PROCEDIMIENTO PARA UNION POR TERMOFUSION DE JUNTAS DE TUBERIA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD

(HDPE)

1. OBJETIVO

Establecer la metodología para la unión por termofusion de juntas en tubería de Polietileno de Alta Densidad (HDPE), para las diferentes aplicaciones en el proyecto PC INTEGRADOR.

2. ALCANCE

Este procedimiento aplica para la instalación de tubería del sistema contraincendio, en la ejecución del Proyecto Logística Reficar PLR de ECOPETROL S.A. en Cartagena.

3. NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA

ASME B31.3 – CAP. VII Nonmetallic Piping and Piping Lined with Nonmetals. ASTM D2657 Standard Practice for Heat Fusion Joining of Polyolefin Pipe and

Fittings Manual de Instrucciones del Fabricante de la Máquina de Termofusión. Planos y especificaciones del cliente. Boletin PP 750 “Procedimientos de Termofusión y Guía de Calificación.

4 DEFINICIONES

HDPE: Polietileno de alta densidad. Polímero del grupo de termoplásticos.

BPS: Procedimiento técnico de unión específico para unas condiciones de proceso, tipo de material, rango de espesores y posiciones.

TERMOFUSION: Proceso en el que se combina la acción de la temperatura y la fuerza dando como resultado, dos superficies entrelazadas, después de un procedimiento de unión.

5. METODOLOGIA

Todas las uniones por termofusion deben ser efectuadas bajo los lineamientos del ASME

B.31.3 CAP VII Nonmetallic Piping and Piping Lined with Nonmetals.

5.1 ACTIVIDADES PRELIMINARES

Localización de la Tubería

Este proceso consiste en ubicar con topografía el trazado que tendrá la línea según

lo descrito en los planos y las condiciones de obra, por lo tanto se realizará en sitio

y en común acuerdo con los representantes del cliente, y/o las personas

encargadas.

Tendido de Tubería

Consiste en ubicar la tubería siguiendo el trazado de la línea según la localización

definida anteriormente; para este trabajo es necesario contar con un equipo para

manipulación de cargas para la ubicación de las tuberías.

5.2 PROCEDIMIENTOS DE UNION (BPS)

Todas las uniones por termo fusión deben ser efectuadas utilizando procedimientos y

operadores calificados de acuerdo al ASME B 31.3 - Capitulo VII Nonmetallic piping and

piping lined with nonmetals y la Especificación del cliente aplicable.

Los procedimientos de uniones por termo fusión HDPE serán elaborados por el ingeniero

de Tubería y revisados por el coordinador Qa Qc.

El contenido de los procedimientos de Unión por termo fusión que se vayan a utilizar,

deben darse a conocer a los Operadores-soldadores antes de su aplicación y deben estar

disponibles en el sitio de trabajo.

El supervisor debe tener en cuenta:

El equipo sea el apropiado y esté en buenas condiciones

Se cumplan las normas de seguridad establecidas.

La calificación del personal a emplear es la requerida.

El pre-calentamiento, sea el adecuado.

Que los soportes provisionales para fijar las partes no obstaculicen su ejecución.

Que cada junta terminada tenga el estampe del soldador.

Comprobar que el procedimiento que se va a usar es el requerido por ingeniería.

Se cumplan todas las especificaciones del BPS.

Asegurarse que las liberaciones por inspecciones de las juntas han sido

ejecutadas y aceptadas por QaQc.

Los criterios de aceptación o rechazo se realizaran según las especificaciones del

contrato.

Superficies limpias y secas (utilizar trapos limpios, secos no sintéticos o toallas de

papel), que en los extremos de los tubos no tenga daños superficiales que puedan

comprometer la unión o interferir con las herramientas y equipos de fusión.

Aliviar la tirantez de la línea antes de hacer conexiones

Alinear correctamente la tubería antes de hacer las conexiones

5.3 CALIFICACION DE OPERADORES-SOLDADORESTodo Operador-soldador debe efectuar una prueba en presencia de un inspector de QC de la organización, bajo las variables de un B.P.S. calificado. Si los resultados son aceptables, se elabora y firma el registro de calificación correspondiente en el formato ……….. Calificación de Soldador (WPQ). Sólo en este momento el Operador-soldador puede unir por termo fusión en los trabajos asignados del proyecto y dentro de los límites de su calificación.

5.4 CONTROL DE SOLDADORES

El coordinador QaQc será responsables de mantener una continuidad en el control del registro de calificación de los Operadores-soldadores, se debe llevar el formato …xxxxx… Listado de Calificación de Soldadores. Todos los registros deben estar disponibles.Cada soldador tendrá una estampa de identificación, el cual debe figurar en su calificación y en el formato de control de soldadores.Se efectuará seguimiento al desempeño de cada soldador, evaluando su porcentaje de defectología.

5.5 INSPECCION Y APROBACION DE UNIONES

Las inspecciones serán efectuadas durante el proceso de construcción y examinadas

mediante ensayos (destructivos y/o no destructivos) en porcentajes según sea el caso y

las especificaciones del cliente.

Las superficies del calentador de plancha deben estar limpias, sin daños y a la

temperatura adecuada.

Para cada procedimiento se especifica la temperatura del calentador de plancha. La

temperatura especificada es la temperatura de la superficie de las caras que entra en

contacto con el tubo y las partes a ensamblar, NO la temperatura indicada en el

termómetro del calentador de plancha. Utilice un pirómetro o un termómetro infrarrojo para

comprobar que la temperatura sea uniforme en las dos caras que entraran en contacto.

Cuando mida la temperatura de la superficie con un pirómetro o con un termómetro

infrarrojo, lea así mismo la temperatura que marca el termómetro del calentador. Verifique

ésta última temperatura antes de cada fusión para asegurarse que el calentador esta

manteniendo la temperatura adecuadamente.

Una temperatura no uniforme o inadecuada puede producir fusiones de baja calidad.

Para aprobar la calidad de la fusión, se dispone de una unión de muestra la cual debe

estar completamente fría y debe tener 15t (6” mínimo) de longitud a cada lado de la junta,

donde t es igual al espesor de pared del tubo. Se cortan tiras (al menos tres) de 1½t (1”

mínimo), se le realiza doblado hasta que los extremos de la misma se toquen y se

examina visualmente (no debe haber espacios, huecos, desalineamientos o rebabas

cuando se dobla) con los direccionamientos del código ASTM D2657 “Standard Practice

for Heat Fusion Joining of Polyolefin Pipe and Fittings”.

Si se observan imperfecciones en la unión, prepare otra unión de muestra usando el

procedimiento correcto de unión y repita la calificación.

Cuando la unión por termofusión se encuentre dentro de los parámetros establecidos, el

encargado de QA/QC aceptará la unión como satisfactoria y así lo hará constar en el

reporte diario.

Se levantará una libreta de soldadura diaria que se adjuntara con la ubicación en los isométricos, donde aparecerán las uniones efectuadas, con el correspondiente estampe del soldador y las especificaciones de los materiales involucrados.

5.6 ETAPAS DEL PROCESO DE UNION A TOPE POR TERMOFUSIONEl área de la unión debe ser protegida contra las condiciones climáticas adversas (como

el viento, la lluvia, el polvo y cualquier otra condición que pudiese perjudicar o contaminar.

El extremo opuesto a unir de cada tubo debe, en lo posible, estar cerrado para prevenir la

penetración de flujos de aire al interior de la tubería, evitándose el enfriamiento del área

de fusión y el efecto chimenea.

PREPARACION

Montar los tubos (ó tubo y accesorio) en el carro, alinearlos ajustando la prensa

dejando que los extremos de los tubos sobresalgan de 20 mm a 25 mmm

aproximadamente de las mordazas del carro alineador.

Refrentar los tubos colocando la refrentadora limpia en el medio de los tubos sobre

los guías del carro alineador. Se debe encender la refrentadora, y después

presionar los extremos contra la cortadora para refrentar completamente las

superficies, hasta que se forme un espiral aproximadamente igual al espesor en

ambos extremos. Retire la presión sobre los tubos y apague la refrentadora.

Retire y proceda a sacar los residuos teniendo en cuenta no tocar las zonas

refrentadas para no contaminarlas. De igual forma revise la parte interna de los

tubos y retire los residuos del refrentado.

TIPICO DE UNION A TOPE POR TERMOFUSION

Chequear el alineamiento uniendo suavemente los extremos refrentados y pasar el

dedo para revisar que no sea notorio el desalineamiento (Ideal <10% del espesor

de pared de la tubería). Si existe desalineamiento apriete la mordaza del lado de

mayor altura. Cuando los extremos estén totalmente alineados, monte la

refrentadora nuevamente y realice el refrentado final, revise que el tubo mantiene

su circunferencia midiendo el diámetro interior horizontal y verticalmente verificado

esto; aquí los tubos están listos para iniciar el ciclo de fusión.

PRESION DE ARRASTRE

La presión de arrastre es el valor de la presión mínimo necesario para obtener el

movimiento del carro móvil.

Esta presión se mide tirando al máximo la leva de la central hidráulica en modo progresivo

y se rota gradualmente en sentido horario la válvula de máxima presión hasta cuando el

carro móvil comienza a moverse. Se lee en el manómetro de la central oleodinámica, el

valor de la presión de arrastre y se anota.

Esta presión se debe medir en cada soldadura.

PRESION DE INTERFAZ

Mínima 60 psi- Máxima 90 psi

Cuando las superficies de unión adecuadamente calentadas se juntan, la fuerza requerida

para hacer la unión es la necesaria para enrollar el cordón (labios) de fusión derretido

sobre la superficie de la tubería.

La presión de interfaz se utiliza para calcular el valor de presión de unión por fusión para

las máquinas de fusión a tope.

FUSION

El elemento térmico debe estar limpio y no debe estar rayado, debe tener recubrimiento

en teflón. Conecte el elemento térmico, dejándolo estabilizar hasta alcanzar la

temperatura MÍNIMA DE 400 °F - MÁXIMA DE 450 °F (204°C - 232 °C).

Revise que el elemento se encuentre en este rango utilizando un indicador de

temperatura calibrado. La diferencia de temperatura en cualesquiera dos puntos en la

superficie de fusión de la herramienta de calentamiento no debe ser mayor a 20 °F (11°C)

(hasta 18”) o bien 35°F (19°F) para diámetros mayores. Es de anotar que la temperatura

de la herramienta debe mantenerse en 210 °F aproximadamente. Ver Boletín PP 750

“Procedimientos de Termofusión y Guía de Calificación”.

Coloque la herramienta de calentamiento entre los extremos de los componentes y mueva los extremos contra la herramienta de calentamiento. El contacto inicial debe darse bajo presión moderada para asegurar un contacto pleno. Sostenga la presión de contacto muy

brevemente y luego alivie la presión sin romper contacto. La presión debe reducirse a la presión de contacto al primer indicio de fusión alrededor de los extremos de la tubería. Sostenga los extremos contra la herramienta de calentamiento sin fuerza. Se formará un cordón (labios) de polietileno derretido contra la herramienta de calentamiento en los extremos del componente.

Cuando se forme el tamaño adecuado del cordón (labios) derretido, separe rápidamente los extremos y quite la herramienta de calentamiento. Durante el calentamiento, el cordón (labios) derretido se expandirá hacia afuera al ras de la superficie de la herramienta de calentamiento, o bien puede curvarse ligeramente hacia afuera de la superficie. Si el cordón (labios) derretido se curva mucho hacia afuera de la superficie de la herramienta de calentamiento, puede ser una señal de que hubo una presión inaceptable durante el calentamiento.

Tamaño aproximado del cordon (labios) derretidoTamaño da Tubería Tamaño Aproximado dei Cordón {labios}

Derretido

1-1/4“ y menor ( 40 mm y menor) 1/32-1/16"( 1- 2 mm)

Arriba de 1-1/4" y hasta 3" arriba de 40 mm y hasta 90 mm Aproximadamente 1/16” (2 mm)

Arriba de 3' y hasta S" arriba de 80 mm y hasta 225 mm 1/1 6’- 3/16* (3- 5 mm)

Arriba de 8'; y hasta 12‘ arriba de 225 mm y hasta 315 mm 3/16” - 1 /4” (5 - 6 mm)

Amba de 12” y hasta 2 arriba de 3 i 5 mm y hasta 630 mm 1/4" - 7/16!" (6 -11 mm)

Arriba de 24 ' y hasta >arriba de 630 mm y hasta y 915 mm Aproximadamente 7/16"

Arriba de 35”y hasta 54" arriba de 915 mm y hasta 1300 mm Aproximadamente 9/I6"

Inmediatamente después de quitar la herramienta de calentamiento, RÁPIDAMENTE

inspeccione los extremos derretidos, que deben esta planos, parejos y completamente

fundidos.

TIEMPO DE CALENTAMIENTO

Si las superficies derretidas son aceptables, inmediatamente y en un Movimiento

continuo, una los extremos y aplique ia fuerza de unión correcta. No las junte de golpe,

Aplique suficiente fuerza de unión para enrollar ambos cordones derretidos sobre la

superficie de la tubería.

Una superficie derretida cóncava es inaceptable; indica que hubo presión durante el

calentamiento.

No continúe más. Permita que los extremos de los componentes se enfríen comience

nuevamente con el paso de refrentado.

Sostenga la fuerza de unión contra los extremos hasta que se enfríe la unión. La unión

está lo suficientemente fría como para manipularla CON SUAVIDAD cuando el doble

cordón (labios) está frío al tacto.

Enfríe de 30 a 90 segundos por cada pulgada de diametro de la tubería. No trate de

acortar el enfriamiento aplicando agua, trapos húmedos o cosas similares. Evite jalar,

instalar, hacer pruebas a presión o un manejo rudo cuando menos durante otros 30

minutos. Las tuberías con espesores de pared mayores, requieren de más tiempo de

enfriamiento.

Inspeccionar en ambos lados, el doble cordón (labios) debe estar enrollado sobre la

superficie y estar redondeado en forma uniforme y ser de tamaño consistente todo

alrededor de la unión. Como se ilustra en la Figura, el ancho del doble cordón (labios)

debe ser de 2 a 2 1/a veces su altura por arriba de la superficie y la profundidad de la

ranura en V entre los cordones no debe ser de más de la mitad de la altura de los

mismos.

Proporciones de los Cordones en una Fusión a Tope

Al realizar fusión a tope en accesorios moldeados, el cordón (labios) del lado del

accesorio puede tener una apariencia irregular. Esto es aceptable, siempre y cuando

el cordón (labios) del lado del tubo esté correcto.

No es necesario que el cordón (labios) interno se enrolle sobre la superficie interior de

la tubería.

Formación apropiada del labio Formación inapropiada del labio

EQUIPO

• Plancha calentadora con indicador de temperatura y accesorios recubiertos con teflón.• Refrendadora• Carro alineador• Tela de algodón y alcohol (no usar telas sintéticas)• Catálogo de Instalación• Reloj o Cronómetro• Indicador de Temperatura• Mordazas Intercambiables para diferente Diámetros• Sierra• Elementos de protección personal• Medidores de atmósferas• Extension eléctrica• Planta eléctrica• Cronómetro• Pajarita• Piròmetro

PERSONAL

• Supervisor• Operario Termo fusión

• Ayudante• Tubero 1A

SEGURIDAD INDUSTRIAL Se deben tener en cuenta las siguientes:Los cables eléctricos, enchufes, toma corrientes y conexiones estarán en buen estado, deben cumplir con las normas de seguridad eléctrica y revisión actualizada.Los acoplamientos serán del tipo que no puedan desconectarse por tracción.No usar ropas impregnadas de combustibles y aceites.Se debe observar en todo momento las normas de seguridad en cuanto a izamiento de cargas durante el alineamiento de los diferentes accesorios a ser soldados.Antes de empezar labores, retirar combustibles a una distancia mínima de 10 m del punto de Unión.Tener el respectivo permiso de trabajo con la descripción clara de las actividades a desarrollar (este tipo de trabajo se considera en caliente).Durante el alineamiento, tener en cuenta los riesgos asociados de manejo de cargas en suspensión, posiciones inadecuadas, golpes o atrapamiento tubo / tubo, tubo/maquinaría o con la grapa.

COMPETENCIAS INTEGRALES

Garantiza que el personal utilizado en la obra reúne los requisitos de idoneidad y además se efectuaron las verificaciones y entrenamientos que se requieren para que las operaciones se realicen dentro de las más óptimas condiciones de seguridad.