NRF-034-PEMEX-2012 Aislamientos Térmicos para Altas Temperaturas.pdf

Número de Documento NRF-034-PEMEX-2011 17 de febrero de 2012 Página 1 de 47

COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX-EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

AISLAMIENTOS TERMICOS PARA ALTAS TEMPERATURAS EN EQUIPOS, RECIPIENTES Y TUBERIA SUPERFICIAL ESTA NORMA DE REFERENCIA CANCELA A LA NRF-034-PEMEX-2003

Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

AISLAMIENTOS TÉRMICOS PARA ALTAS TEMPERATURAS EN EQUIPOS, RECIPIENTES Y TUBERÍA SUPERFICIAL

NRF-034-PEMEX-2011 Rev. 0 Página 2 de 47

HOJA DE APROBACIÓN

ELABORA:

ING. CESAREO PIZARRO MORENO COORDINADOR DEL GRUPO DE TRABAJO

PROPONE:

ING. PRIMO LUIS VELASCO PAZ VICEPRESIDENTE DEL SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX-EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

APRUEBA:

ING. CARLOS RAFAEL MURRIETA CUMMINGS PRESIDENTE DEL COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS




CONTENIDO CAPÍTULO

PÁGINA

0.

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 4

1.

OBJETIVO ............................................................................................................................................ 4

2.

ALCANCE............................................................................................................................................. 5

3.

CAMPO DE APLICACIÓN ................................................................................................................... 5

4.

ACTUALIZACIÓN ................................................................................................................................ 5

5.

REFERENCIAS .................................................................................................................................... 6

6.

DEFINICIONES .................................................................................................................................... 6

7.

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS .......................................................................................................... 7

8.

DESARROLLO ..................................................................................................................................... 7

9.

8.1

Sistema termoaislante................................................................................................................. 7

8.2

Materiales .........................................................................................................................................

8.3

Diseño ...................................................................................................................................................... 17

8.4

Instalación......................................................................................................................................... 18

8.5

Termoaislantes removibles ......................................................................................................... 30

8.6

Soportes ..................................................................................................................................... 31

8.7

Inspección final ................................................................................................................................................................. 36

8.8

Suministro, transportación, manejo y almacenaje ...................................................................... 36

8

RESPONSABILIDADES ..................................................................................................................... 37

10. CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES .................................. 38 11. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 38 12. ANEXOS ............................................................................................................................................... 40 Anexo A

Ejemplo de cálculo Suministro, transportación, manejo y almacenaje .......................... 40

Anexo B

Tabla-1, Máxima transferencia de calor permisible ....................................................... 44

Anexo C

Tablas de espesores ...................................................................................................... 45


0.



INTRODUCCIÓN

En petróleos Mexicanos se desarrollan procesos industriales que requieren mantener las temperaturas de los fluidos por arriba de la temperatura del medio ambiente y en algunos casos temperaturas elevadas que requieren para su manejo aleaciones especiales, por lo que dichos procesos requieren de sistemas termoaislantes eficientes que permitan la conservación del calor entre otras características. Por lo tanto, dentro de esta norma de referencia se definen las características que deben cumplir los materiales termoaislantes para alta temperatura, de manera que nos permita, dentro de lo tecnológicamente razonable, la conservación del calor, su manejo no sea peligroso para el personal, no incremente riesgos a las instalaciones por contener materiales inflamables o combustibles y no ser residuos peligrosos tanto el material sobrante de la instalación como el retirado de este cuando envejezca o por otro motivo requiera su reemplazo. Este documento se realizó en atención y cumplimiento a: Ley de Petróleos Mexicanos y su reglamento Ley de la Comisión Nacional de Hidrocarburos Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente. Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público. Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas. Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Reglamento de Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas. Reglamento de la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público. CNPMOS-001 Guía para la Emisión de Normas de Referencia de Petróleos Mexicanos y Organismos subsidiarios (26 de julio de 2001). Lista de participantes Pemex-Exploración y Producción. Pemex-Gas y Petroquímica Básica. Pemex-Refinación. Pemex-Petroquímica. Petróleos Mexicanos. Participantes Externos Instituto Mexicano del Petróleo Aislante Minerales, S. A. de C.V. Hilti Mexicana, S. A. de C.V.

1.

OBJETIVO

Establecer los requisitos técnicos y documentales, para la contratación del diseño, adquisición de materiales y la instalación de un sistema termoaislante.


2.



ALCANCE

La presente Norma de Referencia establece los requisitos mínimos para el diseño, materiales e instalación requeridos para conformar un sistema termoaislante de alta temperatura con rango de 310 K (37 °C) a 1088 K (815 °C) evitando riesgos en la salud de los trabajadores y minimizando el impacto ambiental para las instalaciones donde se apliquen estos materiales. Para instalaciones existentes, cuando se sustituya el sistema termoaislante, el nuevo material seleccionado puede ser cualquiera de los indicados en esta norma y debe cumplir con la máxima transferencia de calor permisible Fuera del alcance a) b)

3.

No incluye sistemas termoaislantes con aplicación de materiales refractarios. No se contempla en el contenido de esta norma: Protección contra fuego. Aislamientos térmicos para edificios, refrigeradores, aire acondicionado y equipos de ventilación.

CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición y contratación de los bienes y servicios, que se lleven a cabo en los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, en donde se requiera utilizar sistemas termoaislantes para altas temperaturas. Por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación: licitación pública, invitación a cuando menos tres personas, o adjudicación directa, como parte de los requisitos que debe cumplir el proveedor, contratista o licitante

4.

ACTUALIZACION

Las sugerencias para la revisión y actualización de esta norma, deben enviarse al Secretario del Subcomité Técnico de Normalización de PEP, quien deberá programar y realizar la actualización de acuerdo a la procedencia de las mismas, y en su caso, a través del Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, procederá a inscribirla en el programa anual de Normalización de PEMEX. Sin embargo, esta norma se debe revisar y actualizar, al menos cada 5 años o antes, si las sugerencias y recomendaciones de cambio lo ameritan. Las propuestas y sugerencias de cambio deben elaborarse en el formato CNPMOS-001-A01 de la Guía para la Emisión de Normas de Referencia CNPMOS-001-A01, Rev. 1 del 30 de septiembre de 2004 y dirigirse a: PEMEX-Exploración y Producción. Subdirección de Distribución y Comercialización. Coordinación de Normalización. Bahía de Ballenas 5, Edificio “D”, PB., entrada por Bahía del Espíritu Santo s/n. Col. Verónica Anzures, México D. F., CP 11 300. Teléfono directo: 1944-9286. Conmutador: 1944-2500 extensión 326-90 Correo Electrónico: [email protected]


5.



REFERENCIAS

5.1 NOM-009-ENER-1995. Eficiencia energética en aislamientos térmicos industriales editada en el Diario Oficial de la Federación el 08 de Noviembre de 1995. 5.2

NOM-008-SCFI-2002. Sistema General de Unidades de Medida.

5.3 NOM-085-ECOL-1994. Contaminación atmosférica para fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles, sólidos, líquidos, gaseosos o cualquiera de sus combinaciones. 5.4 NMX-C-379-1993. Industria de la construcción - Materiales termoaislantes - Cemento Monolítico de Fibras Minerales - Especificaciones. 5.5 NMX-C-376-1992. Industria de la Construcción - Materiales Termoaislantes - Perdidas de Masa por Abrasión e Impacto - Método de Prueba.

6.

DEFINICIONES

Para los efectos de esta norma de referencia, aplican las definiciones de la NOM -009-ENER-1995, y las siguientes: 6.1 Calor específico. Característica que implica intercambio térmico entre la masa termoaislante y el sustrato metálico. La cantidad de calor transferida depende de la densidad del termoaislante, por lo que debe ser considerado en el diseño. 6.2 Código equivalente. Se refiere a un documento que exija el cumplimiento de las características propias del material, en nivel cuantitativo y para efectos de calidad igual o superior, al propuesto en esta norma de referencia. 6.3 Densidad. Es la masa por unidad de volumen de un material. El término es aplicable a mezclas y sustancias puras y a la materia en el estado sólido, líquido, gaseoso o de plasma. Las unidades comunes de la densidad son gramos por centímetro cúbico y slugs o libras por pie cúbico. 6.4 Difusividad térmica. Es la velocidad con que un termoaislante gana o pierde calor y su temperatura se modifica a través de él. 6.5 Estabilidad dimensional. Es la propiedad que indica la habilidad del termoaislante para conservar su forma y tamaño frente al envejecimiento, o cuando está sujeto a temperatura constante o cambiante. 6.6 Expansión. Propiedad que define el cambio dimensional de un material, termoaislante, tubería o equipo, cuando su temperatura cambia, este cambio es reversible. 6.7

Higroscopía. Es la tendencia de un material a absorber vapor de agua de la humedad ambiental.

6.8 pH (Potencial de hidrógeno). Es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno en gramos equivalentes por litro. Se mide en una escala de 0 a 14, siendo 7 el punto neutro. Las sustancias ácidas reportan valores por abajo de 7 y las alcalinas por arriba de 7. 6.9 Resiliencia. Propiedad típica de los termoaislantes fibrosos por la cual recuperan su forma y dimensión cuando desaparece la fuerza deformante.




6.10 Resistencia a la compresión. Capacidad que tiene el termoaislante para no deformarse cuando sea sometido a cargas o fuerzas o abusos mecánicos. 6.11 Servicio a temperatura dual. Esto ocurre cuando la tubería o equipo opera durante un tiempo en cierta temperatura (alta o baja) y de forma inmediata, cambia a operar a una temperatura contrastante (baja o alta). 6.12 Temperatura ambiente (Ta). Es la temperatura del aire en el medio circundante al lugar donde se encuentra situado el sistema termoaislante. De acuerdo con los datos meteorológicos de la zona de referencia, la temperatura ambiente para diseño se toma la media anual de los últimos cinco años.

7.

SIMBOLOS Y ABREVIATURAS

LGEEPA

Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente.

ppm

Partes por millón.

Para los efectos de esta norma con relación a: simbología y valores de unidades de medida, referirse a la NOM008 SCFI-2002 "Sistema General de Unidades de Medida”.

8.

DESARROLLO

En este capítulo se establecen las características y propiedades que deben cumplir los materiales que conforman un sistema termoaislante, también conocido como sistema de aislamiento térmico, aplicable a equipos, tuberías y sus accesorios, que trabajan dentro del rango de temperaturas de 310 K (37 °C) a 1088 K (815 °C), requeridos para la conservación del calor en los procesos. También incluye requisitos para: el diseño, la instalación de los materiales suministrados y el manejo, así como soportes aislados y protección personal. 8.1

Sistema termoaislante

El sistema de aislamiento térmico o termoaislante para esta norma consta como mínimo de las siguientes partes: material termoaislante o aislamiento térmico, materiales de sujeción del aislamiento térmico, acabado (metálico y no metálico), material de sujeción de acabado, materiales de sello del acabado metálico, juntas de expansión para material aislante rígido como se muestra en la figura 1 y como complemento soportes aislantes que aunque forman parte del sistema termoaislante en este documento se analizaran como parte complementaria.


Superficie metálica


Termoaislante

Material de sujeción del termoaislante

Acabado


Junta de expansión

Material de sujeción del acabado

Soporte aislante

Figura 1 Sistema termoaislante o aislamiento térmico (Típico) El espesor del material termoaislante debe cumplir con el método de cálculo amparado en esta norma. Para que el sistema termoaislante trabaje lo más eficiente posible, se debe cumplir con los requerimientos de instalación indicados en esta norma y en la cual se incluye los soportes aislantes. Para la protección personal debe ser por una barrera de lámina perforada y no por material termoaislante. 8.2

Materiales

8.2.1

Material Termoaislante

Los materiales termoaislantes deben cumplir con los siguientes requisitos:         

Deben ser resistentes al paso de calor dentro del rango de temperatura especificado. No deben ser corrosivos para la superficie del metal donde se instalará por lo que el usuario debe especificar el material por aislar. Su manejo no debe causar daños al personal por lo que no deben ser tóxicos y deben ser libres de asbesto y no deben ser clasificados como cancerígenos. No deben incrementar el riesgo en la instalación, por lo que no deben ser inflamables o combustibles y en caso de exponerse al fuego no deben desprender vapores tóxicos. Deben ser clasificados como residuos de manejo especial, tanto el material sobrante de la instalación inicial como el retirado cuando se terminó su tiempo de vida útil. No es permitido el uso de materiales que para su disposición final sean clasificados como residuo peligroso. Deben ser resistentes a bacterias y hongos Deben mantener sus propiedades, aún sometidos a temperaturas extremas. Después de 96 horas operando en ésta condición, no debe presentar grietas, roturas o disminución de espesor. La conductividad térmica debe ser constante a través de la vida útil de los mismos. Se requiere que los termoaislantes y materiales complementarios sean, en seco, y con pH alcalino 7.5






como mínimo. Se debe evitar el uso de materiales que al humedecerse adquieran condiciones de acidez para evitar corrosión. Debe evitarse el uso de materiales higroscópicos, ya que la presencia de agua genera soluciones de sustancias arrastradas por el vapor ambiental, como cloruros, nitratos y sulfatos, provocando corrosión sobre el acero al carbón y acero inoxidable. Los materiales aplicables para los sistemas de aislamiento térmico son los indicados en la tabla 1.

Material termoaislante

Tipo genérico

Formas de presentación y aplicación

Especificación ASTM o equivalente

Lana de roca

Fibras Minerales

Colchas Preformado para tubería Placas Cemento Monolítico

Fibra de vidrio

Fibras Minerales

Colchas Preformado para tubería

ASTM C592 Tipo I ASTM C547 Tipo I

Perlita expandida

Granulares

Preformado para tubería Placas

ASTM C610 ASTM C610

Silicato de calcio

Granulares

Preformado para tubería Placas

ASTM C533 Tipo I ASTM C533 Tipo I y II

Tabla 1 Materiales para sistemas termoaislantes

ASTM C592 Tipo II ASTM C547 Tipo II ASTM C612 Tipo V ASTM C449

8.2.1.1

NRF-034-PEMEX-2011



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Termoaislante a base de lana de roca (fibras minerales)

Las propiedades mecánicas y las dimensiones se muestran en las tablas 2 y 3 respectivamente. Características Especificación ASTM o equivalente

Colcha ASTM C 592 Tipo II

Preformado ASTM C547 Tipo II

Placas/Tabla ASTM C612 Tipo V

Cemento ASTM C449

Temperatura máxima de uso 649°C 649°C 982°C 649°C ASTM C411 3 3 3 Densidad 96 a 192 kg/m 112 a 128 kg/m 250 a 260 kg/m --ASTM C167/C302/C303 ASTM C167 ASTM C302 ASTM C303 Absorción de vapor de agua, máxima 5% 5% 5% --ASTM C1104 Índice de propagación de flama, máxima. 25 25 25 --ASTM E84 o UL723 Índice de producción de humo 50 50 50 --ASTM E84 ó UL723 Corrosión Nula Nula Nula Nula Acero inoxidable ASTM C795 Contenido máximo de cloruros 60 ppm 60 ppm 60 ppm 60 ppm ASTM C795 Contenido máximo de material no convertido a fibra (“shot”) sobre malla 25,0 % 25,0 % 25,0 % --No.100 US ASTM C1335 Contenido máximo de aceite. 1,0 % ------(Pérdidas por ignición) Azufre máximo 1,5 % 1,5 % 1,5 % --pH 7.5 a 9.5 7.5 a 10 7.5 a 10 La conductividad térmica que muestre el fabricante debe contar con certificado de un laboratorio reconocido donde avale el cumplimiento de lo establecido para superficies planas con el método ASTM C177 y en preformados con el ASTM C 335 ó en su caso lo indicado en la ISO-13787.

Tabla 2 Propiedades de la lana de roca Dimensiones Especificación ASTM o equivalente

Colcha ASTM C592

Preformado ASTM C585

Placas ASTM C612 Tabla 2

25 a 102 mm (1 a 4 in)

25 a 102 mm (1 a 4 in)

25 a 76 mm (1 a 3 in) *

13 mm (½ in)

13 mm (½ in)

13 mm (½ in)

Largo

2 440 mm (8 ft) **

914 mm (3 ft)

1 220 mm (4 ft)

Ancho

610 mm (2 ft)

Espesor Incrementos de espesor

Diámetro nominal

---

--15 a 750 DN (½ a 30 NPS)

*: Todos los espesores mayores a 1 in se pueden producir por capas **: Largo de acuerdo al diámetro exterior de la tubería.

Tabla 3 Dimensiones de la lana de roca

305 mm (1 ft) ---




Adicional a las especificaciones mencionadas en la tabla 2, los termoaislantes de lana de roca deben cumplir con los requerimientos del ASTM C592 o equivalente para colcha / ASTM C547 o equivalente para preformado / ASTM C612 o equivalente para placa/tabla y ASTM C449 o equivalente para cemento. La colcha debe ser cosida a una cubierta metálica, las costuras longitudinales deben estar separadas como máximo 100 mm entre ellas ver figura 2. Puede suministrarse con las siguientes combinaciones:     

Una cara con malla hexagonal Una cara con metal desplegado Dos caras con malla hexagonal Dos caras con metal desplegado Una cara con malla hexagonal y otra con metal desplegable.

La malla hexagonal debe ser como mínimo de calibre 22 con recubrimiento galvanizado. El metal desplegable debe ser barnizado y como mínimo de calibre 26 de 600 gr/m

t cos de n ó m aci par 100 m Se

2

s ura

Colcha cosida a malla metálica

Figura 2 Colcha con armada con metal

8.2.1.2

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Termoaislante a base de fibra de vidrio (fibras minerales)

Las propiedades mecánicas y las dimensiones se muestran en las tablas 4 y 5 respectivamente Colcha ASTM C 592 Tipo I

Cañuela preformada ASTM C547 Tipo I

454°C

454°C

96 kg/m mínima ASTM C167

3

80 a 96 kg/m ASTM C302

Absorción de vapor de agua, máxima ASTM C1104

5%

5%

Índice de propagación de flama, máxima. ASTM E84 o UL723

25

25

Índice de producción de humo ASTM E84 o UL723

50

50

Corrosión Acero inoxidable ASTM C795

Nula

Nula

60 ppm

60 ppm

Características Especificación ASTM o equivalente Temperatura máxima de uso ASTM C411 Densidad ASTM C167/C302/C303

Contenido máximo de cloruros ASTM C795

3

La conductividad térmica que muestre el fabricante debe contar con certificado de un laboratorio reconocido donde avale el cumplimiento de lo establecido para superficies planas con el método ASTM C177 y en preformados con el ASTM C 335 ó en su caso lo indicado en la ISO-13787.

Tabla 4 Propiedades de la fibra de vidrio Dimensiones Especificación ASTM o equivalente

Colcha ASTM C592

Cañuela preformada ASTM C585

25 a 102 mm (1 a 4 in)

25 a 76 mm (1 a 3 in)

Incrementos de espesor

13 mm (½ in)

13 mm (½ in)

Largo

2440 mm (8 ft)

915 mm (3 ft)

Ancho

610 mm (2 ft)

---

---

15 a 750 DN (½ a 30 NPS)

Espesor

Diámetro nominal

*: Todos los espesores mayores a 1 in se pueden producir por capas

Tabla 5 Dimensiones de la fibra de vidrio Adicional a las especificaciones mencionadas en la tabla 4, los termoaislantes de fibra de vidrio deben cumplir con los requerimientos del ASTM C592 o equivalente para colcha / ASTM C547 o equivalente para preformado. La colcha debe ser cosida a una cubierta metálica, las costuras longitudinales deben estar separadas como máximo 100 mm entre ellas y puede suministrarse con las siguientes combinaciones:


    

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Una cara con malla hexagonal Una cara con metal desplegado Dos caras con malla hexagonal Dos caras con metal desplegado Una cara con malla hexagonal y otra con metal desplegable.

La malla hexagonal debe ser como mínimo de calibre 22 con recubrimiento galvanizado. El metal desplegable debe ser barnizado y como mínimo de calibre 26 de 600 gr/m 8.2.1.3

2

Termoaislante a base de perlita expandida (granulares)

En la tabla 6 se muestran las propiedades mecánicas y en la tabla 7 las dimensiones

Características Especificación ASTM o equivalente Temperatura máxima de uso ASTM C411 Densidad Mínima Densidad Máxima ASTM C302/C303 Resistencia a la compresión en 5% de deformación mínima ASTM C165

Cañuela preformada ASTM C 610

Placa/ Tabla ASTM C 610

649°C

649°C 3

3

160 kg/m 3 224 kg/m ASTM C302

160 kg/m 3 224 kg/m ASTM C303

483 kPa

483 kPa

Máxima humedad contenida, % en peso ASTM C1616

10%

10%

Absorción en agua, después de calentarse a 316°C e inmersión en agua por 48 horas, % en peso ASTM C209

50%

50%

Índice de propagación de flama, máxima. ASTM E84

0

0

Índice de producción de humo ASTM E84

5

5

Corrosión Acero inoxidable ASTM C795

Nula

Nula

Contenido máximo de cloruros Proporción de silicato de sodio a cloruros pH

100 ppm 20 a 1 8.5 mínimo


Tabla 6 Propiedades de la perlita expandida

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Dimensiones Especificación ASTM o equivalente

Cañuela preformada ASTM C585/C450

Placa ASTM C610

Espesor

25 a 102 mm (1 a 4 in)

38 a 152 mm (1½ a 6 in) *


13 mm (½ in)

13 mm (½ in)

Largo

914 mm (3 ft)

914 mm (3 ft)

---

152 mm (6 in) 305 mm (12 in) 457 mm (18 in)

Ancho Diámetro nominal Espesor mínimo Diámetro nominal Espesor mínimo Diámetro nominal Espesor mínimo

Hasta 150 DN (6 NPS) 25 mm (1 in) Hasta 350 DN (14 NPS) 38 mm (1.5 in) Hasta 450 DN (18 NPS) 51 mm (2 in) Diámetros mayores usar segmentos * Todos los espesores mayores a 25 mm (1 in) se pueden producir por capas

---------

Tabla 7 Dimensiones de la perlita expandida

8.2.1.4

Termoaislante a base de silicato de calcio (granulares)

En la tabla 8 se muestran las propiedades mecánicas y en la tabla 9 las dimensiones Características Especificación ASTM o equivalente Temperatura máxima de uso ASTM C411 Densidad Máxima ASTM C302/C303 Resistencia a la flexión, mínima ASTM C203 Resistencia a la compresión en 5% de deformación mínima ASTM C165 Máxima humedad contenida, % en peso ASTM C1616

Preformado ASTM C533 Tipo I

Placas ASTM C533 Tipo I

649 °C 3 240 kg/m ASTM C302 344 kPa

649 °C 3 240 kg/m ASTM C303 344 kPa

---

688 kPa

20%

20%

Índice de propagación de flama, máxima ASTM E84

0

0

Índice de producción de humo ASTM E84

0

0

Nula

Nula

Corrosión Acero inoxidable ASTM C795 Contenido máximo de cloruros

200 ppm

Proporción de silicato de sodio a cloruros

20 a 1

pH

9 a 10


Tabla 8 Propiedades de silicato de calcio


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Dimensiones Especificación ASTM o equivalente


Cañuela preformado ASTM C585/C450

Placa ASTM C533 Tipo I

25 a 75 mm (1 a 3 in)

25 a 75 mm (1 a 3 in) *


13 mm (½ in)

13 mm (½ in)

Largo

914 mm (3 ft)

914 mm (3 ft)

---

152 mm (6 in) 305 mm (12 in)

Espesor

Ancho Diámetro nominal Espesor mínimo Diámetro nominal Espesor mínimo

Hasta 150 DN (6 NPS) 25 mm (1 in) Hasta 350 DN (14 NPS) 38 mm (1.5 in) Diámetros mayores usar segmentos

* Todos los espesores mayores a 25 mm (1 in) se pueden producir por capas

Tabla 9 Propiedades del silicato de calcio 8.2.2   

Materiales de sujeción del termoaislante

Fleje de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.51 mm y ancho de 13 y 19 mm. Para fijación del fleje, su respectivo sello de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 167 o equivalente con ancho de acuerdo al fleje de 13 y 19 mm. Resortes tensores de acero inoxidable, aleación T 302, con una longitud 122 mm, diámetro del alambre del resorte 2.6 mm, elongación máxima 235 mm con 100 kg de carga. Aplicable solo para aislamientos granulares (silicato de calcio y perlita expandida.

8.2.3

Material de juntas de expansión

Las juntas de expansión deben ser de fibra mineral granulada que cumpla con requerimientos de ASTM C764 o 3 equivalente, la densidad instalada debe ser mayor a 95 kg/cm , temperatura de servicio hasta 750° (ASTM C411 o equivalente), absorción de agua menor a 1% en volumen, no debe contener asbesto, no debe ser corrosivo, para aceros inoxidables debe cumplir con ASTM C795 o equivalente y tener un pH alcalino 7.5 a 10, el índice de propagación de flama y humo deben ser cero de acuerdo con ASTM E84 o equivalente. Las juntas de expansión son aplicables solo para sistemas termoaislantes a base de materiales granulares (perlita expandida y silicato de calcio), los materiales a base de fibras minerales (fibra de vidrio y lana de roca) no requieren de juntas de expansión. 8.2.4

Material del acabado

Se debe utilizar para proteger el termoaislante del clima y el abuso mecánico. 8.2.4.1

Material del acabado metálico

Para tuberías. 

Lámina de aluminio lisa, con recubrimiento anticorrosivo-dieléctrico laminado en caliente, aleación 3003 ó 3105 o semejante, dureza H-14, ASTM B209 o equivalente, espesor 0.6 mm (0.024 in) rollos en 91.4 cm de ancho.






NRF-034-PEMEX-2011



Cuando se tenga experiencia de ataque por corrosión en laminas de aluminio debe usarse, lámina de acero inoxidable lisa, tipo 304 con un espesor de 0.40 mm (0.016 in), rollo en 91.4 cm de ancho. Para equipos y en forma opcional podrá ser aplicado en Tuberías con diámetro exterior mayor a 609.6 mm (24 in). Usar lámina de aluminio acanalada de 32x102 mm (1¼ x 4 in) acabado estuco realzado, aleación 3105 o semejante, dureza H-14, ASTM B209, espesor 0.61 mm (0.024 in), de 91 cm (36 in) de ancho, esta no requiere rolado y se adapta con facilidad a superficies curvas. Ver figura 3. Superficie metálica

Termoaislante

Lamina acanalada

Figura 3 Lámina acanalada (típico) 

Cuando se tenga experiencia de ataque por corrosión en laminas de aluminio debe usarse, lámina de acero inoxidable lisa, tipo 304 con un espesor de 0.40 mm (0.016 in), rollo en 91.4 cm de ancho.

8.2.4.2   

Cemento monolítico Emulsión asfáltico-acuosa tipo mastic, Reforzado. Permeable al vapor de agua. Rendimiento 2 aproximado 2,50 litros/m . Tiempo de secado medio de 1 a 8 horas y total de 36 horas. Malla hexagonal de acero galvanizado calibre 22

8.2.4.3  

   

Material del acabado no metálico

Material de sujeción del acabado metálico

Fleje de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.51 mm y ancho de 13 y 19 mm. Para fijación del fleje, su respectivo sello de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 167 o equivalente con ancho de acuerdo al fleje de 13 y 19 mm. Pijas de acero inoxidable AISI 304 (o equivalente), cabeza plana o hexagonal ranurada, número 8 (diámetro 3,0 mm, Largo 19 mm), con roldana metálica de ajuste y arandela de hule butilo. (solo para materiales fibrosos) Remaches ciegos de alta resistencia, en material de acero inoxidable tipo 304, sellado hermético por el lado remachado. Con diámetro de 3.2 mm (1/8 in). grip desde 1 mm hasta 20 mm. Cabeza alomada, ala ancha y avellanada (Solo para materiales granulares) Clips S de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.4 mm y ancho 19 mm. Para fijación laminas del acabado metálico en tuberías y equipo verticales. Ver figura 4. Clips J de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.4 mm y ancho 19 mm. Para fijación de flejes en tuberías y equipo verticales. Ver figura 4. Resortes tensores plano de acero inoxidable, aleación T 302, con una longitud 122 mm, diámetro del alambre del resorte 2.6 mm, elongación máxima 235 mm con 100 kg de carga.




Espesor = 0.4 mm Espesor = 0.4 mm

Clip “S”

Clip “J” Figura 4 Clips “S” y “J” (típico)

8.2.5  

Material requerido para el sello de los traslapes en las láminas del acabado para evitar el paso de humedad del aires y agua de lluvia. Con 98% en volumen de no-volátiles (99% peso) de acuerdo con ASTM D 2369 o equivalente, es un material flexible, “foster foamseal sealant 30-45” o equivalente. Material requerido para el sello de los traslapes en las laminas del acabado para evitar el paso de humedad del aires y agua de lluvia. Con 52 a 58% en volumen de no-volátiles (65% peso) de acuerdo con ASTM C 461 o equivalente, es un material flexible “foster elastolar sealant 95-44” o equivalente.

8.3

Diseño

8.3.1      

Materiales de sello del acabado metálico

Consideraciones generales:

El procedimiento de cálculo para la pérdida de calor y las temperaturas de superficie en equipos o tuberías aisladas, se basa en que el sistema aislante es "homogéneo"; entendiéndose por si stema homogéneo al espesor de un mismo tipo de termoaislante. Cuando sea requerido un sistema formado por dos o más materiales termoaislantes los cálculos deben ser entregados indicando la temperatura en cada interface. El cálculo de la transferencia de calor para tuberías de 600 DN (24 NPS) de diámetro nominal y menores se tomara como superficies cilíndricas. El cálculo de la transferencia de calor para tuberías mayores de 600 DN (24 NPS) de diámetro nominal se tomara como superficies planas. El espesor mínimo no podrá ser menor a 25 mm (1 in) aun cuando por cálculo resulte menor. Cuando el cálculo del espesor del material termoaislante no sea igual a los espesores disponibles por los fabricantes, se debe seleccionar el espesor del fabricante inmediato superior al valor calculado.


    

 



Para la selección del espesor del aislamiento, su pérdida de calor no debe ser mayor a la máxima transferencia de calor permisible que se indica en las tablas de esta norma. Para cada instalación dependiendo de ubicación geográfica, se debe proporcionar al personal de PEMEX para su aprobación la temperatura ambiente, humedad relativa, velocidad del viento, que se tomaran para el cálculo. La emisividad será de acuerdo al material de acabado seleccionado. Se debe solicitar al usuario de PEMEX la temperatura de operación del fluido, para incluirse en el diseño del sistema termoaislante. Se debe considerar en el diseño del sistema termoaislante los espacios disponibles por el espesor requerido del material termoaislante. Para temperaturas mayores a 150 °C, se debe considerar el material termoaislante con menor conductividad térmica reportado en su ASTM correspondiente para la obtención de un menor espesor. Para tuberías sometidas a vibración, los materiales termoaislantes fibrosos, no deben ser de baja densidad a fin de obtener su mayor resistencia a los esfuerzos de vibración de las tuberías y equipo en operación, referencias NMX-C-376, ASTM C 203 y ASTM C 165 o equivalentes. Antes de la adquisición de los materiales, el diseñador debe entregar para validación, las memorias de cálculo de los espesores de los diferentes tipos de sistemas termoaislantes que deben cumplir con los criterios de esta norma.

8.3.2

Cálculo de transferência de calor

Para calcular la transferencia de calor debe ser de acuerdo a la geometría de la superficie donde se instalara el sistema termoaislante, debiendo ajustarse al modelo de cálculos de transferencia de calor en superficies planas o al cálculo de transferencia de calor en superficies cilíndricas. Los métodos para el cálculo de la trasferencia de calor deben estar basados en lo establecido en la NOM-009ENER-1995 o en la ISO 12241. En el “Anexo A” se ejemplifica un método de cálculo de la norma oficial mexicana. Para efectos del cálculo, la conductividad térmica del material proporcionada por el fabricante debe estar avalada con un certificado de un laboratorio reconocido donde avale el cumplimiento de lo establecido para superficies planas con el método ASTM C177 y en preformados con el ASTM C 335 ó en su caso lo indicado en la ISO13787. 8.3.3

Máxima transferencia de calor permisible

Este parámetro debe considerarse para calcular el espesor de un termoaislante. Los valores de la máxima transferencia de calor permisible deben cumplir con los especificados en la Tabla B-1 del anexo B (cambiar coma por punto). 8.4

Instalación

8.4.1

Requerimientos previos para la instalación del sistema termoaislante

Se debe tener garantizada su integridad mecánica, por lo que deben haber sido sometidos a una prueba de resistencia mecánica (prueba hidrostática o neumática). Se debe inspeccionar la superficie donde se instalara el aislamiento térmico, verificando que no se tengan objetos metálicos soldados como varillas, puntos de soldadura, alambres, concreto u objetos, la superficie debe estar limpia para que permita el libre movimiento del aislamiento térmico durante las contracciones y elongaciones al calentarse y retornar a la temperatura ambiente.




En el caso de las tuberías, equipos de materiales en acero al carbón, acero de media y baja aleación es necesario realizar limpieza y aplicar recubrimiento anticorrosivo de acuerdo con lo establecido en la Norma de Referencia NRF-053-PEMEX-2006. Se debe verificar que no exista incompatibilidad química de los materiales que componen el sistema aislante para evitar corrosión del metal donde se aplicara o que se presente una degradación prematura, por tanto el material aislante como la tubería deben estar secos durante todo el proceso de instalación. 8.4.2

Instalación del material termoaislante

Las juntas longitudinales y transversales de las piezas prefabricadas y colchas deben acoplarse perfectamente, no deben quedar separaciones y deben unirse firmemente con toda la superficie del contorno de las piezas. Para el caso de los preformados cuando se instalen dos o más capas las juntas longitudinales deben quedar giradas a 90° entre una capa y otra. Para el caso de las juntas circunferenciales deben las capas de aislamiento deben quedar alternadas a la mitad del preformado como se muestra en la figura 5.

Juntas longitudinales: -Segunda capa giradas a 90° de la primera.

Junta longitudinal en la última capa en la horizontal Junta circunf erencial

-Tercera capa giradas a 90° de la segunda

Tubo

Figura 5 Instalación juntas de termoaislante (típico) Para el caso de colchas las juntas longitudinales deben quedar giradas, la separación entre dos juntas longitudinales y circunferenciales deben estar separadas como mínimo 75 mm (3 in) como mínimo.




Las colchas deben ser cosidas con alambre de un espesor no menor a calibre 16, de acero galvanizado, en las uniones de cierre de la colcha y con otras colchas tanto las juntas longitudinales como las juntas transversales, de manera que se ajuste la colcha a la superficie metálica y quede conformada como una sola pieza. El espesor del aislamiento térmico deberá incrementarse como mínimo en las fracciones de al menos 13 mm (1/2 in) o en fracciones mayores en apego a los espesores permitidos la sección de materiales termoaislantes de esta norma (8.2.1). Los ramales o derivaciones del cabezal o tuberías que salen de equipos equipo, deben aislarse hasta 50 cm después de la primera válvula de bloqueo. Todo saliente metálico de tubería o equipo se debe aislar cuando menos a una distancia de 4 veces el espesor usado, rematando con el mismo aislamiento achaflanado, para evitar quemaduras al personal. Las válvulas deben aislarse cubriendo la brida del bonete hasta el estopero, En equipos verticales el faldón debe aislarse cuando menos en una longitud de cuatro veces el espesor del aislamiento, tomando como referencia la soldadura de la tapa inferior ver figura 17. Los instrumentos deben aislarse y dejarse visibles solamente las partes fundamentales Las placas de datos e identificación sobre equipos o tubería, se deben dejar descubiertas. Las bridas, válvulas, instrumentos de medición, bombas y equipos o accesorios de mantenimiento frecuente, deben aislarse con termoaislantes removibles. Como alternativa a termoaislantes removibles se podrá forrar con el material termoaislante los accesorios indicados, previa consulta y aprobación del organismo subsidiario. En los termoaislantes preformados podrán aplicarse en su dimensión original o podrán redimensionarse, haciendo trazos y cortes necesarios dependiendo de los accesorios y conexiones de tubería, válvula así como en bombas o equipo de geometría no uniforme, de manera que se asegure que acoplen perfectamente sobre la superficie donde se instalaran, no dejando espacio entre estas. Para conformar codos en tuberías en diámetro nominal de 80 DN (3 NPS) y menores, se sigue el contorno de la tubería con cortes de 45° sobre los extremos coincidentes. Para codos en tuberías en diámetro nominal de 100 DN (4 NPS) y mayores, debe ser en sectores, considerando el diámetro y forma del accesorio en cuestión. Una vez que se instale el aislante térmico deben tomarse precauciones para protegerlo contra la intemperie hasta que sea instalado el acabado. 8.4.3

Sujeción del material termoaislante

El criterio para sujetar el material termoaislante es el siguiente:   

Tuberías hasta de 600 DN (24 NPS) con una o más capas de material termoaislante, usar flejes de acero inoxidable de 13 mm de ancho en la última capa Tuberías mayores a 600 DN (24 NPS) o equipos con una capa o más capas de material termoaislante, usar flejes de acero inoxidable de 19 mm de ancho en la última capa. Las cabezas de los equipos serán sujetas con flejes sobre un anillo, el ajuste de estos no debe causar roturas o agrietamiento de las placas.




Los flejes deben instalarse sobre el material termoaislante a una separación máxima de 300 mm, ver figura 6. Para el caso de accesorios como codos y ajustes por terminaciones, se deben colocar cuando menos un fleje por cada segmento aislamiento térmico. El ajuste de los flejes no debe causar deformaciones en los termoaislantes a base de fibras minerales y para el caso de los granulares roturas o agrietamiento de las placas.

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Figura 6 Separación entre flejes (típico) El diseñador deben incluir resortes tensores de acero inoxidable, aleación T 302, para absorber el incremento del diámetro de la superficie metálica de la tubería o equipo cuando alcanza la temperatura máxima de operación, adicional al incremento de longitud indicada, se debe incluir la fuerza del apriete, para seleccionar el numero de resortes requeridos y no sobrepasar la elongación máxima permitida. El uso de estos resortes debe ser especialmente considerada para materiales termoaislantes granulares y para superficies planas (equipos y tuberías con diámetros nominales mayores a 600 DN (24 NPS). 8.4.4

Instalación de acabado del material termoaislante

El acabado tienen la función de proteger al sistema aislante del clima y el abuso mecánico, este puede ser metálico o no metálico, el acabado metálico será el usado dentro de las instalaciones y el no metálico se será usado solo por solicitud expresa de PEMEX en aquellos lugares donde el recubrimiento metálico (lamina de aluminio) no pueda ser instalada por limitaciones de la geometría de la superficie. Debido a que no se emplea barrera de vapor en materiales termoaislantes para servicio caliente y a que estos retienen el agua. En caso de presentarse paso de agua, con lleva a un derroche de energía por su evaporación y al fenómeno de corrosión bajo el aislamiento que se presenta hasta la temperatura de 150 °C, por lo anterior es muy importante la instalación del acabado metálico y su sello en las juntas circunferenciales y longitudinales.




Antes de instalar el acabado el contratista debe inspeccionar que la superficie del aislamiento térmico no debe haber huecos o superficie sin cubrir. 8.4.4.1

Instalación de acabado metálico del material termoaislante

Una vez cortada la lámina lisa de acabado, en toda su periferia debe hacerse un engargolado La lámina del acabado en ningún caso debe de entrar en contacto con la superficie caliente. En tuberías y cuerpo de recipientes de diámetro exterior menor a 609.6 mm (24 in), la lámina lisa debe ser previamente rolado para mejorar su adaptación a la superficie cilíndrica. La lámina de acabado no debe quedar separada de la superficie del aislamiento térmico, no deben haber bolsas, quedar sumido, forzado y/o deformado por sus propios elementos de sujeción El traslape en las láminas de acabado debe ser tal que permita el escurrimiento del agua, sin que esta penetre bajo la lámina del acabado, esto reduce riesgos de afectación del material termoaislante y un deterioro prematuro de la lámina. El traslape de la lámina de acabado tanto en juntas longitudinales como trasversales para tuberías debe ser de 5 cm como mínimo, para equipos el traslape debe de ser de 7.5 cm como mínimo. En el caso de tuberías y equipos horizontales, el traslape longitudinal de las láminas de acabado debe ser del lado opuesto al impacto de los vientos dominantes y por debajo del la horizontal tomando como referencia el centro de la tubería y para las juntas circunferenciales el traslape no debe estar a favor de los vientos dominantes ver figura 7. En tuberías y equipos verticales, el traslape longitudinal de las láminas de acabado debe ser de lado opuesto de los vientos dominantes y el circunferencial la lámina superior debe quedar por encima de la lámina inferior como se muestra en la figura 7.


Traslape opuesto al impacto de los vientos dominantes

Vientos Dominantes

NRF-034-PEMEX-2011



Embonar lámina por arriba

Embonar lámina por debajo

A A

A= 5 cm mínimo para tuberías A= 7.5 cm para equipos

Acabado Metálico

Vientos Dominantes

A

Aislamiento térmico

Traslape

Embonar lámina por arriba Embonar lámina por debajo

A A

Traslape

Engargolado en toda la periferia de la lamina del acabado

Figura 7 Traslapes de láminas acabado metálico (típico) En los lugares con terminación de aislamiento en la vertical como boquillas, tuberías, soportes colgantes, instalar botaguas soldados, con la finalidad de reducir la entrada de agua bajo aislamiento, en la figura 8 se muestra el botaguas para terminación de tuberías, en la figura 9 botaguas en boquilla de equipos.


NRF-034-PEMEX-2011



Placa de 9.5 mm (3/8 in) de espesor como mínimo del mismo grado de soldabilidad del material del tubo. Tubería

Placa soldada en toda la periferia

15° con respecto a la horizontal

5 cm 5 cm Acabado del aislamiento

Figura 8 Botaguas en terminación de aislamiento en tubería (típico)

En las cabezas de los recipientes o en los accesorios de tubería, se debe trazar y cortar la lámina metálica en segmentos siguiendo la forma geométrica a fin de lograr el mejor acoplamiento contra el contorno del aislamiento térmico instalado. En equipos donde la cubierta metálica no está apoyada en soportes, estos segmentos se deben anclar a un anillo flotante colocado sobre el aislamiento de las boquillas de las cabezas. Este anillo flotante o aro para sujeción de aislamiento debe ser de alambrón de acero inoxidable, ver figura 9.

Típico de anillo botaguas para boquilla vertical superior, para evitar la filtración de agua entre el aislamiento y la pared de la boquilla

6.4 mm (¼ in)

Longitud del espárrago 15°

Anillo botagua 9.5 mm (3/8 in) de espesor fabricado de placa rolada 15° de inclinación. Ver Detalle “A”

50.8 mm (2 in) Espesor de aislamiento+25.4 mm (1 in) Aro para sujeción de aislamiento. Ver Detalle “B” CASQUETE SUPERIOR (DOMO)

Figura 9 Botaguas en boquilla y aro para sujeción de aislamiento (típico)




Soldadura de filete continúa

Longitud = largo del espárrago

25.4 mm (1 in) de separación entre el paso de tuberías y el anillo botaguas

Boquilla

Roda-pie

15°

Rejilla Irving

Rejilla Irving Lámina Fleje Sello

+

25.4 mm (1 in) de separación entre el aislamiento y el anillo botaguas Fig. 9 Detalle A “Botaguas” (típico)

Barra de 12.7 mm (½ in) de diámetro

Típico

¼ in

4 piezas de placa de 25.4X25.4X9.5 mm (2X2X 3/8 in) repartidas de manera simétrica Diámetro exterior de la boquilla Figura 9 Detalle de B “Aro para sujeción de aislamiento” (típico)

Lámina




La terminación de la lámina de acabado en anillos atiesadores para evitar la entrada de agua, se debe dejar una inclinación aproximada de 23 ° como se muestra en la figura 10. Para los aislamientos granulares se debe instalar una junta de expansión bajo del anillo atiesador. Los Termoaislantes a base de fibras minerales no requieren la junta de expansión.

E

A = ½ del espesor de la última capa

Termoaislante

23 ° Fleje

Anillo atiesador

E E

E

Pared del equipo

Acabado Junta de expansión

Acabado

Soporte de Termoaislante

A

1.0 cm de claro perimetral

Junta de expansión Fleje

23 ° Pared del equipo Termoaislante

E= Espesor del T ermoaislante

Figura 10 Acabado soportes y anillo atiesador (típico) En equipos con tapas planas instaladas en la horizontal y donde se puede acumular agua, se debe dejar la terminación del aislamiento cónica con una pendiente mínima de 5 cm por cada metro, tomando la parte central como la más elevada, para asegurar el libre escurrimiento de agua. En las terminaciones, en la horizontal del material termoaislante o donde se instalen aislamientos removibles, para reducir los daños corrosivos bajo el aislamiento causados por el paso del agua, la terminación debe ser en dos secciones, separadas de 10 o 15 cm, las láminas del acabado debe aplicarse “sello del acabado metálico” en la uniones con la superficie del tubo. Ver figura 11 Instalar doble lámina de acabado en las terminación o en donde se instalen aislamiento removibles

Asilamiento removible

A

Longitud de A entre 10 y 15 cm

Sello del acabado metálico en la unión con la pared del tubo

Lamina de acabado

Figura 11 Acabado del sistema termoaislante en uniones horizontales


8.4.4.2



Acabado no metálico del material termoaislante

Este tipo de acabado está limitado para superficies irregulares, donde por la geometría de la pieza no sea posible la instalación del acabado metálico. 8.4.5

Material de sujeción del acabado metálico

No se debe dejar ninguna sección del acabado metálico sin sujetar. El ajuste de los flejes no debe producir aplastamiento o compresión de los materiales fibrosos ni roturas o agrietamientos en las materiales granulares. En equipos y tuberías (instalados en posición vertical) como columnas de fraccionamiento y sus tuberías bajantes, donde se puede deslizar las láminas de material de acabado, deben instalarse clips “S” que permiten fijar las láminas unas con otras. Los clips “S” deben instalarse a una separación máxima de 30 cm. En equipos y tuberías instaladas en posición vertical, donde se puede deslizar los flejes que sujetan las laminas del acabado, deben instalarse clips “J”, que sujeten al fleje. Los clips “J” deben instalarse a una separación máxima de 40 cm y se deben fijar a la lámina con pijas para termoaislantes fibrosos y con remaches para termoaislantes granulares. Los flejes deben instalarse a una separación máxima de 30 cm centro a centro, tanto para tuberías como para equipos, asegurando la instalación de un fleje en los extremos de cada lámina del acabado metálico ver figura 12. En tramos menores de 20 cm como son cortes para conformar codos, bridas u otros accesorios deben colocarse cuando menos un fleje por cada segmento.

Lamina acabado metálico Lamina acabado metálico

Flejes

Flejes

Figura 12 Instalación de flejes sobre lámina de acabado metálico.




El criterio para la selección del ancho del fleje es el siguiente: -

Tuberías hasta de 600 DN (24 NPS), usar flejes de acero inoxidable de 13 mm de ancho Tuberías mayores a 600 DN (24 NPS), usar flejes de acero inoxidable de 19 mm de ancho En equipos se debe sujetar todas las capas de aislamiento térmico con flejes de acero inoxidable de 19 mm de espesor, en las cabezas será con flejes sobre anillo.

Los remaches o pijas deben instalarse como complemento de los flejes, estos deben colocarse sobre los traslapes, con una separación 15 cm como máximo tanto en las juntas circunferenciales y longitudinal de tuberías y equipos. En los accesorios de tubería se debe reducir la separación a 10 cm como máximo. Las pijas deben instalarse para termoaislantes fibrosos y los remaches para termoaislantes granulares. En los equipos debe usarse resortes tensores para unir las puntas de los flejes y mantener firmemente unido el fleje al equipo y que este no se afloje por las contracciones del equipo en la operación. En tuberías no es requerido el uso de resortes. En las cabezas de los recipientes o accesorios de tubería no se usan flejes La lámina debe quedar fija con sólo los traslapes engargolados. 8.4.6

Material de sello del acabado metálico

Cuando se use cubierta metálica como acabado, deben aplicarse en todos sus traslapes de las juntas longitudinales y circunferenciales material de sello tipo en superficies limpias. El “foster elastolar sealant 95-44” o equivalente se debe aplicar en superficies limpias y secas a temperaturas de 4 °C a 38 °C, con un espesor de 1.6 mm a 3.2 mm, tiene un tiempo de secado al tacto de ½ media horas y totalmente 72 horas. El “foster foamseal sealant 30-45” o equivalente aplicar en superficies limpias y secas a temperaturas de 10 °C a 43 °C, con un espesor de 1.6 mm a 3.2 mm, tiene un tiempo de secado al tacto de 24 horas y totalmente 7 días La aplicación del sellador es de suma importancia para evitar el paso de agua, la omisión de este sello o su mala aplicación puede permitir el paso del agua y causar problemas de corrosión bajo el aislamiento en superficies metálicas con temperaturas menores a 150 °C y la pérdidas de calor por la evaporación del agua. En instalaciones existentes es importante inspeccionar frecuentemente el material de sello del acabado metálico, cuando se detecte deterioro por los efectos de la exposición al medio ambiente, debe reemplazarse oportunamente y mantenerlos siempre en buen estado 8.4.7

Registros de inspección

Cuando se requieran instalar registros de inspección, que permitan el retiro del aislamiento en una zona localizada para realizar trabajos de medición de espesores en tuberías, estas deben ser por solicitadas por el área usuaria en las bases de licitación. En los tubos dejar cuatro registros de 0,101 m (4 in) de diámetro en las cuatro posiciones: arriba, abajo y a los lados, en cada una de las uniones de soldadura de los tubos y tubos con conexiones, para el caso de los codos se debe incluir tres registros uno en la parte externa y dos en los laterales, en las te´s rectas o reducidas debe incluir tres registros uno en la parte opuesta del ramal y dos en los laterales, en las reducciones excéntricas y concéntricas también se deben incluir cuatro registros como en los tubos muestra en la figura 13




10,16 cm (4 in)

Dirección del fluido

10,16 cm (4 in)

10,16 cm (4 in)

10,16 cm (4 pulg.)

10,16 cm (4 pulg.)

Figura 13 Registros de inspección 8.4.8

Trazas eléctricas calefactoras instaladas en tuberías

Cuando se instalen trazas eléctricas debe seccionarse el termoaislante de manera que permita remover el termoaislante del área que cubra la traza, sin afectar el resto del sistema termoaislante. Debe consultarse con los fabricantes de las trazas para no dañar sus conexiones y al mismo tiempo garantizar el sello de la terminación del material termoaislante. 8.4.9

Protección personal

Los arreglos de tubería y equipos deben incluir cubiertas fabricadas de lámina perforada de aluminio o acero inoxidable para protección del personal donde no se requiera conservación de calor; la lámina debe estar separada de la superficie caliente (periferia del tubo) cuando menos 127 mm (5 in). En instalaciones industriales costa afuera, el aluminio debe ser resistente a ambientes marinos para evitar la corrosión, ver figura 15 Las perforaciones en las láminas tanto de aluminio como de acero inoxidable deben un diámetro no mayor a 13 mm (1/2 in). Los soportes deben ser del mismo material del equipo o tubería y estar unidos a ellos por soldadura. La cantidad de soportes debe ser la suficiente para mantener firme la lámina perforada, pero nunca se podrá tener menos de tres soportes y la separación entre soportes nunca debe ser mayor a 60 cm. La unión con la lámina perforada con el soporte deben ser mediante una placa aislante de PTFE, baquelita u otro material aislantes fijada con tornillos o con pernos de sujeción roscados. Los pernos de sujeción roscados deben ser de material de acero inoxidable Cr 500 o equivalente que incluya arandela metálica del mismo material del perno y arandela de sellado de elastómero. Para colocarlo debe usarse broca con tope de perforación. Como se muestra en la figura 14

NRF-034-PEMEX-2011




Arandela de sellado (elastómero)

Arandela metálica

Perno de sujeción roscado Figura 14 Perno de sujeción roscado La temperatura entre la superficie de la lamina perforada no debe ser mayor de 45 °C. No es permitido el uso de ningún material termoaislante, por la corrosión bajo el aislamiento que se presenta. La protección personal debe instalarse al menos desde 2 m del nivel de piso terminado o del nivel de piso de plataformas. Lamina perforada, barrera para protección del personal, temperatura de superficie menor a 45 C

Lamina perforada para protección del personal, orificios no mayores 13 mm (1/2 in)

Material aislante con espesor de 3 mm o mayor Soportes para lamina perforada Superficie metálica caliente no requiere conservación de calor

Perno de sujeción roscado o tornillos, fijar la tuerca con punto de soldadura

Soporte para sujetar lamina perforada, soldado a la superficie metálica

Superficie metálica caliente “pared de equipo o tubería”

Detalle del soporte para lamina perforada

Figura 15 Barrera para protección personal 8.5

Termoaislantes removibles

El espesor debe ser igual o mayor al del termoaislante fijo adyacente y debe usarse entre otras, en las siguientes áreas de mantenimiento frecuente: a) b) c)

Válvulas en tubería. Juego de Bridas en tubería. Registros de hombre y puertos de inspección.


d) e) f) g) h) i)



Tapas Bridadas de cabezas de cambiadores de calor. Cuerpos de bombas Cuerpos de turbinas Cuerpos de compresores Indicadores de nivel (Nivel óptico “LG”, trasmisores de nivel) Juntas de expansión

Se requiere que sean prefabricados. El proveedor, contratista o licitante debe proporcionar los dibujos suficientes para que puedan desarrollar el forro a la medida. Normalmente este forro está compuesto de múltiples piezas; por tanto, deben entregar junto con el forro un dibujo de identificación. Cada pieza debe estar etiquetada de acuerdo al dibujo. Este procedimiento debe utilizarse cuando se trate de áreas complicadas. Estos contenedores, hechos de tela de materiales fibrosos de los permitidos en esta norma de referencia y en los rangos de temperatura especificados en la sección de materiales termoaislantes. Deben contar con una cubierta de malla de acero inoxidable AISI 304 ó equivalente, de al menos con una 3 densidad 60 kg/m , hecha de alambre de 0.28 mm de diámetro como mínimo, contar con elementos de cierre rápido y costura adicional de alambre de acero inoxidable como mínimo calibre 18, en válvulas y bridas, ésta costura debe colocarse en el fondo. Cuando se trate de piezas múltiples, ninguna de ellas debe pesar más de 25 kg. Cuando el forro tiene un diámetro interno menor al diámetro externo del termoaislante fijo se coloca a presión para evitar su propio movimiento. Cuando el forro tiene un diámetro interno mayor al diámetro externo del termoaislante fijo, se coloca traslapado 76 mm sobre éste. El proveedor, contratista o licitante debe prever un sistema adecuado para impedir el deslizamiento o asentamiento del termoaislante dentro del forro contenedor. Todas las uniones deben ser a tope. Cada pieza debe conservar siempre su etiqueta de identificación. El material aislante debe ser cubierto en su totalidad por una lona de material ignifugo y ser impermeable, de manera que no sea combustible y mantenga seca la superficie metálica para evitar la corrosión.. Equipos como bombas, compresores, turbinas entre otros se deben forrar con cubiertas aislantes flexibles y removibles (ASTM C-1094 o equivalente). 8.6

Soportes

Otro de los aspectos importantes en la instalación de aislamiento térmico son los soportes, estos también deben mantener aislado el sistema, por lo que no deben propiciar puentes térmicos que faciliten la transferencia de calor. Eliminando puntos de desperdicios de energía y condensación de agua que propicia el deterioro prematuro de las instalaciones y condiciones de riesgo. 8.6.1

Soportes aislantes para tuberías

Las tuberías forradas con termoaislantes para la conservación de calor, se debe incluir como parte del sistema termoaislante los soportes.




Los soportes para servicio caliente, su elemento termoaislante a base de silicato de calcio ASTM C533 Tipo I e insertos de silicato de calcio ASTM C656 tipo 1 grado 3 u otros materiales equivalentes (no corrosivo, no combustible, capacidad de carga, resistencia al paso de calor, temperatura servicio) y cumpla con las dimensiones de STD ASTM C585 o equivalente, en el caso de uso de materiales equivalentes, estará sujeto a revisión y aprobados por el organismo subsidiario correspondiente. Ver dibujo 13. Características del soporte aislante: •

Permite el desplazamiento axial arriba de +/- 114.3 mm (4 ½ in) en centro o 228.6 mm (9 in) si la calza está fuera del acero de soporte. Rango de temperatura a 650 °C (1 200 °F) Características del soporte aislamiento de silicato de calcio con agregados estructurales de silicato de calcio de alta densidad Soporte construido de acuerdo con ASME B31.3 y MSS-SP58 Silicato de Calcio tratado con mezcla repelente (impermeable al agua) Para todos los diámetros, la altura “C” debe tener 100 mm como mínimo y debe ajustarse de acuerdo al espesor del aislamiento requerido por el diseñador para conservación de calor, así como debe asegurar que la silletas apoyen sobre todos y cada uno de los puntos de apoyo. La elevación “C” siempre debe ser mayor al espesor del aislamiento “T”. Ver figura 16 Para las tuberías que requieren pendiente (slope) o libre escurrimiento del líquido (Free drain), debe ajustarse la elevación de la altura “C” asegurando que todos los soportes apoyen en los marcos elevados mochetas u otros soportes y asegurar que carguen el peso de la tubería. Ver figura 16

• • • • •

•

a.- Soporte aislante de sil8icato de calcio ASTM C533 Tipo I e insertos de material silicato de calcio ASTM C 3 3 656 tipo I grado 3 o equivalente (60lb/ft =961kg/m ), dimensiones de acuerdo con STD ASTM C 585 o equivalente.

d a

b 4½”mm 114.3 4 ½ in

C c 4” mínimo

38.11½” mm 1 ½ in

12”mm 304.8 12 in

38.11½” mm 1 ½ in

b.- Placas envolventes de material acero al carbono ASTM A 36 o equivalente con un espesor mínimo: 9.5 mm (3/8 in) para diámetros nominales de 300 DN (12 NPS) y menores. 11.1 mm (7∕16 in) para diámetros nominales de 350 a 600 DN (14 a 24 NPS). c.- Patín de material acero al carbono ASTM A 36 o equivalente con un espesor mínimo de 12.7 mm (½ in). Las placas envolventes (b) y del patín (c) debe aplicarse un recubrimiento galvanizado. d.- Tornillos material ASTM A 307 o especificación ASTM A 193 Gr B7 o equivalente.

Figura 16 Soporte aislante Los soportes de este apartado no son limitativos por lo que podrán usarse otros tipos de acuerdo a los requerimientos del análisis de flexibilidad, con la condicionante que el diseño de los soportes mantenga aislado el tubo y no formen puentes térmicos.




Los soportes deben ser los suficientes para cargar el peso de las tuberías y sistema aislante, como son tuberías bajantes de columnas fraccionadoras y en corredores de tuberías. Sobre el material aislante del soporte, se debe proteger con la lámina del acabado metálico y posteriormente instalar una placa envolvente que sujete firmemente el arreglo. La placa envolvente debe ser de Acero al Carbón de especificación ASTM A 36 o equivalente con recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente, sujeta con tornillos ASTM A 307 o equivalente y tuercas A194 Gr 2H o equivalente ambos con recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Se debe unir el termoaislante en todo su contorno a cada pieza de los soportes aislantes. 8.6.2

Soportes para el aislamiento en equipos

En equipos instalados en posición vertical se deben instalar anillos para soportar el aislamiento, en el caso de una capa el anillo debe tener un ancho de la mitad del espesor del aislamiento, en caso de dos o más capas el ancho del anillo debe ser hasta la mitad del espesor de la última capa del aislamiento, para el caso de recipientes a presión se muestra en la figura 17. Los anillos deben dejarse separados 1 cm de la pared del equipo, para que en caso de de paso de agua, no se acumule en los anillos y desgaste la pared del recipiente por corrosión. Los anillos deben descansar sobre soporte (ángulo), el soporte debe ser fabricado de un material de la misma especificación de la pared del recipiente, con un espesor no menor a 6.4 mm (¼ in), los lados del ángulo no deben ser menores a 38.1 mm (1½ in) y deben unirse por soldadura en toda su periferia a la pared del recipiente y las uniones de las placas. En caso de que el ángulo no sea del mismo material de la pared del recipiente, debe soldarse sobre una placa de refuerzo. La placa debe ser del mismo material de la pared equipo y soldarse en toda la periferia, debe tener un orificio de 6 mm de diámetro en la parte más baja. Entre el ángulo y el anillo soporte debe instalarse una placa de 1.2 cm de espesor de micarta (material aislante). También debe colocarse una arandela de micarta en lado de la tuerca del tornillo que sujeta al ángulo, esto para reducir áreas donde se puedan presentar puentes térmicos. Los tornillos de fijación del soporte de los extremos deben ser apretados al llegue para permitir un desplazamiento independiente entre el anillo y la pared del equipo. Los anillos soporte deben estar separados uno de otro a una longitud máxima de 3.6 m. Los anillos soporte deben soldarse a la pared de recipientes verticales a presión con una separación de 60 cm como máximo, para tanques de almacenamiento atmosféricos la separación máxima debe ser de 120 cm Todos los faldones de las torres se deben aislar por el interior y exterior de la misma forma y con el mismo espesor que las paredes de los equipos, hasta una distancia de cuando menos 4 veces el espesor del aislamiento seleccionado tomado desde la soldadura del faldón con la pared del recipiente sujeta a presión. En la terminación del aislamiento debe instalarse un anillo botaguas donde iniciara la protección del recubrimiento a prueba de fuego. Ver figura 17. Para soportar el aislamiento térmico en el fondo del equipo, por el interior del faldón debe instalarse un anillo fabricado del mismo grado de soldabilidad del material del faldón de 6 mm (1/4 in) de espesor y con el mismo

NRF-034-PEMEX-2011




acho del espesor del aislamiento. Además de un anillo fabricado de alambrón soportado por soleras y fijado con soldadura del anillo soporte y que sobresalga del aislamiento de la cabeza inferior del equipo y de la pared del faldón, el anillo es para fijar los flejes que sujetan al aislamiento, ver figura 17. En la unión del faldón con la pared del equipo en caso de que por diseño requerir una cámara de aire debe respetarse el arreglo para no invadir la sección con el termoaislante. En instalaciones existentes, cuando se detecte que los soportes del equipo son insuficientes y por relevado de esfuerzos no sea posible soldar sobre la pared del equipo, usar sistemas de sujeción flotante o pegados. El proveedor, contratista o licitante debe presentar su propuesta del sistema, misma que debe ser avalada por PEMEX con aprobación del responsable de integridad mecánica. Juntas de expansión a bajo de anillo atiezador, solo aplica para termoaislante granular

Anillo atiezador

1/2 del espesor de la última capa del termoaislante

3.6 m separación máxima entre soportes del termoaislante.

Juntas de expansión a bajo de cada soporte solo aplica para termoaislante granular

1.0 cm claro perimetral entre pared del recipiente y soporte de termoaislante

Soporte de termoaislante, ver detalle 2

Terminación de termoaislante de acuerdo con Anillo de alambrón diseñador. para sujetar fleje.

Termoaislante o aislamiento térmico Claro perimetral de 1.0 cm entre pared del recipiente y soporte de termoaislante

4 veces el espesor del termoaislante Venteo

2 cm

3.0 cm 30°

Anillo flotante Anillo soporte del aislamiento

2.5 cm

4

Soporte y botaguas, ver detalle 1 5 cm

Protección contra fuego (Fire proofing)

1

Entrada hombre 4 1

Figura 17 Soportes de aislamiento de equipos en posición vertical




Vista de planta La separación entre los dos soportes debe ser de 60 cm como maximo, medidos sobre la pared exterior del faldón. Por lo que de acuerdo al diámetro exterior del faldón, será el número de segmetos del anillo soporte de aislamiento

Anillo para soporte de aislamiento Claro perimietral de 1 cm entre la pared del recipiente y anillo soporte de asilamiento Pared del recipiente E=espesor de aislamiento Anillo para E soporte de aislamiento 1 cm

Detalle A Detalle B 2 cm

Solera

3 cm Faldón

5 cm

T T= Espesor RCAPF

Botaguas Detalle A

8 cm Detalle B

Botaguas: fabricado de placa de espesor de 0.6 cm, unidas entres si y al faldón por cordón continúo de soldadura, placa inclina con un ángulo de 30° respecto a la horizontal

Figura 17 Detalle 1 soportes de aislamiento de equipos en posición vertical

Figura 17 Detalle 2 soportes de aislamiento de equipos en posición vertical


8.7



Inspección final

La instalación debe ser inspeccionada para corroborar que los espesores de termoaislantes usados y los tipos de materiales y formas de colocación de los acabados estén de acuerdo a los requisitos de esta norma. Cualquier detalle de diseño para selección, adquisición, manejo, almacenaje o montaje, de cualquier material o procedimiento que intervenga en el sistema termoaislante y que no sea contemplado en los requisitos de esta norma, debe ser recomendado por el proveedor, contratista o licitante de acuerdo con su propia experiencia, y aprobado por PEMEX para su aplicación. Una vez concluida la instalación del sistema termoaislante y el sistema alcance la temperatura de operación, se debe medir la temperatura de superficie del material termoaislante y la del medio ambiente y verificar que la diferencial de temperatura medida debe ser igual o menor a la diferencial de temperatura indicada en la memoria de cálculo entregada para el sistema termoaislante. La diferencial debe ser comparada para cada diámetro nominal para las tuberías. En caso de obtenerse diferentes valores de diferencial de temperatura por las lecturas tomadas, ninguna lectura debe ser mayor a las reportadas en la memoria de cálculo. Los instrumentos de medición deben cumplir con la NRF-111-PEMEX-2006. 8.8

Suministro, transportación, manejo y almacenaje

El proveedor, contratista o licitante debe presentar para la aprobación de PEMEX los procedimientos para la identificación, manejo, almacenaje y montaje de los materiales que conforman el sistema termoaislante. PEMEX en caso de realizar trabajos por administración, debe hacerle saber al proveedor, contratista o licitante el tiempo que se propone tener los materiales en almacén. El proveedor, contratista o licitante debe informar por escrito acerca de las mínimas condiciones de protección y almacenaje a fin de prevenir situaciones emergentes. El proveedor, contratista o licitante debe proporcionar, oportunamente, una lista completa de materiales, unitarios y totales, con su peso, dimensiones y volumen para prevenir espacios de almacenamiento. El proveedor, contratista o licitante debe informar oportunamente por escrito, si algún material requiere de manejo o almacenamiento especial. 8.9 a)

b) c) d)

Documentación que debe proporcionar el proveedor, contratista o licitante Conductividad térmica declarada del material termoaislante avalada por un certificado de un laboratorio reconocido que cumpla con el método ASTM C177 para superficies planas y con el método ASTM C 335 para preformados ó en su caso lo indicado en la prueba ISO 13787 Certificados de calidad de producto donde muestre valores dentro de los parámetros indicados sección 8.2.1 de esta noma. Memoria de cálculo del sistema termoaislante y una tabla resumen donde se indique, para cada diámetro, el espesor de termoaislante, su temperatura de superficie y su diferencial con el medio ambiente. Procedimientos de instalación del sistema termoaislante que cumplan con los requerimientos establecidos en esta norma.


9.



RESPONSABILIDADES

9.1 Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Vigilar la aplicación y cumplimiento de los requisitos y especificaciones de esta norma indicados en el capítulo 8, en las actividades de: selección, cálculo de espesor, instalación y mantenimiento del material del termoaislante en servicio de alta temperatura para recipientes, equipo y tubería. 9.2

Área usuaria de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

9.2.1 Verificar el cumplimiento de esta norma, en la contratación de servicios o subcontratación que tengan por objeto diseñar, instalar o dar mantenimiento a los sistemas termoaislantes en alta temperatura. 9.2.2 Verificar que los licitantes cuenten con personal técnico especializado y con experiencia en el manejo e interpretación de esta norma. 9.3 Proveedor, contratista o licitante. Cumplir como mínimo con los requerimientos especificados en esta norma, para la selección, cálculo de espesor, instalación y mantenimiento del material termoaislante en alta temperatura para recipientes, equipo y tuberías. El proveedor, contratista o licitante debe responder plenamente ante la ocurrencia de fallas en la operación del sistema termoaislante, que se originen por no aplicar lo indicado en esta norma. 9.3.1 Considerar dentro del personal especialista, a un responsable o gerente técnico con experiencia previa en trabajos similares, que se comprometa a mantener durante el desarrollo de los trabajos y hasta su entrega final la aplicación de esta norma, con la finalidad de garantizar la correcta ejecución de los mismos. 9.3.2

Llevar al campo herramientas suficientes y equipo de montaje para el desarrollo de los trabajos.

9.3.3 En el caso de materiales que impliquen riesgo, debe informar a Petróleos Mexicanos las mínimas condiciones de protección y almacenaje, a fin de prevenir situaciones emergentes. 9.3.4 Proporcionar oportunamente a Petróleos Mexicanos una lista completa de materiales, unitarios y totales, con su peso, dimensiones y volumen para prevenir espacios de almacenamiento. Contar en el lugar de trabajo con dibujos aprobados para construcción, especificaciones y normas aplicables (referidas en la presente norma) para su uso en la ejecución de la obra. En caso de necesitarse soportes adicionales para el montaje del termoaislante, que no hayan sido especificados o que no se muestren en los dibujos para construcción, éstos serán diseñados y suministrados por el proveedor, contratista o licitante previa justificación y autorización por PEMEX. Los dibujos para costeo de aislamiento térmico, tanto en equipo como en tubería, deben mostrar con claridad la localización y el dimensionamiento de los soportes. 9.3.5 Presentar sus procedimientos y programas de seguridad del personal, disponibilidad y mantenimiento de equipo auxiliar; debiendo observar las medidas de segurida d particulares que establezca Petróleos Mexicanos. 9.3.6 Remover todo tipo basura y materiales sobrantes del trabajo de montaje. La obra no debe darse por concluida hasta no haber dejado el área en buen estado de limpieza y disponer de estos desperdicios sin afectar ambiente y equilibrio ecológico. 9.3.7 Proporcionar información que certifique el cumplimiento de la LGEEPA y sus reglamentos aplicables en los materiales que emplea, el tipo de actividad que se realiza y los residuos que se generan.




9.3.8 Informar a Petróleos Mexicanos el tiempo máximo de almacenamiento de los materiales sin degradación de los mismos. Enlistar, recibir, inspeccionar, almacenar y manejar los materiales termoaislantes y accesorios, con el cuidado suficiente para asegurar su totalidad y prevenirlos de daños ó efectos del clima. 9.3.9

Conocer el tipo y alcance de la obra a realizarse.

9.3.10 Contar con personal especialista y capacitado para la realización del montaje; y del mismo modo, para la supervisión, control y administración de la obra. El responsable de la obra debe ser capaz de realizar el trabajo en coordinación con la supervisión de PEMEX y con otros contratistas que simultáneamente puedan estar trabajando en el proyecto. 9.3.11 Desarrollar y poner en práctica procedimientos y programas de seguridad del personal, además de disponibilidad y mantenimiento de equipo auxiliar.

10.

CONCORDANCIA

Esta norma no tiene concordancia con ninguna norma mexicana ni internacional

11.

BIBLIOGRAFIA.

La bibliografía se debe considerar en su última edición. 11.1 ASTM C 195, Especificación estándar de cemento para aislamientos térmicos de fibra mineral (Standard Specification for Mineral Fiber Thermal Insulation Cement). 11.2 ASTM C 547, Especificación estándar de aislamiento de fibra mineral para tubería (Standard Specification for Mineral Fiber Pipe Insulation). 11.3 ASTM C 592, Especificación estándar de colchas de lana mineral para aislamiento y aislamiento tipo colcha para tubería (Cubiertas con malla metálica) (Tipo Industrial) (Standard Specification for Mineral Fiber Blanket Insulation and Blanked-Type. Pipe Insulation)(Metal-Mesh Covered) (Industrial Type). 11.4 ASTM C 610, Especificación estándar de bloques moldeados de perlita expandida y aislamientos térmicos para tubería (Standard Specification for Molded Expanded Perlite Block and Pipe Thermal Insulation). 11.5 ASTM C 533, Especificación estándar de bloques de silicato de calcio y aislamiento térmico para tubería (Standard Specification for Calcium Silicate Block and Pipe Thermal Insulation). 11.6 ASTM C 165, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades a la compresión de aislantes térmicos (Standard Test Method For Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations). 11.7 ASTM C 168, Estándar de terminología en aislamientos térmicos (Standard Terminology Relating to Thermal Insulation). 11.08 ASTM C 177, Método estándar de prueba para mediciones de flujo de calor en estado estacionario y las propiedades de transmisión térmica por medio del aparato de placa caliente protegida (Standard Test Method for Steady - State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the




Guarded - Hot Plate Apparatus). 11.09 ASTM C 302, Método estándar de prueba para la densidad y dimens iones de aislamiento térmico preformado tipo cubierta para tuberías (Standard Test Method for Density and Dimensions of Preformed Pipe - Covering - Type Thermal Insulation). 11.10 ASTM C 303, Método estándar de prueba para la densidad y dimensiones de aislamiento térmico tipo bloque y placa preformados (Standard Test Methods for Dimensions and Density of Preformed Block – and Board Type Thermal Insulation). 11.11 ASTM 335, Método estándar de prueba para mediciones de flujo de calor en estado estacionario y las propiedades de transmisión térmica para aislamiento de materiales preformados para tubería. 11.12 ASTM C 450, Práctica estándar para la prefabricación y fabricación en campo de aislamiento térmico para cubiertas de accesorios para tubería, de cédula y soportes de recipientes (Standard Practice for Prefabrication and Field Fabrication of Thermal Insulating Fitting Covers for NPS Piping, and Vessel Lagging). 11.13 ASTM C 518, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades de transmisión térmica de calor en estado estacionario por medio de un aparato de medición de flujo de calor (Standard Test Method for Steady - State Heat Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus). 11.14 ASTM C 612, Especificación estándar de aislamientos térmicos en bloque y placa de fibra mineral y (Standard Specification for Mineral Fiber Block and Board Thermal Insulation). 11.15 ASTM C 692, Método estándar de prueba para la evaluación de la influencia del aislamiento térmico en la tendencia a la fisuración por corrosión bajo esfuerzo de los aceros inoxidables austeníticos ( Standard Test Method Evaluating the Influence of Thermal Insulation on External Stress Corrosion Cracking Tendency of Austenitic Stainless Steel). 11.16 ASTM C 795, Especificación estándar de Aislamientos térmicos para utilizarse en contacto con aceros inoxidables austeníticos (Standard Specification for Thermal Insulation For Use in Contact with Austenitic Stainless Steel). 11.17 ASTM C 871, Métodos estándar de prueba para el análisis químico de materiales para aislantes térmicos por medio del filtrado de iones de cloro, fluor, silicato y sodio (Standard Test Methods for Chemical Analysis of Thermal Insulation Materials for Leachable Chloride, Fluoride, Silicate and Sodium Ions). 11.18 ASTM C 203, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades de carga de ruptura y flexión para aislantes térmicos tipo bloque (Standard Test Methods for Breaking Load and flexural Properties of Block-Type Thermal Insulation). 11.19 ASTM B 209M, Especificación estándar para placa y lamina de aluminio y aleación de aluminio (métrico) (Standard Specification for Aluminum and Aluminum/Alloy Sheet and Plate(metric). 11.20 ASTM A 167, Especificación estándar para placa, lamina y fleje de acero inoxidable y acero al cromo- niquel resistente a la corrosión (Standard Specification for Stainless and Heat/ Resisting Chromium/Nickel, Steel, Plate, Sheet and Strip). 11.21 ASTM C 585, Practica estándar para los diámetros interiores y exteriores de aislamiento térmico rígido para dimensiones nominales de tubería y tubo delgado (Standard Practice for Inner and Outer




Diameters of Rigid Thermal Insulation for Nominal Sizes of Pipe and Tubing (NPS System). 11.22 ASTM C 1094, Guía estándar para cubiertas de aislamiento flexibles y removibles (Standard Guide for Flexible Removable Insulation Covers). 11.23 ASTM C 553, Especificación para colchas aislantes de lana mineral para aplicaci ones comerciales e industriales (Specification for Mineral Fiber Blanket Thermal Insulation for Commercial and Industrial Applications).

12.

ANEXOS

Anexo A

Ejemplo de cálculo

El ejemplo que se muestra está en apego de lo establecido en la NOM-009-ENER-1995. Se tiene una tubería de 0,3048 m de diámetro (12 in) con una temperatura de operación de 633 K (360 °C). La temperatura ambiente es 305 K (32 °C). La velocidad del aire es 10 000 m/h. La emisividad para aluminio usado es 0,4. Se usa como termoaislante con enchaquetado metálico de aluminio. El espesor termoaislante es 0,1016 m (4 in). Para definir el comportamiento del sistema termoaislante se aplica el siguiente procedimiento: Resumen de datos: Diámetro nominal (Dn)

= 12

Diámetro exterior (Dr)

= 12,75 in

= 0,3239 m

Diámetro aislado (Da)

= Dr + 2E

= 0,3239 + (2 x 0,1016) = 0,5271 m

Top

= 633 K (360 °C)

Ta

= 305 K (32 °C)

V

= 10 000 m/h

ε

= 0,4

E

= 0,1016 m

Procedemos a aplicar la ecuación (2): transferencia de calor en tuberías (superficies cilíndricas).

Q

Top  Ta 2 Eeq / k  1 / f

El espesor equivalente (E eq) se calcula con la siguiente ecuación: E eq = r2 Ln(r2/r1) r1

= 0,3239/2 = 0,1619 m

r2

= r1 + E

NRF-034-PEMEX-2011




= 0,1619 + 0,1016 = 0,2635 m

Entonces: E eq = 0,2635 Ln(0,2635/0,1619) = 0,1283 m La conductividad térmica se determina en función de la temperatura media. Ésta, se calcula de manera aritmética, así:

Tm 

Top  Ts 2

( K ) (º C )........(3)

Sin embargo, Ts (temperatura de la superficie exterior) es desconocida, ya que es una consecuencia de la transferencia de calor que aún no conocemos, de modo que en este momento tenemos una ecuación de dos incógnitas que debemos resolver por tanteo y error. Para empezar, suponemos una temperatura superficial que cumpla la siguiente condición: Top » Ts > Ta Tss

= Temperatura de superficie supuesta [K] [°C] Tss = 313 K (40 °C)

Entonces,

Tm 

633  313  473K 2

(200º C )

Por otra parte, la ecuación de la conductividad aproximada del material usado: 4

7

2

K

= 0,06711 - (2.2641 x 10- Tm) [K] + (4,196 x 1 0- Tm ) W/m-K

K

= 0,05389 W/m-K (0,04634 kCal-m/h-m -°C)

2

Nota: Corregir la ecuación de conductividad de acuerdo con el material usado.

Este valor lo aplicamos en la ecuación (2)

633 - 305 Q= 0,1283/0,05389 + 1/f

Como f = hr + hc: -0.2

0,181

hc

3,0075 C Da

hr

0,9824x10 e [(Ta -Ts )/(Ts -Ta)].

-8

[1,11/(Ts+Ta-510,44)] 4

4

[1,8(Ts-Ta)]

0,266

-4

0,5

[1+(7,9366x10 V)] .

NRF-034-PEMEX-2011




e

Emisividad de la superficie aislada (a dimensional).

C

Coeficiente de forma, 1,79 para superficies planas y 1,016 para tuberías, a dimensional.

V

Velocidad del aire m/h.

Ta Temperatura ambiente [K] Ts

Temperatura de superficie [K]

Da Diámetro exterior del termoaislante m 8

4

4

2

Hr

= 0,9824 x 10- x 0,4[(305 - 313 )/(305-313)] = 0,4638 m -K/W

Hc

= 2,7241 x 1,016 x 0,5271 [ 1,11/( 313+305-510.44 ) ] -4 0,5 2 7,9366x10 x 10 000 ) ] = 8,3545 m -K/W

hr + h c

= 0,4638 + 8,3545 = 8,8183 m -K/W

1/f

= 1/(hr + hc) = 0,1134 W/m – K

Q

-0,2

0, 181

.

[ 1,8 ( 313-305 ) ]

0,266

[ 1+(

2

2

633  305  131,48 W / m2 0,1283 / 0,05389  0,1134 2

2

Q= 131,48 W/m (113,04 KCal/h-m ) Con el resultado de este primer tanteo procedemos a calcular la temperatura de superficie que se deriva de esta transferencia de calor empleando la ecuación. Tsc

= Temperatura de superficie calculada [K] [°C]

Tsc

= Q 1/f + Ta

(4)

Tsc = 131,48 x 0,1134 + 305 = 319,91 K (46,91 °C) Entonces:

Tsc - Tss = 319,91- 313 = 6,91 K (°C) Como podemos observar, la diferencia entre la temperatura de superficie calculada y la supuesta es mucho mayor que 1,0, por lo tanto, siendo este valor el máximo aceptable, hacemos un nuevo tanteo. La secuencia es la siguiente: 1)

Tss

=

320 K(47 °C)

2)

hr

=

0,9824 x 10- x 0.4[(305 - 320 )/(305-320)] = 0,480 m -K/W

3)

hc

=

2,7241 x 1,016 x 0,5271 [1,11/(320+305-510,44)] -4 0,5 2 [1+(7,9366x10 x 10 000)] = 9,763 m -K/W

8

4

4

2

-0,2

0,181

[1,8(320-305)]

0,266




2

4)

hr + h c

=

0,480 + 9,763 = 10,243 m -K/W

5)

1/f

=

1/(hr + hc) = 0,09763 W/m – K

6)

Tm

=

(633 + 320)/2 = 476,50 K (203,50 °C)

7)

k

=

0,05450 W/m - K (0,04685 k/Cal-m/h-m -°C)

8)

Q

= =

(633 - 305)/[(0,1283/0,05450) + 0,09763] 2 2 133,73 W/m (114,98 kCal/h-m )

9)

Tsc

=

133,73 x 0,09763 + 305 = 318,06 K (45,06 °C)

2

2

10) Tsc- Tss =

320- 318,06 = 1,94

Para este segundo tanteo la diferencia es menor. En sucesivas iteraciones esta diferencia tiende a cero. Bastarían cinco o diez para que las temperaturas de superficie supuesta y calculada se igualen hasta diezmilésimas; entonces, podemos considerar que el cálculo de la transferencia de calor es correcto. Así, el comportamiento del sistema termoaislante queda definido por los siguientes valores. 2

2

Q

= 133,25 W/m (114,57 KCal/h-m )

K

= 0,05435 W/m- K (0,04673 kCal-m/h-m -°C)

Ts

= 318 K (45°C)

2

Para sistemas heterogéneos se empleará la siguiente ecuación:

Q

Ta  Top E1 / k1  E 2 / k 2  1 / f

Donde: E1

Espesor de la primera capa de termoaislante.

k1

Conductividad térmica de la primera capa de termoaislante.

E2

Espesor de la segunda capa de termoaislante.

k2

Conductividad térmica de la segunda capa de termoaislante

NRF-034-PEMEX-2011




Anexo B Máxima transferencia de calor permisible Tabla B-1 Máxima transferencia de calor permisible a través del sistema termoaislante. [W / m] para tubería y [W / m2] para superficies planas Temperatura de Operación K [°C] DIÁM. NOM. DN (NPS)

Hasta 333 60

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

373

423

473

523

573

623

673

723

773

823

873

923

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

15 (½)

4,80

10,17

15,83

23,58

30,83

40,83

57,39

65,22

76,52

88,18

100,91

115,74

130,56

20 (¾)

5,60

11,02

17,50

26,02

34,17

41,67

59,13

71,30

83,48

95,45

110,00

125,93

141,67

25 (1)

6,40

12,71

20,0

29,27

38,33

46,67

65,22

78,26

87,83

105,45

120,91

131,48

148,15

40 (1½)

8,00

15,25

24,17

32,52

41,67

55,83

73,91

87,83

103,48

118,18

134,55

155,56

174,07

50 (2)

9,60

17,80

27,50

36,59

47,50

58,33

82,61

98,26

103,48

125,45

142,73

164,81

185,19

75 (3)

12,80

22,03

35,83

46,34

60,00

72,50

94,78

113,91

126,09

152,73

174,55

191,67

214,81

100 (4)

15,20

23,73

36,67

48,78

64,17

85,00

103,48

124,35

145,22

176,36

190,91

220,37

247,22

150 (6)

16,00

28,81

48,33

64,23

79,17

95,00

116,52

140,87

151,30

191,82

217,64

246,30

288,85

200 (8)

26,40

36,44

54,17

76,42

86,67

115,00

140,00

155,77

180,87

212,73

245,07

291,67

325,54

250 (10)

32,00

43,22

64,17

81,30

102,50

123,33

151,30

173,91

211,30

250,91

283,31

321,30

375,46

300 (12)

37,60

50,00

74,17

93,50

117,50

140,83

172,17

197,39

240,00

266,36

319,09

362,04

403,42

350 (14)

40,80

54,24

80,00

101,63

126,67

151,67

185,22

212,17

253,04

285,45

322,73

387,96

430,45

400 (160)

46,40

61,02

90,00

113,82

140,83

169,17

206,09

235,65

266,09

315,45

356,36

405,56

473,15

450 (18)

45,60

67,80

100,00

125,20

155,83

186,67

226,09

259,13

292,17

345,45

390,00

443,52

493,21

500 (20)

50,40

74,58

110,00

137,40

170,83

204,17

246,96

281,74

317,39

352,73

422,73

480,56

533,10

550 (22)

55,20

82,20

119,17

149,59

185,00

220,83

256,88

273,91

343,48

380,49

456,36

517,59

572,77

600 (24)

60,00

88,98

129,17

161,79

200,00

209,17

267,86

294,78

368,70

408,18

462,24

521,62

612,04

650 (26)

65,60

95,76

139,17

173,98

185,83

225,00

282,61

325,22

394,78

435,45

492,29

555,17

651,71

700 (28)

70,40

102,54

149,17

186,18

198,33

246,67

300,87

346,09

380,87

463,64

522,73

594,44

660,52

750 (30)

75,20

109,32

158,33

197,56

217,50

261,67

320,00

366,96

405,22

490,91

553,64

628,70

697,64

S. Pl

29,60

41,53

58,33

71,54

75,83

89,17

106,96

109,57

133,04

142,73

159,09

177,78

207,41

Notas: 1.- SP = superficies planas o diámetros mayores a 762 mm (30 in) 2.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C) 3.- Velocidad de aire = 10 000 m / h 4.- Emisividad = 0,4 Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.

NRF-034-PEMEX-2011




Anexo C Tablas de espesores Tabla C-1 Espesores económicos Lana de roca. (Preformado ASTM C547 Tipo II, Colcha ASTM C 592 Tipo II o equivalentes) Temperatura de Operación K [°C] Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

333

373

423

473

523

573

623

673

723

773

823

873

923

60

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

15 (½)

38

51

64

76

76

76

76

76

89

102

102

114

127

20 (¾)

38

51

64

76

76

89

89

89

89

102

102

114

127

25 (1)

38

51

64

76

76

89

89

89

102

102

102

127

140

40 (1½)

38

51

64

76

89

89

89

89

102

114

114

127

140

50 (2)

38

51

64

76

89

102

102

102

127

127

127

140

152

75 (3)

38

51

64

76

89

102

102

102

127

127

140

152

165

100 (4)

38

64

76

89

102

102

114

114

127

127

152

152

165

150 (6)

38

64

76

89

114

127

127

140

152

152

165

178

178

Colcha DN (NPS) 200 (8)

38

64

89

89

114

127

127

152

165

165

178

178

191

250 (10)

38

64

89

102

114

140

140

165

165

165

178

191

191

300 (12)

38

64

89

102

114

140

140

165

165

178

178

191

203

350 (14)

38

64

89

102

114

140

140

165

165

178

191

191

203

400 (160)

38

64

89

102

114

140

140

165

178

178

191

203

203

450 (18)

38

64

89

102

114

140

140

165

178

178

191

203

216

500 (20)

38

64

89

102

114

140

140

165

178

191

191

203

216

550 (22)

38

64

89

102

114

140

152

178

178

191

191

203

216

600 (24)

38

64

89

102

114

152

152

178

178

191

203

216

216

650 (26)

38

64

89

102

140

152

152

178

178

191

203

216

216

700 (28)

38

64

89

102

140

152

152

178

191

191

203

216

229

750 (30)

38

64

89

102

140

152

152

178

191

191

203

216

229

SP

38

76

89

102

140

152

152

191

191

216

229

241

254

Preformado DN (NPS)

Notas: 1.- Espesor termoaislante en mm. 2.- El espesor del acabado no se incluye. 3.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C). 4.- Velocidad de aire = 10 000 m/h. 5.- Emisividad = 0,4. Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.

NRF-034-PEMEX-2011




Tabla C-2 Espesores económicos Fibra de vidrio. (Preformada ASTM C547 Tipo I, Colcha ASTM C 592 Tipo I o equivalentes) Temperatura de Operación K [°C] Preformado DN (NPS)

15 (½) 20 (¾) 25 (1) 40 (1½) 50 (2) 65 (2½) 75 (3) 100 (4) 150 (6) Colcha DN (NPS) 200 (8) 250 (10) 300 (12) 350 (14) 400 (160) 450 (18) 500 (20) 550 (22) 600 (24) 650 (26) 700 (28) 750 (30) SP

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

333 60 38 38 38 38 38 38 38 38 38

373 100 51 51 51 51 51 51 64 64 64

423 150 64 64 64 64 64 64 76 76 89

473 200 76 76 76 89 89 89 89 89 102

523 250 89 89 89 102 102 102 102 114 127

573 300 102 102 102 102 114 114 114 127 127

623 350 102 102 102 102 114 114 114 127 152

673 400 102 102 102 114 114 127 127 127 165

423 450 114 127 127 152 152 152 152 165 191

773 500

823 550

873 600

923 650

38 38 38 38 38 38 38 38 38 38 38 38 38

64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 76

89 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89 89

89 102 102 102 102 114 114 114 114 114 114 114 114

127 127 127 127 127 127 127 127 127 140 140 140 140

127 140 140 140 140 140 140 140 165 165 165 165 165

140 152 152 152 152 152 152 165 165 165 165 165 178

165 178 178 178 178 178 178 191 191 191 191 191 303

191 191 191 191 191 191 191 191 191 191 216 216 216

No aplica

Notas: 1.- Espesor termoaislante en mm. 2.- El espesor del acabado no se incluye. 3.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C). 4.- Velocidad de aire = 10 000 m/h. 5.- Emisividad = 0,4 6.- Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la se cción de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.


NRF-034-PEMEX-2011



Tabla C-3 Espesores económicos Perlita expandida (Preformada y placa ASTM C 610 o equivalente) Rangos de temperatura (K/°C) Preformado DN (NPS)

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

Hasta

333 60

373 100

423 150

473 200

523 250

573 300

623 350

673 400

723 450

773 500

823 550

873 600

923 650

15 (½)

64

76

102

114

127

127

127

140

152

165

165

165

178

20 (¾)

64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64

76 76 76 76 76 89 89 89 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102 102

102 102 102 102 102 114 114 114 114 127 127 127 127 127 127 127 127 127 127 127

114 114 127 127 127 127 127 127 127 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140

140 140 140 140 140 152 152 165 165 165 165 165 165 165 165 178 178 178 178 178

127 127 127 140 140 140 140 152 165 165 165 178 178 178 178 178 191 191 191 191

140 140 140 140 140 140 152 165 165 178 178 178 178 178 178 191 191 191 191 191

140 152 152 152 152 152 165 178 178 203 203 203 203 203 203 203 203 203 203 203

152 165 165 165 165 165 165 191 191 203 203 203 203 203 203 216 216 216 216 216

165 165 178 178 178 178 178 203 203 216 216 216 216 216 216 229 229 229 229 229

165 165 178 178 178 178 191 203 216 216 216 216 216 229 229 229 229 229 229 229

165 165 178 178 178 191 191 216 216 216 216 216 229 229 229 229 241 241 241 241

178 178 178 191 191 203 203 216 229 229 229 229 229 241 241 241 241 241 254 254

216

229

241

254

254

254

25 (1) 40 (1½) 50 (2) 65 (2½) 75 (3) 100 (4) 150 (6) 200 (8) 250 (10) 300 (12) 350 (14) 400 (160) 450 (18) 500 (20) 550 (22) 600 (24) 650 (26) 700 (28) 750 (30)

Placa S.P. 64 114 140 152 191 191 203 Notas: 1.- Espesor termoaislante en mm. 2.- El espesor del acabado no se incluye. 3.- SP = superficies planas o diámetros mayores a 762 mm (30 in). 3.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C). 4.- Velocidad de aire = 10000 m/h. 5.- Emisividad = 0,4.

6.- Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mos trados, pero no menores.

NRF-034-PEMEX-2012 Aislamientos Térmicos para Altas Temperaturas.pdf

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