistemadeaislamiento,ascomolospasosquedebenseguirseparalacorrecta instalacin del mismo. 31 CAPTULO 4 MATERIALES AISLANTES El aislamiento trmico tiene sumaimportanciaenlaindustriaen cuanto a reducirlas prdidas deenerga.Existendiferentesmaterialesdeacuerdoalintervalodetemperaturadetrabajo.La propiedad que define a estos materiales es la conductividad trmica.

Elestudiodematerialesaislantesseenfocentres:lanamineral,silicatodecalcioyfibrade vidrio,yaquestossonlosmaterialesqueseempleanenlanormaPDVSA,delacualseha hecho referencia previamente. 4.1. Lana Mineral La lana mineral es un producto natural descubierto por primera vez en Hawaii a principios del siglo XX, fruto de la accin natural de los volcanes. Es un excelente material aislante y posee las siguientes caractersticas: La estructura de la lana contiene aire seco y estable en su interior, por lo que disminuye la transferencia de calor. Debidoasuestructuramultidireccionalyelstica,lalanafrenaelmovimientodelas partculas deairey disipala energa sonora, emplendose como acondicionador acstico para evitar reverberaciones y ecos excesivos. La lana es un material no combustible, siendo Clase A1 segn la clasificacin europea de reaccinalfuegodelosmaterialesdelaconstruccin(Euroclases).Conservasus propiedades mecnicas intactas incluso expuesta a temperaturas superiores a 1000 C.32 La humedad puede debilitar la estructura de ciertos paneles y hacer que empiecen a perder su forma.Lahumedad puedefomentarla proliferacin demicroorganismosy ocasionar problemas sanitarios.Laspartculasdepolvotambinpuedenafectarlasaludhumanayresultar crticas en sectores especiales. Adems de reducir las facturas de electricidad, la luz que refleja mejora la calidad de las condiciones de iluminacin. Fcil maniobrabilidad. Se puede trabajar sin usar equipos de proteccin. Durabilidad de 15 aos, aproximadamente. 4.2. Silicato de calcio Elsilicatodecalcioesuncompuestonaturalconstituidodecalyslice,frecuentemente empleado en aislamiento trmico industrial y constructivo. Posee las siguientes caractersticas: Material con baja conductividad y excelente rendimiento trmico. Material no combustible, por lo que ofrece proteccin pasiva contra el fuego, funcionando comoretardanteentodoincendio. Puederesistirtemperaturasdehasta1050C.Sele considera como uno de los materiales ms acertados en el tema de ignifugacin.Posee alta resistencia estructural y durabilidad (20 aos aproximadamente). Brinda excelente proteccin anticorrosiva. Libre de sustancias peligrosas por lo que se considera muy amigable con el ambiente. El polvillo que suelta es txico para el ser humano. Su instalacin es lenta, ya que tarda en pegarse y sujetarse. Insolubilidad en el agua. 33 4.3. Fibra de vidrio Lafibradevidrioesunproductonatural,inorgnicoymineral.Poseelassiguientes caractersticas: Presentavaloresinmejorablesdeabsorcinyamortiguacinacsticagraciasasu estructura elstica y fibrosa. Lafacilidaddemontaje,requisitoyaconsideradoenfasedeproyecto,requierebreves perodos de tiempo de instalacin y manutencin, con un notable aumento de la eficacia y una disminucin de los costos. Elevada resistencia a ambientes corrosivos. La notableinercia ofrecida ala conduccin delcalory delfro hacedelafibra devidrio un elemento insustituible para aplicaciones en condiciones climticas extremas. Las caractersticas mecnicas especficas del material (elevada relacin entre resistencia y peso) permiten reducir las masas, sin comprometer el alto estndar de prestaciones. Sudurabilidad,graciasalacombinacinentrelascaractersticasfisicoqumicasyla elevada resistencia mecnica de la fibra de vidrio, garantiza un excelente resultado incluso a la intemperie. Graciasalanaturalezainorgnicadelafibradevidrio,staresultadecarcter incombustible y mantiene sus excelentes propiedades trmicas. Seguridad frente al fuego. CAPTULO 5 RESULTADOS En esta seccin se muestran los resultados obtenidos en el trabajo desarrollado. 5.1. Hoja de clculo Lahojadeclculodenominada:"Estimacindelespesordelaislante"estdiseadapara estimar el espesor del material aislante, as como para conocer la temperatura de la superficie y la prdida de calor que existe a travs del mismo. En la Figura 5.1 se observa cmo es la apariencia de la hoja de clculo que ha sido diseada y programada. Figura 5.1. Vista del programa Luego de introducir todos los valores de entrada, se presiona el botn"Calculate", el cual dar comoresultadolatemperaturasuperficialyelcalortransferidoparavariosespesoresde 35 aislamiento,segnlorequeridoporlaempresa.LaFigura5.2muestraelmodelodelatablade resultados como salida del programa. Figura 5.2. Esquema de la tabla de resultados Asimismo, el programa grafica los valores obtenidos como resultados, a travs de dos modelos de curvas, las cuales se muestran en la Figura 5.3. 36 Figura 5.3. Curvas de temperatura en la superficie y flujo de calor transferido en funcin espesor del aislante 5.2. Anlisis de sensibilidad Muestralavariacindediversosparmetros(emisividad,temperaturaambientalyvelocidad del viento) de manera grfica tal como se seala a continuacin. 5.2.1. Efecto de la emisividad Con el fin de analizar el efecto de la emisividad sobre la temperatura superficial, se muestra la Figura 5.4, en la cual se aprecia que a partir de un espesor de aislante de aproximadamente 0,35 metros,latemperaturasuperficialesindependientedelaemisividad.Estopuedeexplicarse porqueapartirdeestepunto,lasvariacionesdetemperaturasonmuypequeas.Paravalores inferiores de 0,35 m de espesor existe una ligera tendencia de mayores temperaturas en superficie mientras menor es la emisividad. 37 Figura 5.4. Comportamiento de la temperatura superficial para diferentes valores de emisividad Enla Figura 5.5 se aprecia que elflujo de calor esmayorpara espesores de aislantesmenores de0,03m,obtenindoselosmayoresvaloresamedidaquelaemisividadaumenta. Estopuede explicarseenlaconsideracinqueamayoremisividadseproducemayortransferenciadecalor hacia el ambiente. Esta tendencia se aprecia mejor en la Figura 5.6. 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 00,10,20,30,40,5 Temperatura [C] Espesor [m] 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 38 Figura 5.5. Comportamiento del flujo de calor para diferentes valores de emisividad Figura 5.6. Comportamiento del flujo de calor para diferentes valores de emisividad. Intervalo de espesor de aislante entre 0,00 y 0,03 m 0,00 2000,00 4000,00 6000,00 8000,00 10000,00 12000,00 14000,00 00,10,20,30,40,5 Calor Perdido [W/mK] Espesor [m] 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,00 2000,00 4000,00 6000,00 8000,00 10000,00 12000,00 14000,00 00,010,020,03 Calor Perdido [W/mK] Espesor [m] 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 39 5.2.2. Efecto de la temperatura ambiental El efecto de la temperatura ambiental se muestra en Figura 5.7, en la cual se observa que no hay cambios significativos para valores de espesor de aislanteinferiores a 0,05 m; mientras que para valoressuperioresseapreciauncomportamiento asinttico,dondeamedidaquelatemperatura ambienteaumenta,latemperaturadelasuperficieesmayor,yaquelamnimatemperaturaque puede alcanzar la superficie ser la temperatura de los. Un comportamiento distinto se aprecia al graficarelflujodecalorenfuncindelespesordelaislanteparadistintastemperaturasdel ambiente,dondeseapreciaquenohayuncambiosignificativoenelflujodecalor,yaquelos cambios enla temperatura ambienteno hacenvariarlosvalores delas resistencias trmicas que influyen en el sistema (Figura 5.8). Figura 5.7. Comportamiento de la temperatura superficial para diferentes valores de temperatura del ambiente 0 100 200 300 400 00,10,20,30,40,5 Temperatura superficial [C] Espesor [m] 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 40 Figura 5.8. Comportamiento de la transferencia de calor para diferentes valores de temperatura del ambiente 5.2.3. Efecto de la velocidad del viento Lavelocidaddelvientoesunavariablequeinfluyesobreelvalordelefectoconvectivo originado por elaire. Enla grfica dela temperaturadelasuperficieenfuncin delespesordel aislanteseobservaqueamedidaquelavelocidaddelvientoesmayorsedebeutilizarmenor aislamiento para alcanzar la temperaturade superficie deseada, debido a que aumenta el flujo de calor por conveccin (ver Figura 5.9). Algraficarelflujodecalorenfuncindelespesordelaislanteparadistintasvelocidadesdel viento,seobservaquenohayuncambiosignificativoparavaloresdeespesordeaislante mayores a 0,1 m, mientras que para valores inferiores se observa que existe una mayor prdida de calor para mayores velocidades de viento (ver Figura 5.10). 0 2000 4000 6000 00,10,20,30,40,5 Flujo de calor [W/mK] Espesor [m] 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 41 Figura 5.9. Comportamiento de la temperatura superficial variando la velocidad del viento Figura 5.10. Comportamiento del flujo de calor variando la velocidad del viento 0 100 200 300 400 00,10,20,30,40,5 Temperatura [C] Espesor [m] 20,0 m/s 12,0 m/s 6,0 m/s 3,0 m/s 1,5 m/s 0,5 m/s 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 00,10,20,30,40,5 Calor Perdido [W/mK] Espesor [m] 20,0 m/s 12,0 m/s 6,0 m/s 3,0 m/s 1,5 m/s 0,5 m/s 42 5.3. Estudio de diferentes casos trmicos Enelproyectosepresentlaposibilidaddeestudiardiferentesequiposparacompararlos espesoresindicadosporlasnormasdelfabricanteOTOylasnormasdePDVSA,debidoaque entre los mismos existen diferencias. En la Tabla 5.1 se muestra la descripcin de los equipos, as como la temperatura de operacin de los mismos y el espesor recomendado para cada uno de ellos por parte de los fabricantes de los equipos (OTO). Tabla 5.1. Casos trmicos DescripcinTemp. OperacinEspesores (OTO) [C][mm] GA01 CM01Steam Drum290200 GA01 EO01Waste Heat Boiler425250 GA01 EP02Economizer 1480250 GA01 EP03Economizer 2580350 GA01 EO04Superheater655400 GA01 CM03Feed Water Tank105150 GA01 CM02Blow Down Tank105100 KK01 EP03Preheating Exchanger680300 KK01 EP01Heat Exchanger 3A510300 KK01 EP02Heat Exchanger 3B430200 KK01 HX01Converter635300 SS01 CM01Sulfur Storage Tank16575 SS01 CM02Sulfur Day Tank16575 Lassegundasnormas en estudiollevaron a utilizarlas tablas delanorma PDVSA (Anexo F), con el fin de conocer cunto era el valor recomendado deespesor de aislante por las mismas, las cualessepresentanenlaTabla5.2.Estosresultadoscorrespondenalusodelanamineralcomo material aislante, debido a que las recomendaciones por parte de los fabricantes OTO usaban este material; razn por la cual para validar se requiere el uso de las mismas condiciones. 43 Tabla 5.2. Espesores recomendados por la norma PDVSA DescripcinTemp. OperacinEspesores (PDVSA) [C][mm] GA01 CM01Steam Drum29075 GA01 EO01Waste Heat Boiler425100 GA01 EP02Economizer 1480120 GA01 EP03Economizer 2580140 GA01 EO04Superheater655170 GA01 CM03Feed Water Tank10540 GA01 CM02Blow Down Tank10540 KK01 EP03Preheating Exchanger680120 KK01 EP01Heat Exchanger 3A510120 KK01 EP02Heat Exchanger 3B430100 KK01 HX01Converter635120 SS01 CM01Sulfur Storage Tank16575 SS01 CM02Sulfur Day Tank16575 Alcompararlosdosgruposderesultados,productodeaplicarnormasdistintas(tablas5.1y 5.2),seobservaqueexisteunadiferenciaapreciableentreambos,dondelosespesores recomendadosporOTOsiempresonmayoresquelosdePDVSA.Alestudiardetalladamente cadacaso,seencuentraquelasrecomendacionesdadasporlosfabricantesOTOsonms conservadoras, debido a quelimitan al sistema a tener unamenor transferencia decalor,ya que establecen por norma una mxima temperatura y mxima prdida de calor. ParaverificarquelosvaloresrecomendadosporOTOeranlosideales,seestudiantodoslos casos,implementandolmites enla prdida de calor recomendados por PEMEX. Los resultados se presentan en la Tabla 5.3. 44 Tabla 5.3. Espesores calculados limitando la prdida de calor (normas PEMEX) DescripcinTemp. OperacinEspesores Calor Perdido PEMEX [C][mm][W/mK] GA01 CM01Steam Drum29017085,84 GA01 EO01Waste Heat Boiler425230121,31 GA01 EP02Economizer 1480250137,89 GA01 EP03Economizer 2580280168,44 GA01 EO04Superheater655280207,41 GA01 CM03Feed Water Tank1058041,53 GA01 CM02Blow Down Tank1058041,53 KK01 EP03Preheating Exchanger680300207,41 KK01 EP01Heat Exchanger 3A510260146,82 KK01 EP02Heat Exchanger 3B430240121,31 KK01 HX01Converter635280200,00 SS01 CM01Sulfur Storage Tank16510061,63 SS01 CM02Sulfur Day Tank16510061,63 5.4. Estudio de permisibilidad en la norma PDVSA Con la utilizacin de la hoja de clculo que ha sido programada en el presente trabajo y que se haidentificadoconelnombre:"Estimacindelespesordelaislante",ascomolastablasdela norma PDVSA, se crea una grfica que permite conocer la tendencia de la permisibilidad de calor que considera PDVSA en su normativa. En este sentido, se hace un estudio considerando tres materiales: silicato de calcio, lana mineral y fibra de vidrio dado que son los materiales empleados en las normas PDVSA ylos resultados semuestranenlaFigura5.11.Tambinsegraficalapermisibilidadqueapareceenlasnormas PEMEXparatenerpuntosdecomparacinquepermitanvalidarelprogramaatravsdelos resultados obtenidos. 45 Figura 5.11. Tabla de permisividad 5.5. Visita a la Planta de Fertilizantes de El Palito Por medio de la visita a la Planta de Fertilizantes de El Palito, se pudo conocer cules eran los principalesinconvenientesqueexistanalrealizarlaprcticadeinstalacindelaislamiento. Tambinenlavisitalostrabajadoresexpertosenelreamostraroncomoeselmontajedeun sistemadeaislamiento.EstainformacinquehasidorecopiladasemuestraenelAnexoDdel presente informe. 5.6. Gua de seleccin e instalacin de sistemas de aislamientos En el presente trabajo se desarrolla una gua para los procesos relacionados con los sistemas de aislamiento trmico,conteniendo los principales materiales a emplear, as como la manera como sedeberealizarlainstalacindestos.EstainformacinsemuestraenelAnexoEdeeste informe. 0 100 200 300 400 500 600 0100200300400500600700 Flujo de calor [W/m2] Temp. de Proceso [C] Silicato Lana Fibra PEMEX CONCLUSIONES Productodeldesarrolloyejecucindelproyecto realizadoenEmpresasY&Vsepuedencitar las siguientes conclusiones:Se obtuvo que la temperatura de la superficie se comporta de manera decreciente con el espesor delaislamiento ypresenta una tendenciaasintticaque tiende ala temperatura ambiente. Elflujodecalordisminuyeconelespesordelaislamientoyposeeunaasntotaque tiende a cero. La velocidad del viento afecta la temperatura de la superficie. Laemisividadenunparmetroquenoafectasignificativamenteelflujodecaloryla temperatura de la superficie. Selogrdisearunahojaparaelclculodemanerarpidadelespesordelaislantede sistemasconaislamientotrmico(equiposytuberas),loquepermitiraEmpresas Y&Vverificarycompararrecomendacionesotorgadasporlosvendedoresdelos equipos con las normas utilizadas por ellos. Se realiz la validacin del programa mediante las corridas con datos reales de la Planta deFertilizantesdeElPalito,lacualpermitiverificarqueelmismocumplaconlos requerimientos exigidos por la empresa. Seelaborunaguadeinstalacin,lacualserempleadaporlaempresaparafuturos proyectosenelmbitodeconstruccin,enlacualseencuentranlasnormasquese debencumplir,ascomotambinlaformadesujetarymantenerelsistemade aislamiento por medio delos materiales de sujecin. LanormaPDVSAtieneunaaltapermisibilidadenelflujodecalorporcostodel combustible econmico en Venezuela. RECOMENDACIONES Adicionalmente se recomienda para los clculos: Utilizar como temperatura de operacinla temperatura mayor promedio al cual el equipo est operando. En el caso delas tuberasserecomienda tomarlamayor temperatura ala entrada del sistema para obtener menores perdidas de flujo de calor. Utilizarcomo temperatura ambiente el promedio registrado de sta durante todo el ao. Utilizar como velocidad del viento el valor promedio registrado durante todo el ao. Paracasosdondesearelevantelaconservacindelcalorsedebernaplicarlasnormas ms conservadoras como las OTO y PEMEX. Paraloscasosdondesequierereducirelflujodecalor,ascomoprotegeralequipoy personal se recomienda el empleo de la norma PDVSA. BIBLIOGRAFA [1]Y&V,"LaEmpresa",[enlnea],[consultadoNoviembrede2011].Disponibleenlaweb: http://www.yvsite.com.

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Calculo de calor transferido (q)

57 Suposicin de la temperatura de la superficie

Calculo de Resistencias (Rx) a. Pared

b. Aislante

c. Radiacin

d. Conveccin

58

Se procede a sustituir todos los valores

Calculo de la temperatura de superficie (Tsup)

59 Como la temperatura supuesta yla obtenida no son iguales (60 y 43 C), se vuelve a resolver el sistema,peroestavezseutilizalatemperaturaobtenida(43C).Peroalresolverlasegunda iteracin se obtiene los siguientes valores:

60 ANEXO C Instrucciones del programa "Estimacin del espesor del aislante" 61 Gua Elprogramaestdiseadoparaestimarelespesordelmaterialaislante,ascomoconocerla temperaturadelasuperficieylaprdidadecalorqueexisteatravsdelmismo.Elprograma realizaiteraciones,paralocualsolonecesitanlosdatosdelprocesodeoperacin,condiciones ambientales, caractersticas del equipo, conductividad del material aislante y especificaciones de la chaqueta. En la Figura C.1 se observa cmo es la apariencia del mismo. Figura C.1. Vista del programa Losdatossonsencillosdeagregar,solohayqueproporcionarlainformacinenlasunidades queserequierenydenocometererroresaltranscribirlosmismos.Elprogramasedivideen6 secciones diferentes y se completaran de la siguiente manera: Data de proyecto: estaprimera parte, contiene las especificaciones del proyecto y del equipo, para poder mantener un control y orden en los archivos. Datadeproceso:sedebeproporcionarlainformacindelatemperaturadeoperacindel equipo o lnea, esta deber estar en grados centgrados [C]. Esta temperatura ser la mxima que se alcance durante el proceso. El rango de temperatura estar comprendido entre 60 a 1100 C. 62 Data Ambiental: contiene los valores ambientales de diseo; dichos datos reflejan los valores promedioalolargodelaoenesazona.Sedebercolocarlatemperaturapromedioengrados centgrados[C]ylavelocidadpromediodelaireenmetrosporsegundo[m/s].Elrangode velocidad est comprendido entre 0,1 y 20,0 m/s Data del equipo o lnea: se completa con las dimensiones y materiales. Las unidades se deben suministrarenmetros[m].Enelcasodelmaterialdelequipoodelatuberasedeberevisarla conductividad del material. El rango de dimetro debe estar comprendido entre 0,0254 y 30 m. Datadematerialaislante:enestesegmentoseagreganlosvaloresdelacurvade conductividaddelmaterialaislante.Losvaloresdelatemperaturasesuministranengrados centgrados[C]ylosdelaconductividadtrmicaenSI(SistemaInternacionaldeunidades) [W/mK]. Los datos se colocan de mayor a menor de derecha a izquierda. En el caso de no llenar todos los espacios, se debe colocar cero (0) para evitar errores en los clculos. Datadelenchaquetado:reflejalaspropiedadesdelmaterialdelachaqueta,endondese colocanlosvaloresdelaemisividad.EnlaTablaC.1seencuentranlaspropiedadesdelos materiales ms comunes. Los valores de la emisividad estn comprendidos entre 0 y 1. Tabla C.1. Valores de emisividad de algunos materialesMaterialesEmisividad [] Aluminio (nuevo)0,10 Aluminio (en servicio)0,04 Acero0,80 Acero inoxidable (nuevo)0,13 Acero inoxidable (en servicio)0,30 Acero Galvanizado (nuevo)0,10 Acero Galvanizado (en servicio)0,28 PVC0,90 63 Luegodeintroducirtodoslosvalores,seprocedeapresionarelbotnCalculate,elcual proporciona como resultado la temperatura superficial y flujo de calor relacionado a cada espesor de aislamiento. La Figura C.3 se muestra el esquema de la tabla de resultados. Figura C.2. Esquema de la tabla de resultados En la Figura C.3 se muestra un ejemplo realizado empleando la hoja de clculo. 64 Figura C.3 Ejemplo de la hoja de clculo 65 APENDICE D Lista de materiales 66 Materiales Aislantes Silicato de calcio: en bloque, preformado para tuberas hasta 650 C Fibra mineral: en bloque, preformado para tuberas, manta hasta 455 C Perlita expandida: en bloques, preformado para tuberas hasta 650 C Fibra de cermica: hasta 1260 C Vidrio Celular: en bloques, preformado para tuberas hasta 232 C Tipos de preformaciones: Tubera recta Codo 90 Codo 45 TeeTee reductora Brida Vlvula Consideraciones para el manejo y mantenimiento de los materiales aislantes: Materiales libres de asbesto Todos los materiales debern ser nuevos Noexponermaterialesatemperaturassuperioresalascualesnopuedensuperarse mencionados por el fabricante Los materiales aislantes rgidos no se deformaran ms de 6 mm El material no debe presentar ningn tipo de falla cuando se prueben 67 Accesorios y Dispositivos Aro FlotanteTornillos autorroscante Remaches Malla de alambreAlambre de acero inoxidable. Resortes de aireacin (expansin y compresin) Grapas de ajuste rpido Bandas y sellos (asegurar aislamiento) Bandas de expansin Pines o pernos soldables, alfileres y clips de apoyo Clips en forma de "S" y "J" Tapajuntas 68 Enchaquetado Acero inoxidableAluminio: liso y corrugado Plstico No poner en contacto dos metales diferentes, primero se tiene que revestir 69 Materiales para junta de expansin Relleno suelto (aislamiento de la junta) Cemento para acabado Junta (aro, perno y tuerca) Figura D.1 Detalle de junta de expansin [7] 70 Recubrimiento para el sistema aislante Mastique Masilla Cemento Sellador Aglutinantes Tela de vidrio 71 ANEXO E Gua de instalacin 72 Procedimientos Preliminares - Medir con precisin el sistema a ser aislado para preverla cantidad dematerialnecesaria para su instalacin. -Todaslassuperficiesaseraisladasdebernestarlimpias,completamentesecasylibresde cualquier tipo de impurezas. - El aislamiento deber estar protegido contra la humedad e intemperie antes de su instalacin. Acabados y Detalles - El extremo abierto deber ser biselado o se les aplicara cemento. - Todas las juntas y aberturas sean selladas para prevenir la penetracin de humedad. - Los bordes cortantes externos debern ser redondeados para mxima proteccin. - Para aislar equipos con temperaturas superiores a la ambiental: 1.Utilizar pinturas anticorrosivas para prevenir exposicin del sistema. 2.Proteger el sistema con chaqueta de aluminio con su respectiva capa de barrera de vapor. 3.Sellar las uniones con material asfaltico - Para aislar equipos con temperaturas superiores a la ambiental: 1.Cubrirelaislamientoconchaquetasdealuminioparaprotegeralmaterialcontraabuso fsico y deterioro 2.Cerciorarse de colocar un material aislante que pueda resistir las temperaturas a las cuales estar sometido - Normalizar el espesor, para mantener un espesor constante a lo largo de una red de tuberas, en vez de implementar distintos espesores. - Ensamblar el sistema de tuberas con el aislamiento ya colocado. -Paralastuberas,comprarsoloaislamientoprefabricadorecto,yaquelaelaboracindelos codos, vlvulas y bridas se realiza de manera sencilla. - Fabricar los accesorios, ya que su compra hace que se retarde el pedido. - Pedir con tiempo los materiales para el sistema de aislamiento. - Por eficiencia y facilidad es preferible trabajar con lana mineral. 73 Instalacin en las tuberas a.- Aislamiento en forma de coquilla El aislamiento puede sujetarse con alambre metlico o bandas espaciadas entre centros de 300 mm. No habr menos de 3 alambres por seccin. b.- Aislamiento en forma de manta Cortar la manta a una dimensin igual al dimetro de la tubera ms el doble del espesor de la manta Para su sujecin, atravesar con espigas y sujetado con remaches rpidos, o colgado de aros de soporte y bien sujetado con bandas. En el caso que se necesiten aplicar varias capas, asegurar de que las uniones no coincidan entre s para aumentar la eficiencia trmica del conjunto. No deben quedar espacios vacios entre zonas aisladas contiguas. Enelcasodetuberasverticales,lasjuntasdeexpansinprovistasdeunarorigidizantepara soporte del asilamiento. Elaislamientovecinoabridasyvlvulasdebeserbiselado.Serecomiendaunadistanciade25 mm a partir de los pernos. Figura E.1. Detalle de aislamiento para tubera 74 Bridas y Vlvulas Elaislamientopuedeconsistirdetamaossucesivosacopladoshastaformarunacajaalrededor del cuerpo. El espesor del aislante ser igual al del aislamiento adyacente. Figura E.2. Detalle de aislamiento para brida [7] Figura E.3. Detalle de aislamiento para vlvula [7] 75 Figura E.4. Detalle de aislamiento para boca de visita [7] 76 ANEXO F Tablas PDVSA 77 Tabla F.1. Recomendacin de espesor para silicato de calcio [7] 78 Tabla F.2. Recomendacin de espesor para lana mineral [7] 79 Tabla F.3. Recomendacin de espesor para fibra de vidrio [7] 80 Tabla F.4. Recomendacin de espesor para silicato de calcio [7] 81 Tabla F.5 Recomendacin de espesor para lana mineral [7] 82 Tabla F.6. Recomendacin de espesor para fibra de vidrio [7] 83 ANEXO G Tabla PEMEX 84 Tabla G.1. Recomendacin de permisibilidad [12]