Curso de tuberías para plantas de proceso - 0110 Aislamiento para Tuberias Valvulas & Equipos

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CURSO DE TUBERIAS PARA

PLANTAS DE PROCESO. (Químico, Petroquímico o Farmacéutico).

0110

AISLAMIENTO EN TUBERÍAS, VÁLVULAS

Y EQUIPOS

CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.005).

EL AISLAMIENTO EN LAS TUBERÍAS, VÁLVULAS Y EQUIPOS.

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Índice de la unidad didáctica:

01 EL AISLAMIENTO EN LAS TUBERÍAS, VÁLVULAS Y EQUIPOS.

02 LOS MATERIALES AISLANTES.

02.1 Tierra de diatómeas.

02.2 Magnesia.

02.3 Lana mineral, o de roca.

02.4 Fibra de vidrio.

02.5 Silicato de calcio hidratado.

02.6 Poliestireno extruido o expandido.

02.7 Elastómeros flexible (Armaflex).

03 LA INSTALACION DEL AISLAMIENTO.

04 AISLAMIENTO DE TUBERÍAS Y VÁLVULAS.

05 AISLAMIENTO DE EQUIPOS.

06 AISLAMIENTO DE BAJA TEMPERATURA





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01 EL AISLAMIENTO EN LAS TUBERÍAS, VÁLVULAS Y EQUIPOS.

El aislamiento térmico se emplea para reducir la transferencia de calor desde el fluido contenido en la

tubería, válvula, o equipo, al medio ambiente o viceversa. El aislamiento de las líneas frías ayuda a

reducir la condensación en el exterior del tubo, lo que a su vez ayuda a reducir la corrosión. La

condensación en las líneas frías puede causar también daños a los equipos; Además, el aislamiento

contribuye a la seguridad del personal.

Las causas que motivan el aislamiento de las tuberías y equipos utilizados en la industria son:

? La conservación de la energía calorífica, reduciendo el cambio de calor, o frío, entre una tubería, o

aparato y el medio ambiente.

? El control de las temperaturas, limitando la caída de temperatura de un fluido que circula por una

canalización, o almacenado en un deposito.

? Evitar la condensación sobre la tubería, o el equipo, para que no surja el fenómeno de la corrosión,

sobre estos elementos.

? Proteger un fluido contra la helada, evitando una posible solidificación.

? Proteger a las personas contra una eventual quemadura provocada por un contacto accidental

sobre una superficie con una temperatura elevada.

Cuando se piensa en el tipo de aislamiento a utilizar en líneas de tuberías o equipos, deben

considerarse los siguientes puntos:

1 Debe tener una baja conductividad térmica, es decir, debe ser un mal conductor del calor.

2 El material debe ser capaz de soportar la temperatura de trabajo.

3 La resistencia estructural.

4 La resistencia a la humedad (especialmente si se aplica a tuberías a la intemperie).

5 El aspectos económico (inversión/energía ahorrada).

6 La densidad, debe retener la mayor cantidad posible de aire con el mínimo de material.

7 La superficie debe tender a reflejar el calor hacia el tubo (revestimiento de aluminio, etc.).

8 Problemas de vibraciones.

9 Formas a aislar.

s Frecuencia con que se habrá de quitar el aislamiento a efectos de mantenimiento.





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02 LOS MATERIALES AISLANTES.

El aislamiento térmico, adecuadamente aplicado, asegura una operación efectiva del equipo, o de la

tubería de proceso y conserva el calor o frío (temperatura) de estos elementos, con los beneficios

económicos que ello implica. Para una situación determinada, existe siempre una amplia variedad de

materiales aislantes y a cada tipo se le debe dar una aplicación determinada, adecuada al caso

considerado. No es posible, en esta unidad, referirse a cada uno de los tipos de material aislante, pero

se describirán varios de los tipos más frecuentemente usados en plantas de proceso.

Los materiales aislantes pueden ser clasificados en cuatro tipos; fibrosos; granulares; celulares o

reflectores. En la práctica, esta clasificación tienen un valor muy limitado, ya que los productos

comerciales presentan una combinación de algunos de estos cuatro tipos.

Para evaluar apropiadamente un material aislante, se debe considerar el efecto de la humedad y de los

cambios de temperatura sobre los siguientes factores:

1 Propiedades físicas

? Conductividad térmica.

? Calor específico.

? Coeficiente de expansión.

? Resistencias a la compresión, a la tensión y el impacto.

? Dureza.

? Resistencia a la fatiga.

? Resistencia al fuego.

2 Propiedades químicas:

? Análisis.

? Naturaleza corrosiva.

? Efecto de sustancias químicas en las tuberías o los recipientes sujetos a prueba.

3 Características de instalación:

? Toxicidad.

? Acción sobre la piel (sí produce rasguños, etc.)





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? Manejabilidad total (facilidad para cortarse, para tomar diversas formas, etc.)

02.1 Tierra de diatómeas.

Esta tierra es una forma poco usual de sílice; tiene un alto punto de fusión, 1.610 ºC (2.930 ºF),

está constituida por pequeños esqueletos silicosos de diatomeas, las cuales fueron plantas

microscópicas que vivieron hace millones de años.

Una mezcla de fibra y tierra de diatómeas forma un excelente aislamiento para alta temperatura

315 a 1040 ºC (600 a 1.900 ºF,) dicha mezcla se fabrica bajo varios nombres comerciales.

02.2 Magnesia.

Para temperaturas hasta de unos 315 ºC (600 ºF), el aislamiento a base de 85% de magnesia

era el material aislante más popular.

Está constituido por 85% de magnesia y 15% de fibra (antiguamente amianto) que proporciona

las cualidades de refuerzo necesarias para permitir el moldeo y la fabricación de secciones de

tubo y otras formas. El compuesto llamado magnesia es, en realidad, un carbonato de magnesio

producido, a partir de piedra caliza dolomítica, por la acción del bióxido de carbono sobre

pizarra dolomítica

Cuando se instala apropiadamente, el aislamiento a base de 85% de magnesia conserva durante

muchos años sus excelentes propiedades aislantes. Tiene la desventaja de no poder soportar

carga alguna.

Este aislamiento a menudo se usa en combinación con aislamiento de tierra de diatómeas, el

cual se coloca junto al cuerpo caliente, en forma de capa aislante, con espesor suficiente para

permitir rebajar la temperatura hasta 315 ºC (600 ºF) en la superficie exterior. Esta capa se

cubre luego por una capa de aislamiento a base de 85 % de magnesia, la cual tiene un menor





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valor de conductividad térmica y puede ser usada en el rango de temperaturas inferiores a 315

ºC (600 ºF).

02.3 Lana mineral, o de roca.

Este aislante se fabrica por estirado mecanico a 1.500 ºC mediante centrifugación de fibras

silíceas, obteniéndose filamentos minerales de sílice fundidos.

Estos filamentos son utilizados en forma de mantas aislantes cosidas con hilos textiles sobre

soporte de tela metálica, moldeados en forma de paneles, o de coquillas, por la adición de

materiales adhesivos apropiados, o en forma de borra (para aislar formas complicadas), e

incluso en forma pulverulenta, como cemento, apto para ser mezclado con agua.

Cuando se usa un adhesivo a prueba de agua, se puede producir un aislamiento efectivo de

baja. temperatura, el cual es altamente resistente a la humedad y a la putrefacción microbíana.

Cuando está en dicha forma, el mencionado aislamiento por lo general se llama corcho mineral

o roca mineral.

La lana mineral también se usa para aislamiento de casas y edificios.





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Figura 01; Coquillas y manta de lana mineral o de roca.





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02.4 Fibra de vidrio.

La baja conductividad térmica, incombustibilidad y nula reactividad química del vidrio, son

características deseables en los aislamientos.

El vidrio fundido puede ser hilado en fibras similares a las de la lana mineral y estas fibras que

pueden convertirse en mantas, paneles coquillas, burlete, o borrs, como en el caso precedente.

El aislamiento de fibra de vidrio es valido hasta 315 ºC (600 ºF), aunque con ciertas

condiciones llega a soportar hasta 450 ºC.

Puesto que el vidrio no puede absorber agua, las fibras de vidrio moldeadas provistas de

barrera de vapor para el lado caliente sirven como aislamiento de baja temperatura. En estas

condiciones este material es adecuado para temperaturas de -177 ºC a +425 ºC (-350 a + 800

ºF).

02.5 Silicato de calcio hidratado.

Este aislante se hace de materiales similares al vidrio; es útil hasta 650 ºC (1200 ºF); es

resistente a la humedad. Mezclado con pequeñas cantidades de fibra, su resistencia aumenta.

02.6 Poliestíreno extruído o expandido.

El estireno, polimérizado y moldeado para ocluir muchas burbujas de aire (ligereza) constituye

un aislamiento para idóneo bajas temperaturas, ligero y muy utilizado fuera de la industria

petroquímica, ha sustituido al corcho natural en muchas aplicaciones; su facilidad de moldeado

le ha hecho apto para ser utilizado incluso como embalaje.





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02.7 Elastómeros flexible (Armaflex).

Es un material aislante, impermeable y flexible, adecuado para el aislamiento de tuberías y

equipos con fluidos entre –40 y +105

ºC.

Este tipo de material no suele necesitar

recubrir el aislamiento.

Figura 02; Coquilla de “Armaflex”.

03 LA INSTALACION DEL AISLAMIENTO.

Independientemente de la extensa variedad de tipos de aislamientos, como ya se ha indicado, la

mayoría de ellos se fabrican en una o más de estas tres formas:

? Paneles.

? Mantas.

? Coquillas para tuberías.

Los métodos de instalación de estas tres formas de aislamiento son similares, al margen de la clase de

aislamiento que se esté empleando. En toda instalación de aislamiento se aplican dos reglas generales:

1 Que las superficies deben limpiarse perfectamente antes de comenzar la instalación.

2 Si el aislamiento se instala en varias capas, todas las juntas deben quedar “contrapeadas".





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04 AISLAMIENTO DE TUBERÍAS Y VÁLVULAS.

Las coquillas se fijan y se aseguran al tubo mediante amarres de alambre o flejes separados

aproximadamente cada 30 cm (12”). Este alambre debe resistir la corrosión o las altas temperaturas

transmitidas por el fluido caliente. El aislamiento se protege mediante un encamisado a prueba de

intemperie, tal como acero galvanizado o aluminio.

Por lo que se refiere a las bridas, se considera en muchos casos, que es más económico omitir el

aislamiento de ellas, sobre todo en aquellas plantas de proceso en las que es necesario con frecuencia

extraer secciones de líneas para inspección o reparación, por lo que resulta menos costoso omitir

sencillamente el aislamiento alrededor

de las bridas, y así evitar la

destrucción de toda la sección de

aislamiento cuando se extrae el tubo;

en los restantes casos y en las líneas

de vapor, se aislaran también las

bridas.

Figura 03; Tubería con doble coquilla.

Figura 04; Tubería aislada con manta y con doble coquilla.





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Figura 05; Tubería aislada con borra.

Las válvulas y las conexiones se aíslan con segmentos de coquilla, manta o borra, del mismo material

que el utilizado en los tramos rectos de tubo. Estos segmentos se fijan en su lugar por medio de

alambre y se terminan con un recubrimiento de chapa galvanizada o aluminio.





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Figura 06; Aspecto de válvulas y tubería aislada.

05 AISLAMIENTO DE EQUIPOS.

En el aislamiento de recipientes, cambiadores de calor, y otros equipos similares, se utilizan paneles,

manta y material suelto; para asegurar la instalación sobre la parte cilíndrica de torres y cambiadores

de calor, se usan flejes galvanizados de 13 x 0.5 mm (½ x 0,020”). En las cabezas, superior e inferior,

del recipiente el aislamiento se sostiene con flejes que se aseguran por medio de pernos o tuercas

soldados.

Para ayudar a soportar los paneles, se sueldan ángulares de acero alrededor de los recipientes

verticales y espaciados unos 2,4 0 3,6 m. (de 8 a 12 pies) entre centros. Estos soportes tienen ± 15

mm (½”) menos de espesor, con respecto al del aislamiento. Terminanda la colocación de paneles

entre los extremos de los ángulares y llenando el espacio con lana mineral suelta, se adapta una junta

de expansión (si es necesaria).

Figura 07; Detalle de colocación de paneles en recipientes.

El aislamiento mediante manta se instala de una manera similar, con excepción de que en vez de flejes

galvanizados se puede usar alambre para asegurar las mantas en su lugar de trabajo. Sobre el área de





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la manta reforzada con malla metálica de 1”, a se puede aplicar directamente un recubrimiento a

prueba de intemperie, o chapa de aluminio, o de acero galvanizado.

Figura 08; Detalle del aislamiento de un recipiente vertical.

06 AISLAMIENTO DE BAJA TEMPERATURA

La principal diferencia en la instalación de este tipo de aislamiento, es que debe idearse algún medio

de prevenir que el vapor de agua penetre al aislamiento.

Puesto que la superficie interior del aislamiento esta a una temperatura, más baja que la superficie

exterior, la presión de vapor de agua en la superficie interna es menor que en la externa y el flujo de

vapor de agua es hacia el interior, en donde se congela y causa un notorio aumento en la

conductividad del aislamiento y origina también su deterioro.





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Para reducir al mínimo este movimiento de vapor de agua debe instalarse una barrera de vapor.

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