NEO 25
SISTEMAS DE TUBERIAS PARA TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE OXIGENO EN PROCESOS INDUSTRIALES
CONTIENE:
NEO 25: 2005
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Sistemas de Tubería para Transporte y
Distribución de Oxígeno en Procesos
Industriales de Gerencia Fundición
• ESTANDARES MINIMOS GENERALES RESPECTO AL DISEÑO, CONSTRUCCION, INSTALACION Y MONTAJE, OPERACION Y MANTENIMIENTO, ENSAYOS Y PRUEBAS DE LOS SISTEMAS DE TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE OXIGENO POR REDES DE TUBERIA, UTILIZADO EN PROCESOS INDUSTRIALES DE LA GERENCIA FUNDICION, CON EL PROPOSITO DE ASEGURAR EL SUMINISTRO CORRECTO DE OXIGENO EN LOS PROCESOS Y EVITAR O REDUCIR AL MINIMO LAS PERDIDAS INCIDENTALES, MANTENIENDO BAJO CONTROL LOS SISTEMAS DE TUBERIAS DE OXIGENO Y LOS RIESGOS OPERACIONALES A ELLOS ASOCIADOS.
• NORMAS/ESTANDARES GENERALES RESPECTO AL USO,CUIDADO Y MANEJO DE OXIGENO DE USO INDUSTRIAL. • HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD DE OXIGENO GASEOSO.
NEO 25
Norma Estándar Operacional
Sistemas de Tuberías para Transporte y Distribución de Oxígeno en
Pro-cesos Industriales de Gerencia Fundición.
Primera Edición: 1998
Revisión: 2
Actualización: Octubre, 2005
Preparada por la Dirección Riesgo y Salud Ocupacional de la Gerencia Riesgo, Ambiente y
Calidad, CODELCO Norte.
Disponible y publicada en la INTRANET de la División CODELCO Norte (Gerencia Riesgo,
Ambiente y Calidad) del Portal CODELCO.
Norma Estándar Operacional
Sistemas de Tubería para Transporte y Distribución de Oxígeno
en Procesos Industriales de Gerencia Fundición
1. Alcance y Campo de Aplicación
La Norma / Estándar Operacional NEO 25 establece normas / estándares generales respecto al diseño, construcción (montaje o instalación), operación y mantenimiento de los sistemas de transporte y distri-bución de oxígeno por redes o sistemas de tubería; gas uitlizado para el enriquecimiento del aire de combustión en los procesos industriales de Gerencia Fundición de CODELCO Norte.
Esta norma contempla, además, estándares básicos y generales sobre el uso, cuidados y manejo del oxígeno respecto a la seguridad operacional y el control de los riesgos operacionales, asociados al manejo de oxígeno de uso en procesos industriales. Esta norma recopila los estándares exigidos por las normas chilenas correspondientes, que tratan el tema y la Norma C.G.A, G-4.4 de U.S.A.
Los estándares –requisitos y especificaciones generales– contemplados en la presente norma son aplicables en todo proyecto que involucre el diseño y el montaje o instalación de líneas de tubería de oxígeno, así como modificaciones o conexiones a sistemas existentes.
Esta norma se aplica en: Los sistemas de transporte y distribución de oxígeno (líneas de tubería y
componentes) en las actividades de: a) Diseño, construcción y montaje. b) Operación.
c) Mantenimiento.
Esta norma NO tiene aplicación en:
a) En estanques y recipientes de presión para el almacenamiento de gases, ni para el diseño de plantas productoras de oxígeno.
b) Equipos que comprenden cilindros de oxígeno, reguladores, mangueras y sopletes de corte y soldadura con gas. Para estos sistemas ver Norma / Estándar Operacional NEO 5 “Cilindros de Gas Comprimido para Uso Industria’’ y Norma / Estándar Operacional NEO 6 “Corte y Soldadura con Gas - Gases Industriales’’.
c) Plantas de llenado de cilindros de oxígeno comprimido.
d) Instalaciones de tuberías y sistemas de oxígeno para uso médico.
e) Redes de tubería para distribución de oxígeno de uso médico (hospitales, clínicas, etc.).
2. Propósito
asociados, en las actividades de diseño, montaje, operación y mantención de líneas de tubería para distribución de oxígeno, gas utilizado en los procesos industriales en la Gerencia Fundición para enri-quecer el aire de combustión en procesos industriales.
3. Referencias
En la elaboración de esta Norma / Estándar se han consultado los siguientes documentos técnicos entre Normas y documentos técnicos:
• Norma C.G.A. G-4.4
Industrial Practices for Gaseous Oxygen Transmission and Distribution Piping Systems. Compressed Gas Association, Inc. U.S.A.
Normas Chilenas Oficiales:
NCh 2242. Of 95 – Gases Comprimidos - Redes de Tubería para Distribución de Sistemas de Gases
Combustibles / Oxígeno - Requisitos Generales para Diseño e Instalación.
NCh 2196. Of 94 – Gases Comprimidos - Redes de Tubería para Distribución de Gases no Inflamables
de Uso Médico - Requisitos para su Construcción y Funcionamiento.
NCh 2168. Of 91 – Gases Comprimidos - Oxígeno - Clasificación, Requisitos de Calidad y Métodos de
Muestreo y Análisis.
NCh 1377. Of. 90 – Gases Comprimidos - Cilindros de Gas para Uso Industrial - Marcas para
Identifica-ción del Contenido y de los Riesgos Inherentes.
NCh 951. Of. 74 – Cobre - Cobres Aleados - Tubos sin Costura tipos K, L y M - Especificaciones
Particulares.
NCh 2164. Of. 90 – Gases Comprimidos Gases para Uso Industrial, Uso Médico y Uso Especial
-Sistema SI - Unidades de Uso Normal.
NCh 2120/2. Of. 89 – Sustancias Peligrosas - Parte 2: Clase 2 - Gases Comprimidos, Licuados,
Disueltos a Presión o Criogénicos.
NCh 1025. Of. 90 – Gases Comprimidos Cilindros de Gas para Uso Médico y para Esterilización
-Marcas de Identificación del Contenido y de los Riesgos Inherentes.
AGA Chile S.A. – Manuales, catálogos y documentos técnicos proporcionados por las Divisiones de
Gas de Maipú y Calama.
CODELCO-Norte - Departamento Gestión de Riesgos, Gerencia de Riesgo, Ambiente y Calidad Normas Estándares Operacionales
• NEO 5 – Cilindros de Gas para Uso Industrial. • NEO 6 – Corte y Soldadura con Gas.
• NECC 3 – Norma Estándar para la Aplicación de Colores en Sistemas de Tuberías. • National Fire Protection Association (NFPA)
• CODELCO Norte - Proyectos Especiales.
• Manual Especificación Preliminar para el Diseño y Montaje de Líneas de Distribución de Oxígeno.
4. Responsabilidades
Es responsabilidad del administrador(es) de los Sistemas de Distribución de Oxígeno por Redes de Tubería, asegurar y garantizar que la operación del sistema se realice siempre por personal debidamente calificado y entrenado, de acuerdo con las instrucciones y que se efectúe el mantenimiento preventivo del o los sistemas para asegurar el correcto suministro de oxígeno, así como también ejercer un efectivo control de los sistemas de oxígeno.
a) Mantenimiento del Sistema.- Es de vital importancia la función de mantenimiento de la red de
tubería para asegurar que la distribución y transporte de oxígeno cumpla con los requisitos que contemplan las normas correspondientes.
El instalador de la red o sistema de tubería de oxígeno debe proporcionar los planos definitivos de la instalación, las instrucciones de operación y los programas de mantenimiento al Administrador del Sistema.
b) Autorización y Responsabilidad.- Sólo las personas debidamente entrenadas sobre los riesgos
potenciales asociados al manejo y/u operación de los sistemas de oxígeno podrán efectuar ciones y/o mantenimiento de dichos sistemas. Las personas asignadas para el manejo y/u opera-ción de los sistemas son responsables de tomar las medidas necesarias para la conservaopera-ción adecuada y correcta del sistema.
5. Seguridad y Control del Riesgo Operacional integrados en los Proyectos de Ingenie-ría en las Actividades de Diseño, Construcción y Montaje de Líneas de TubeIngenie-rías de Distribución de Oxígeno en Procesos Industriales.
Todo proyecto que involucre diseño e instalación o montaje de líneas de tuberías para el transporte y distribución de oxígeno, deberá considerar y satisfacer los estándares o requerimientos mínimos y generales establecidos en la presente norma y aquellas especificaciones y requerimientos específicos tratados en las normas correspondientes, tanto chilenas como extranjeras.
Todo proyecto deberá incluir un completo análisis de operatividad y riesgos operacionales asociados, desde la ingeniería conceptual del proyecto hasta su fase de construcción, con el propósito de detectar oportunamente los peligros y riesgos potenciales asociados al proyecto, respecto a la operación y mantención de los sistemas de oxígeno que éste contemple.
6. Definiciones Generales
Manifold de Oxígeno.- Tubo o tubería múltiple de distribución de oxígeno. Conjunto formado por un
tubo colector y accesorios de conexión, que se unen a la tubería de distribución de una red o directamen-te a un dispositivo de consumo.
Oxígeno a Alta Presión.- Oxígeno sometido a una presión manométrica mayor que 1,7 MPa (17 bar). Oxígeno a Baja Presión.- Oxígeno sometido a una presión manométrica menor o igual a 1,7 MPa (17
Tubo.- Para efecto de esta Norma / Estándar, elemento para la conducción de un fluido, en este caso
oxígeno. En la práctica se usa en término tubería.
Tubería.- Conducto del tipo rígido o semi-rígido, que forma parte de un sistema de distribución y que
incluye algunos o todos de los componentes siguientes:
a) Tubería Principal.- Tubería conectada a la fuente de suministro de gas y a la(s) tubería(s)
secundarias(s) o de salida(s).
b) Tubería Secundaria.- Tubería que conecta la tubería principal con la(s) tubería(s) de salida.
c) Tubería de Salida.- Tubería que entrega gas a un puesto de toma, recibiendo este gas de una
tubería principal o de una tubería secundaria.
Red de Tubería o Línea de Transporte y Distribución de Oxígeno de Uso Industrial.- Considera
el sistema de tuberías para el tranporte y distribución del gas (oxígeno).
Materiales.- Para efecto de esta Norma / Estándar considera los componentes o elementos de un
sistema de tuberías para distribución de oxígeno.
Oxígeno Gaseoso.- Es definido como un gas que contiene más de 23% de oxígeno por volumen. Tiene
un punto de condensación -40ºF o inferior, con el residuo o resto de sus componentes inertes en tempe-raturas entre -20ºF y +200ºF.
Cobre Aleado o Aleación en Base a Cobre (Copper Base Alloy).- Es una aleación que incluye
metal monel (aleación de níquel y cobre) cobre, bronce amarillo o materiales de bronce.
Válvula de Alivio de Presión.- Válvula para limitar la presión, liberando el exceso de ella. Se ubica a
continuación de un regulador de la operación y anterior a un regulador de la presión de la línea de tubería.
Válvula de Corte o Válvula de Aislación.- Es una válvula de operación manual o automática que
detiene el flujo en ambos sentidos, al estar en posición cerrada.
Válvula de Retención.- Válvula que permite el flujo de gas en un solo sentido.
Válvula de Seguridad.- Válvula que libera el exceso de presión existente en la tubería y que está
instalada después de la ubicación de un regulador de presión de la línea.
Válvula Terminal.- Válvula que permanece cerrada a la salida de gas (o entrada de vacío) hasta que es
abierta por la introducción de una sonda o cánula apropiada, en ella, permitiendo el flujo de gas en ambos sentidos.
Válvulas de Corte o Válvula de Aislación.- Son válvulas de operación manual o automática para
detener el flujo en ambos sentidos, cuando están en posición “cerrada’’. Se conoce también como Válvula de Aislación.
Las válvulas de corte se clasifican en:
a) Válvulas de Corte o de Servicio.- Este tipo de válvulas deben ser operadas sólo por personal de
operaciones y de mantenimiento, por lo tanto, debe prohibirse el acceso a éstas por personas no autorizadas. Las válvulas que no pueden ser bloqueadas en posición abierta o cerrada, deben estar protegidas contra la operación incorrecta de éstas.
b) Válvulas de Corte de Zona.- Estas válvulas son asequibles y se usan para propósitos de
el Plan de Atención de Emergencia. Las válvulas de corte deben estar protegidas en cajas con cubierta fija o compuertas que puedan bloquearse.
Tipos de Válvulas de Corte.- Las válvulas de corte del Sistema de Tubería de Distribución de Oxígeno
deben ser del tipo Válvulas de Bola o Válvulas de Diafragma. Se excluyen los tipos de válvulas indica-das, a las válvulas de corte de la fuente de abastecimiento y de las unidades terminales. Por simple observación visual de la válvula de corte, debe reconocerse si la válvula está abierta o cerrada.
7. Descripción y Consideraciones Generales
a) El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido (no tiene sabor). Es más pesado que el aire y es altamente oxidante.
b) Su densidad a 15ºC y 0,1013 MPa = 1,33 Kg/m3
c) El oxígeno en sí no es inflamable. En forma gaseosa puede originar la combustión espontánea, a veces de modo explosivo si entra en contacto con aceites, grasas, vaselina, etc., especialmente si hay otro material inflamable cerca, así como lana, algodón, telas, etc. Por lo tanto , no se debe permitir nunca que aceites y grasas entren en contacto con el oxígeno: Durante el almacenamien-to, montaje o uso, todo el equipo para el oxígeno, además de las herramientas y las manos, deben estar limpias, libres de aceites y grasas de cualquier tipo.
d) El aire con exceso de oxígeno facilita la quemadura de telas.
e) Como el oxígeno es más pesado que el aire, puede acumularse en lugares que tengan mala ventilación y en situaciones bajas, tales como sótanos, canales en el piso, pozo, etc.
f) En los lugares donde puede hacer escapes y acumulación concentrada de oxígeno se debe tener protección de llamas abiertas, chispas y materiales con temperatura superior a los 100ºC. g) En la instalación debe disponerse de equipos para la extinción de fuegos.
h) Riesgos del Oxígeno:
1. Reaccionan con grasas, aceites y derivados del petróleo. 2. Produce atmósferas ricas en oxígeno
• Con 25% la velocidad de combustión se duplica.
• Con 40% la velocidad de combustión aumenta 10 veces.
3. En atmósferas ricas en oxígeno, arden materiales que comúnmente no se queman.
i) A presión atmósferica y temperaturas inferiores a -183ºC, es un líquido ligeramente azulado, un poco más pesado que el agua. Todos los elementos (salvo gases inertes) se combinan directa-mente con él, usualdirecta-mente para formar óxidos, reacción que varía en intensidad con la temperatura. j) Aunque el oxígeno no es un gas inflamable, reacciona vigorosamente con materias inflamables y
muchos materiales normalmente no inflamables.
k) El oxígeno es capaz de establecer una atmósfera que sostiene y ayuda la combustión y puede producir combustiones de explosiva violencia con materiales inflamables como aceites, grasas, asfalto, etc.
todas las materias y esta reacción general se conoce como oxidación. La oxidación se produce exotérmicamente, es decir, bajo condiciones de una extrema evolución de calor se dice que es combustión. Al ser enfriado hasta-183ºC a presión atmosférica pasa el oxígeno al estado líquido. m) La combustión es un tipo especial de reacción de oxidación. Se usa oxígeno para contribuir a la
combustión e intensificarla.
n) Las concentraciones de oxígeno mayores que las existentes, normalmente en el aire, aumentan proporcionalmente los peligros de combustión. Esto afecta a todos los parámetros básicos de la combustión, excepto al calor de combustión. Por ejemplo, al aumentar la concentración de oxígeno, la temperatura y la energía de ignición disminuyen, el margen de inflamabilidad se amplía y la veloci-dad de combustión aumenta, dándose los efectos máximos en una concentración de oxígeno del 100 por ciento.
8. Riesgos Operacionales
El oxígeno es un elemento químico básico, que reacciona prácticamente con todas las materias y esta reacción general se conoce como oxidación. La combustión es un tipo especial de reacción de oxidación. En la mayor parte de las reacciones de combustión, el oxígeno está acompañado de nitrógeno, denomi-nándose “aire’’ a la mezcla de ambos gases. Por ser el nitrógeno un gas inerte, no participa en lo más mínimo en la reacción de combustión, en realidad, la inhibe. Por lo tanto, las concentraciones de oxígeno mayores que las existentes, normalmente en el aire, aumentan proporcionalmente los peligros de la combustión, excepto al calor de combustión. Por ejemplo, al aumentar la concentración de oxígeno, la temperatura y la energía de ignición disminuyen, el margen de inflamabilidad se amplía y la velocidad de combustión aumenta, dándose los efectos máximos en una concentración de oxígeno del 100%.
Debido a estas propiedades, el diseño de sistemas que contengan un 100% de oxígeno deberá prestar una atención especial a estos factores, desde el punto de vista de la incompatibilidad.
Análogamente, las materias que pueden entrar en ignición en el aire, tienen energías de ignición inferio-res en atmósferas de oxígeno. Muchas de estas materias pueden entrar en ignición por fricción en la base de la válvula o por obturación del vástago, o por compresión adiabática, producida cuando se introduce rápidamente el oxígeno a alta presión en un sistema que estaba inicialmente a baja presión.
Muchas de las fallas y accidentes de los componentes de los sistemas de oxígeno se deben, en realidad, a la acumulación de grasas, aceites, etc., en la superficie de dichos componentes que están en contacto con el oxígeno, lo cual es índice de niveles inferiores de entrenamiento o mantenimiento.
Las materias como grasas, aceites, etc., entran en ignición muy fácilmente si están expuestas al aire, y mucho más en una atmósfera de oxígeno al 100%. Su ignición suele tener como resultado la combus-tión de los componentes del sistema, que son incombustibles en el aire, incluidos los metálicos. Tales incidentes se producen normalmente en pequeñas partes de dichos componentes, pero pueden tener un aspecto bastante espectacular y generar efectos locales, como lesiones al personal. convencionalmen-te se les denomina llamaradas.
9 Riesgos de Incendio relacionado con las Atmósferas Ricas en Oxígeno
El oxígeno es un elemento transparente, incoloro, inodoro e insípido que se encuentra comúnmente en estado gaseoso y que comprende alrededor del 21 por ciento de la atmósfera.
Presión Ambiente VELOCIDAD DE PROP AGACION DE LAS LLAMAS Concentración de Oxígeno del 100%
Concentración de Oxígeno del 40% Concentración de Oxígeno del 20%
Concentración de Oxígeno del 15%
GRAFICO Nº 2. Efectos del contenido de oxígeno
de la atmósfera y de la presión ambiente sobre la velocidad de propagación de las llamas.
Es el material oxidante más común. Las atmósferas ricas en oxígeno son aquellas en que la concentra-ción de este elemento es superior al 21% en volumen o en que la presión parcial del oxígeno es superior a 21,3 KPa.
De este modo, en general, el peligro de incendio en una atmósfera enriquecida con oxígeno es bastante mayor que en una atmósfera ordinaria. Casi todos los materiales son inflamables en un ambiente de oxígeno puro; también el aumento de la concentración de oxígeno puede cambiar la clasificación de un material de no inflamable a inflamable.
En cualquier atmósfera rica en oxígeno, las sustancias combustibles poseen una temperatura de igni-ción más baja y arden mucho más rápidamente que en el aire, por lo tanto, la propagaigni-ción de la llama es muy rápida.
a) Comportamiento de los Materiales en Atmósferas Ricas en Oxígeno.- Como los materiales
entran en ignición más fácilmente y arden con mayor rapidez en una atmósfera rica en oxígeno que en la atmósfera normal, la selección cuidadosa de éstos para su empleo en dichas atmósferas, puede contribuir a la reducción del riesgo de incendio.
b) Ignición y Combustión de Materiales en Atmósferas Ricas en Oxígeno.- La energía mínima
que deben poseer las moléculas --incluyendo las de combustibles y oxígeno-- para que se realize la interacción química, se llama energía de activación. Si la energía liberada por una reacción química es suficiente para aportar la energía de activación necesaria a otras moléculas de forma ininterrumpida, se producirá la ignición.
La velocidad de combustión depende de la naturaleza física y química del combustible y del oxi-dante, de sus concentraciones relativas, de la presión y temperatura ambiental y de otros paráme-tros físicos, como la geometría y la ventilación.
La probabilidad de ignición y la velocidad de propagación de las llamas de un material combustible son muy sensibles al contenido de oxígeno del medio ambiente. En general, aunque no en todos los casos, a mayor concentración de oxígeno se requiere menor nivel de energía para que se produzca la ignición y será más rápida la propagación de las llamas. (Ver gráficos Nº 1 y 2).
Concentración de Oxígeno, en % de volumen.
ENERGIA DE IGNICION MINIMA
FUENTE: NFPA – GRAFICO Nº 1
GRAFICO Nº 1. Energía mínima de ignición de los combustibles
en atmósferas de oxígeno. Presión de una atmósfera.
FUENTE: NFPA – GRAFICO Nº 2
Presión inferior a una atmósfera.
Presión superior a una atmósfera. Región de Ignición
c) Prevención de una Ignición Accidental.- Fumar y todas las llamas abiertas se prohiben en y
alrededor de todas las estructuras o áreas bajo el control de las operaciones y de sistemas que transportan oxígeno, donde haya escapes o fugas de oxígeno constituye un alto riesgo de incendio o explosión. Cada área en donde se efectúen operaciones con gas deberá tomar las medidas necesarias para prevenir, reducir y controlar el peligro de una ignición accidental de gas.
10. Estándares Operacionales Generales de Uso, Cuidado y Manejo del Oxígeno Acumulación de grasas, aceites y otras materias
a) Evitar siempre la presencia de combustibles, especialmente la acumulación de aceites o grasas en la superficie de los componentes de los sistemas de oxígeno (incluso en el suelo o en ropas), que están en contacto con el oxígeno.
b) Estas materias entran en ignición muy fácilmente si están expuestas al aire, y mucho más en una atmósfera de oxígeno al 100 por ciento, y su ignición suele tener como resultado la combustión de los componentes del sistema, que son incombustibles en el aire, incluidos los metálicos. c) Tales incidentes se producen normalmente en pequeñas partes de dichos componentes, pero
pueden tener un aspecto bastante espectacular y generar efectos locales como lesiones al perso-nal. Convencionalmente se les denomina llamaradas.
d) El aceite, como también otras grasas, aún en pequeñas cantidades, junto con el oxígeno pueden causar explosión.
e) Evitar toda combustión cercana a depósitos o sistemas de tuberías de transmisión y distribución de oxígeno.
f) El personal de trabajadores no debe permitir que sus ropas se saturen con oxígeno, por cuanto cualquier chispa hará que se inflamen rápidamente.
g) No usar ropa de trabajo con manchas de grasa o aceite. El aceite o grasa es un material combustible con un punto de ignición extremadamente bajo, el cual en presencia de oxígeno puede encenderse. h) Las manos y guantes de los trabajadores deben permanecer exentas de grasas, aceites y otros
materiales combustibles. El aceite y la grasa en contacto con el oxígeno pueden causar explosión. i) No mantener en bolsillos materiales inflamables como fósforos, encendedores, etc.
j) Tanto el personal de supervisión como los trabajadores de Operaciones y Mantención, deberán conocer los riesgos asociados al oxígeno y su control y a los sistemas de tuberías de oxígeno, como asimismo, deberán conocer todas las medidas de control de los riesgos en caso de situacio-nes de emergencia.
k) Se debe efectuar mantenciones preventivas a las instalaciones, hechas sólo por personal capaci-tado y especializado.
l) El área de trabajo u operaciones se deberá mantener limpia y sin materiales combustibles, líquidos inflamables, vapores o gases explosivos.
m) No fumar en el área de sistemas de tuberías de oxígeno.
de oxígeno. Mantener los materiales combustibles, grasas y aceites siempre alejados del oxígeno gaseoso en los sistemas de tuberías de oxígeno.
ñ) No se debe permitir que aceites u otros materiales combustibles estén en contacto con el oxígeno. o) Se debe asegurar que todos y cada componente de un sistema de transporte y distribución de oxígeno tales como tuberías y accesorios de unión (eles, tees, coplas, etc.), válvulas y componentes estén absolutamente limpios y libres de polvo, grasa, aceite, laminilla, suciedad o partículas extrañas. p) Al usar una solución de limpieza adecuada para lavar la tubería de oxígeno y los accesorios de
unión, como tricloetano u otra solución, el área debe estar bien ventilada para prevenir la acumula-ción tóxica de este material.
q) Antes de efectuar cualquier reparación en las tuberías, bombas, vaporizadores o estanques, etc., se debe purgar con nitrógeno.
r) Al cambiar una válvula de alivio u otros accesorios, se debe instalar el elemento de reemplazo en forma inmediata después de remover la antigua.
s) No deben ser alteradas las válvulas de seguridad con elementos que no correspondan o que expon-gan a dudas, respecto a su compatibilidad con el oxígeno.
t) Nunca se debe buscar un escape o fuga de oxígeno con una llama acercada a las uniones o salidas. El método más sencillo es el de aplicar agua jabonosa o un líquido tensio-activo especial. La formación de burbujas indicará la presencia y escape de gas.
u) También se pueden usar procedimientos químicos como papeles reactivos muy sensibles o físicos (detectores de ionización).
v) El oxígeno, aunque no es un gas combustible, debe ser tratado como tal, por su fuerte acción comburente, especialmente en las cercanías de gases combustibles.
w) Tratar siempre las tuberías y accesorios de unión, válvulas y cualquier otro componente instalado en el sistema con mucho cuidado, evitando cualquier golpe, choque o presión externa sobre el sistema y sus componentes.
x) Se debe evitar colocar o colgar herramientas y cualquier otro elemento ajeno al sistema de tuberías. y) Evitar el contacto de chispas calientes o partículas fundidas, llamas abiertas o aparatos que
pro-duzcan calor, arco eléctrico y conductores eléctricos con las tuberías y sus accesorios. z) Se debe evitar siempre el contacto de los sistemas de tuberías de oxígeno con:
1. Chispas calientes o partículas de metal incandescentes o fundidas. 2. Llamas abiertas o aparatos que produzcan calor.
3. Arco eléctrico y conductores eléctricos. 4. Cualquiera otra fuente de ignición.
aa) Nunca fumar en recintos donde existan sistemas de tuberías de oxígeno.
11. Materiales y Diseño de Sistemas de Tuberías de Oxígeno
como: tuberías, válvulas y asiento de éstas, lubricantes, accesorios de conexión, empaquetadu-ras, etc., deben tener una compatibilidad adecuada con el oxígeno, bajo las condiciones de tempe-ratura y presión que pueden estar expuestas en el uso normal de estos componentes.
Debe evitarse el uso de materiales de fácil ignición, a menos que éstos sean parte de equipos o sistemas aprobados o certificados como apropiados para su uso con oxígeno.
La compatibilidad involucra a la combustibilidad, a la reactividad y a la facilidad de ignición. Los materiales que arden en el aire lo hacen violentamente en contacto con oxígeno puro a presión normal y arden explosivamente en oxígeno a presión. También, materiales que no arden en el aire, sí lo hacen en atmósfera de oxígeno puro, particularmente bajo presión.
Los metales que se usan para las tuberías de transporte y distribución de oxígeno deben escoger-se cuidadosamente, dependiendo de las condiciones de escoger-servicio. Distintos aceros son aceptables para muchas aplicaciones, pero algunas condiciones de servicio pueden requerir otros materiales como, usualmente cobre o sus aleaciones, en razón de su mayor resistencia a la ignición y menor índice de combustión.
En forma similar, algunos materiales que se encienden en aire tienen menor energía de ignición en oxígeno. Muchos de tales materiales pueden encenderse por fricción en el asiento de una válvula o empaquetadura de vástago, o por compresión adiabática producida cuando el oxígeno que está a alta presión, es introducido rápidamente en un sistema que está inicialmente a baja presión. Los componentes de un sistema de tuberías de oxígeno deben estar limpios y exentos de aceite, grasa y partículas (tubos, asientos de válvulas, lubricantes, accesorios y empaquetaduras). Se deberá respetar sin concesiones estos estándares.
Deben considerarse las propiedades de autocorrosión de todos los materiales ante la acción del oxígeno, la humedad y de materiales de naturaleza diferente en contacto.
b) Selección de Materiales para Sistemas de Tuberías.- En la selección de los materiales que
constituirán el diseño de un sistema de tuberías para el transporte y distribución de oxígeno, éstos deberán satisfacer o cumplir los requisitos y especificaciones, como es la resistencia mecánica (tracción, compresión, corte, ductibilidad, dureza, etc.).
El material seleccionado deberá cumplir con las exigencias que se generan a baja temperatura, deben ser seguros contra incendios, aunque estén considerados no inflamables en aire normal. Deben cumplir, además, con características como: Antifricción, Antichispeo, Antiestática, etc. c) Clase de Materiales que se pueden usar en Líneas de Tubería de Oxígeno.- Materiales que
son normalmente seguros (no se encienden fácilmente): Acero inoxidable, Acero al Carbono, Hierro Fundido y Acero Fundido, Aluminio, Zinc, PTFE (Fluón, Teflón, CF2) – (Politetra - Fluoro - Etileno). d) Materiales seguros bajo todas las condiciones que normalmente no se encenderán en forma sólida: Cobre. Metal Monel (aleación de Níquel y Cobre) y otras aleaciones no ferrosas, Plata. Níquel, Latón y Bronce, Asbestos puros, y Aislantes de aceites, libres de silicatos.
e) Tuberías.- Los materiales que constituyen las tuberías deben ser principalmente del tipo ferroso.
Se debe tener presente que todos los materiales ferrosos pueden ser inflamados en oxígeno. Esto se aplica también al acero inoxidable, pero en menor grado ya que ello requiere una temperatura de ignición más alta.
La selección del material más adecuado depende principalmente de la temperatura de operación del sistema de tubería.
Temperaturas de servicio inferiores a -20ºC
Los metales deberán estar certificados por el fabricante / proveedor de modo que cumplan con todas las exigencias del servicio.
- 30 ºC Aceros inoxidables (AISI 304L o similar) - 50 ºC Aluminio, Aceros inoxidables
- 60 ºC Acero Níquel al 2% -100 ºC Acero Níquel al 3% -200 ºC Acero Níquel al 9%
Metal Monel (Aleación de Níquel y Cobre)
Aceros inoxidables y otros aceros austeníticos, Cobre y sus aleaciones Aluminio sin límite.
Temperaturas de servicio sobre -20ºC 0 ºC >/-Tº > -20 ºC Aceros inoxidables Tº > 0 ºC Aceros al Carbono
f) Materiales para empaquetaduras, anillos para flanges y prensas estopas, para el servicio con oxígeno.- Los materiales aprobados y convenientes que garantizan seguridad son:
1. Cobre y aleación.
2. Cobre revestido de asbesto. 3. Acero extradulce (ARMCO). 4. Plomo y aleación. Plomo - Estaño. 5. Níquel.
6. Teflón, Kel F, Vitón (calidad de servicio de oxígeno).
7. Asbesto blanco “Fluolion” (con aglomerante compatible con el servicio de oxígeno). 8. Juntas metaloplásticas revestidas de teflón.
ADVERTENCIA: Los materiales de empaquetaduras y prensas estopas que sean
combusti-bles NO deben ser usados en instalaciones y/o mantención de sistemas de tuberías para distribución de oxígeno.
Los materiales de empaquetaduras compatibles con el oxígeno deben ser clasificados cuidadosa-mente, de tal modo que cuando éstas son instaladas, ninguna parte de la empaquetadura sobre-salga fuera de la superficie interior de la tubería. Los sellos de empaquetadura no deben ser usados porque el estiramiento del sello en la línea es indeseable. Los siguientes materiales, entre otros, de empaquetaduras son apropiados para el servicio con oxígeno: Durabla, Garlock 900 y Teflón Glass-filled 25%.
g) Selladores o Sellantes de Hilo.- Las siguientes dos cintas selladoras de hilo, entre otras, son
apropiadas para el servicio con oxígeno: Permacel 412 Ribbon Dope, y Cinta selladora (Thread tape). Es preciso tener presente que el asbesto comprimido generalmente contiene un porcentaje de goma (caucho) pura o sintética para pegar las fibras y puede tener un punto de ignición comparativamente bajo en oxígeno. Por esta razón, sólo los grados certificados por el fabricante serán aceptados. Deberán usarse sólo aquellos materiales aprobados adecuadamente para la presión, temperatura y condiciones de servicio del sistema de oxígeno.
h) Lubricantes.- Los lubricantes convencionales como aceites y grasas, constituyen un peligro y alto
riesgo de incidentes en contacto con oxígeno gaseoso o líquido. Por lo tanto, no están permitidos. Materiales anti-roce aprobados para hilo de vástagos de válvulas y otros usos son:
• Polvo de Disúlfuro de Molibdeno (X15 Molykote).
• Revestimiento 709 de Acheson (se debe tener cuidado en la aplicación de este anti-roce) para evitar el exceso de “Perlita’’. Sólo se requiere una película extremadamente delgada. El exceso puede conducir, también, a poner una alta concentración del aditivo de resina epóxica.
• Lubricantes de tipo Clorofluocarbón, P.T.F.E. ó aerosoles de Molibdeno, serán usados sólo con la certificación del fabricante.
• Rectorseal IS.
• Fluorosolubles (voltalef). • Agua limpia.
Los productos indicados, con excepción del agua, deben ser aplicados en forma muy suave y en películas muy delgadas.
i) Elementos de Filtros.- Los filtros se deben construir con materiales como: Aceros inoxidables,
Cobre, Bronce, Otro material a prueba de combustión. La selección del material dependerá tanto de las condiciones de diseño, como la ubicación del elemento o componente, temperatura, pre-sión, etc.
El cartucho del filtro debe ser lo suficientemente resistente para soportar la presión total estática de flujo descendente, de manera de evitar el riesgo de quemaduras.
j) Aislantes.- Están permitidos y son adecuados: Lana de vidrio sin aceite, Lana de roca o mineral
sin aceite, Sílice expandida (Perlit), Diatomita (Kieselguhr), Carbonato de Magnesio, Vidrio celular (vidrio espumoso utilizado sin masilla inflamable), Vacío.
k) Válvulas.- Se podrá usar sólo válvulas de acero fundido y acero inoxidables. Se prohibe el uso de
válvulas de fierro fundido. l) Estándares para Válvulas
1. Temperaturas mayores de 0 ºC - Cuerpo de acero fundido.
- Asiento y disco de ajuste de teflón.
- Empaquetadura y prensa estopa conforme a párrafo “Em-paquetaduras, anillos para flanges y prensas estopas’’. - Lubricantes de acuerdo con párrafo “Lubricantes’’. 2. Temperaturas menores de 0 ºC - Cuerpo de acero inoxidable.
- Asiento y disco de ajuste de teflón.
- Empaquetadura y prensa estopa conforme a párrafo “Empa-quetaduras, anillos para flanges y prensas estopas’’. - Lubricantes de acuerdo con párrafo “Lubricantes’’.
m) Uso Adecuado y Restricción de Uso de Materiales.- Recomendaciones y restricciones
respec-to a estándares (requisirespec-tos) para el uso de los materiales y las técnicas de unión. La tabla (abajo) indica los usos preferidos y las restricciones para los metales. En esta tabla se hace referencia a metales cuyo uso está restringido a presiones menores o iguales a 1.400 KPa (14 bar).
Tabla para Usos Preferidos y Restricciones para Metales o Aleaciones Metálicas
n) Selección de Materiales y Equipo para Sistemas de Oxígeno 1. Materiales Recomendados
• Altamente conveniente, apropiado, adecuado. Adecuado.
De conveniencia limitada. No conveniente, inadecuado.
2. Materiales No Metálicos.- En la tabla (próxima página) se señalan las aplicaciones
reco-mendadas (R) y permitidas (P) para algunos materiales no metálicos de carácter orgánico, para uso en las redes o líneas de tuberías.
ADVERTENCIA: La expresión permitida (P) significa que puede usarse de acuerdo con las
restricciones que se establecen en las advertencias debajo la Tabla. La expresión reco-mendada (R) significa dar preferencia en el uso.
METALES O ALEACIONES METALICAS Aluminio: Aleaciones forjadas o fundidas. Cobre * Puro. Las tuberías deben ser del tipo
K para la conducción de gases. Aleaciones Cu - Zn Aleaciones Cu - Ni Aleaciones Cu - Sn Acero al carbono Acero fundido Hierro fundido Acero inoxidable
Aleaciones Cu - Ni (similares a/o mayores que Cu - Ni 17/7)
Metal Monel (Aleación cobre y níquel)
RESTRICCIONES EN EL USO • No adecuado para gases que contengan humedad. • Aplicación limitada en gases oxidantes.
No se permite el uso de estos metales en conducción de oxígeno, si la velocidad del gas es mayor de 25 m/s, y la presión es mayor que 4.000 KPa (40 bars)
METALES O ALEACIONES METALICAS Juntas, Juntas y sellos,
Cuerpos de válvulas Tuberías, juntas y sellos
Juntas metálicas, filtros y mallas, cuerpo de válvu-las, accesorios, unidades terminales. Cuerpo de válvulas y accesorios
Tuberías, resortes, filtros, mallas, cuerpo de válvu-las, accesorios
Cuerpo de válvulas, accesorios, tubos de opera-ción de manómetros.
* NOTA: Las tuberías de cobre deben ser del tipo K para conducción de gases, según se dispone en la Norma N Ch 951.
Materiales para válvulas fittings / accesorios y
otros equipos Empaquetaduras Propiedades
Goma de Neoprene Goma de Butilo Plástico Poliester
clorado
Plástico PVC
Teflón Kel - F Bronce Cobre Aluminio
Acero al Carbono Acero Inoxidable Monel metal (aleación de níquel y cobre) INFLAMABLE CORROSIVO TOXICO
Explosividad límite en aire % por volumen Temperatura de Ignición Cº Fº NOMBRE DEL GAS
Tabla de Aplicaciones Recomendadas y Permitidas para Materiales no Metálicos
ADVERTENCIA:
1. Algunos materiales no metálicos producen vapores nocivos o tóxicos cuando se some-ten a temperaturas elevadas.
2. Los materiales no metálicos existen en calidades diversas. Todos los materiales no metálicos, incluyendo los PTFE y PCTFE, pueden presentar riesgos en algunas situa-ciones, por ejemplo, a la presión de los cilindros. Se recomienda, por lo tanto, consul-tar al productor / proveedor de un material no metálico respecto al campo de aplicación relacionado al oxígeno, presiones, velocidades, etc., y, si fuera necesario, deben efec-tuarse ensayos antes de especificar su uso.
3.- Métodos de Unión.- En la tabla a continuación se señalan los métodos de unión
recomen-dados (R) y permitidos (P) para tubos de acero inoxidable y cobre, en los tipos de uniones y aplicaciones que pueden presentarse en la construcción de redes de tuberías.
ADVERTENCIA: La soldadura fuerte por capilaridad (brazing) está indicada como
recomen-dado (R) en el caso de unión de tubos de cobre (por ejemplo en óxido nitroso), pero las tuberías de cobre soldadas por arco sólo están permitidas en casos calificados.
Tabla de Métodos de Unión – Recomendados y Permitidos
Tipo de Material (Nombre Químico) (Ver advertencias 1 y 2)
Goma de Cloropreno Goma de Isobuteno - Isopreno
Polietileno Poliamida Policloruro de Vinilo Politetra -Fluoro - Etileno (Teflón)
Policloro - Trifluoroetileno Copolímero de Hexafluoropropileno y Fluoruro de Vinilideno Siglas de Identificación CR IIR PE PA PVC PTFE PCTFE –– Oxígeno (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida
Material dela Tubería 1) 2) Tipos de Unión Aplicaciones InoxidableAcero
Soldadura eléctrica Soldadura fuerte por capilaridad
Materiales de sellado para unión mecánica
Coplas y accesorios
Coplas, accesorios de unión, soldadura con traslapo. Bridas
Conexión roscada Conexiones con pernos Accesorios unidos por presión Empaquetaduras planas de aluminio Otros sellos metálicos
Sellos con impregnación metálica Sellos de material no metálico
R3) P R R R R R R R R R 4) P R R R R R P R R R R 4) Cobre
ADVERTENCIA:
1. P = significa aplicación permitida R = significa aplicación recomendada
2. Las especificaciones de tuberías deben concordar con las de la Norma ISO 65 para el acero y con la N Ch 951 para las tuberías (tubos) de cobre de tipos K y L.
3. Ver limitaciones de presión o velocidad, según la tabla de Usos Preferidos y restricciones para Metales o Aleaciones Metálicas.
4. En las redes de oxígeno deben usarse materiales de sellado compatibles con este gas. ñ) Velocidad de Flujo de Oxígeno Permitidas
1. Estándares Generales.- Los factores que en primer lugar establecen los límites de
veloci-dades de operación en sistemas de tuberías de oxígeno, son el material de las cañerías (tuberías), la temperatura de operación del gas y presión y las configuraciones restrictivas, tales como válvulas u orificios, los cuales tienden a aumentar las velocidades de flujo normales. Todos estos factores deben ser considerados al establer los límites seguros de velocidad de flujo de operación para un sistema y el tamaño de la tubería debe ser seleccionado, de tal modo que asegure la operación en o bajo este límite de velocidad.
La velocidad de operación en el oxígeno gaseoso está restringido con excepción de las válvulas de expansión, donde, por lo general, es difícil el control.
2. Máximo absoluto.- Para elementos de tubería y válvulas de bloqueo, que cumplan las
siguientes condiciones: • Sin laminilla ni corrosión. • Perfectamente limpias. • Sin materia orgánica.
• Sin exceder la presión de trabajo de 70 bares. La velocidad de flujo máxima permitida es de 60 m/s. Velocidades comúnmente permitidas en líneas de tuberías (excepto para las válvulas de expansión) se muestran en el gráfico siguiente (Figura Nº 1):
3. Presión de Operación de 1.000 psig o menor.- La mayoría de los sistemas de tuberías
de oxígeno son materiales de acero o de acero inoxidable que operan a presiones de 1.000 psig o menores.
La medida de la tubería debe ser seleccionada para asegurar que la velocidad del oxígeno ga-seoso en el sistema, no exceda aquella especifi-cada en la curva a la presión de operación míni-ma esperada (ver Figura Nº 2).
Cuando las condiciones del flujo hagan que la velocidad exceda la velocidad de flujo permitida para un sistema de tubería de acero con un
diá-PRESION (BARES) VELOCIDAD (m/s) FIGURA Nº 1 10 20 30 40 50 60 70 40 30 20 10 0 FIGURA Nº 2 200 150 100 50 0
VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE Pies/Seg. (a condiciones de línea)
Velocidad máxima versus presión para tuberías de acero.
PRESION INTERNA, PSIG
SISTEMA DE LINEA DE TUBERIAS DE ACERO Temperatura del gas a 200ºF (máximo)
metro dado, esa parte del sistema debe ser convertido a una aleación en base a cobre en el punto de ocurrencia, y este uso de materiales no ferrosos debe extenderse a un mínimo de 8 tuberías “aguas abajo” del punto de retorno de la velocidad permitida. Esta mayor velocidad puede producirse en tales ubicaciones como válvulas reguladoras, orificios y reductores o aumentadores en los puntos de arranque de las derivaciones, en los puntos de alimentación auxiliares y en la tubería de descarga de las válvulas de seguridad o de alivio.
4. Presión de Operación Mayor de 1.000 psig.- Las presiones sobre 1.000 psig en los
sistemas de transporte y distribución de oxígeno no se encuentran frecuentemente. Cuando el uso de oxígeno contempla una instalación de este tipo, se recomienda que el suministra-dor de oxígeno proporcione una guía y asistencia específica.
5. Choque o Impacto del Oxígeno en Tuberías.- Cuando el oxígeno choca directamente en
una tubería de acero al carbono, tal como se produce en la línea de alimentación del lado de una bifurcación o ramificación de una tubería, la velocidad permitida de la corriente de gas, debe ser reducida a un 50% de la especificada en el párrafo sobre “Presión de Operación de 1.000 psig o Menores’’. De otra manera, la superficie bajo choque debe ser de una aleación en base a cobre. 6. Composición Adiabática.- El llenado rápido de una línea de oxígeno desde un nivel de
presión a otro, resultará en un aumento de la temperatura del oxígeno dentro de la línea, debido a compresión adiabática. Las líneas así deben ser presurizadas lentamente para reducir esta subida de la temperatura.
Las válvulas de aislación a veces se adecúan con una línea pequeña de by-pass y una válvula de globo (de paso recto) hecha de cobre aleado para lograr una presurización controlada. Los tubos y accesorios de conexión para los sistemas de tubería deben cumplir con las normas chilenas correspondientes, o lo establecido en la norma ANSI B 31.3 (Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping). Los tubos de acero deben ser del diámetro necesario para el flujo de gas a conducir y de la resistencia adecuada a la presión de servicio que se requiere soportar; los accesorios de conexión deben ser los apropiados para los tubos que se elijan. Los tubos de cobre deben ser de tipo K, según Norma Chilena NCh 951, Of. 74 “Cobres -Cobres Aleados - Tubos sin Costura tipos K, L y M - Especificaciones Particulares’’. Esta norma establece las especificaciones particulares que deben cumplir los tubos sin costura, fabricados de sección circular del tipo K, distinados a la conducción de fluidos; líquidos o gaseosos que no atacan al cobre. La tubería debe estar conformada por tubos de acero, bronce o tubos de cobre o de acero inoxidable, debiendo ser considerado lo siguiente: En la selección de materiales para el uso en la tubería de oxígeno, así como en la fabricación, instalación, limpieza y ensayos de dicha tuberìa, debe usarse como guía, la Norma N Ch 2196, ó la C.G.A. G-4.4. “Industrial Practices for Gaseous Oxygen Transmission and Distribution Piping Systems’’. (Compressed Gas Association). Todas las disposiciones contenidas en la Norma NCh 2196 y el Estándar C.G.A. G-4.4 están contempladas en la presente Norma / Estándar Operacional NEO 25.
La tubería y sus correspondientes fittings adquiridos para un sistema de tubería de oxígeno deben estar siempre en buenas condiciones, esto es, libre de moho y corrosión severa. La tubería y los fittings o accesorios deben ser adquiridos sin laca, pintura, barniz o recubrimiento interno.
Equipos como válvulas, medidores, filtros, etc., deben adquirirse prelimpiados y compatibles con el servicio para oxígeno o de modo tal que puedan ser limpiadas antes de ser instaladas.
ñ) Componentes de un Sistema de Tuberías Uniones de los Tubos en el Sistema de Tuberías
1. Uniones en Tuberías de Acero.- Las uniones de tubos de acero deben efectuarse mediante
soldadura, por roscado o con bridas. Los accesorios de unión, tales como eles, tees, coplas y otras uniones, pueden ser de acero laminado, forjado o fundido, fundición maleable o fundición nodular. No está permitido el uso de accesorios de unión de fundición gris o fundición blanca. 2. Uniones en Tuberías de Cobre o de Bronce.- Las uniones de tubos de cobre o de bronce
deben efectuarse mediante soldadura al arco, soldadura al oxígeno, por roscado o con bridas. Si la unión es de taza y enchufe, ella debe efectuarse mediante soldadura fuerte, usando aleaciones de plata u otro material de aporte de punto de fusión elevado.
3. Uniones en Tubos de Cobre sin Costura, Bronce o Acero Inoxidable.- Las uniones de
tubos de cobre sin costura, bronce o acero inoxidable, deben hacerse con materiales aproba-dos o con accesorios de unión aprobaaproba-dos para tubería de gas, o estas uniones deben efec-tuarse mediante soldadura al oxígeno. Si la unión es de taza y enchufe, ella debe efecefec-tuarse mediante soldadura al oxígeno, usando aleaciones de plata u otro metal de aporte de punto de fusión elevado.
4. Conexiones con Rosca Cónica.- Las conexiones que se hacen con rosca cónica deben
ser estañadas o efectuarse con cinta de politetrafluoretileno (tal como teflón) o con otro sellante de rosca adecuado para servicio con oxígeno. Las uniones de tuberías realizadas por intermedio de flanges siempre presentan un riesgo de filtración, por lo tanto, se debe evitar su uso en el interior de edificios industriales, vertederos, pozos y túneles y, en general, en lugares con poca ventilación.
5. Válvulas.- Las válvulas para sistemas de tuberías de oxígeno deben seleccionarse de
acuer-do a las condiciones de presión y temperatura del sistema. Asimismo, las válvulas que se utilicen en un sistema de transporte y distribución de oxígeno por redes de tuberías, deben ser de alta calidad.
• El material y diseño físico de las válvulas deberá ser cuidadosamente seleccionado, basándose en las condiciones normales y anormales de operación a las cuales las válvulas pueden estar sujetas.
• El material de las válvulas y de todos sus componentes o accesorios (empaquetaduras, sellos, etc.) deberá ser compatible y adecuado para el servicio con oxígeno. (Ver página 12, letra b) “Selección de Materiales para Sistemas de Tuberías).
• El sistema de tuberías deberá contar con una cantidad suficiente de válvulas para operarlo en forma correcta y segura, con el propósito de prevenir situaciones de emergencia. • Todo sistema de tuberías deberá contar con las alternativas de operación necesarias. • Todas las válvulas deben ser de fácil acceso para su operación y mantención y deben
estar protegidas de los daños incidentales.
• Todo sistema de oxígeno deberá contar con una válvula de ventilación para permitir su purga, en caso de remoción del equipamiento para su inspección, mantenimiento, re-emplazo, etc.
temperatura de fluido fuera -50ºC o menor, el operador deberá estar protegido cuando trabaje con ellas, por ejemplo, varilla extendida y mascarilla a prueba de fuego. En lo posible, la válvula deberá contar con una pantalla de protección contra incendios. Es recomendable que la válvula pueda ser operada a control remoto.
6. Cajas de Protección de Válvulas
• Las cajas que protegen las válvulas de corte de zonas de la tubería deben estar provis-tas de cubierprovis-tas o puerprovis-tas fijas, que puedan ser bloqueadas cuando la cubierta o puerta está cerrada. Estos elementos deben tener medios de acceso rápido en caso de emergencia.
• Entre dos dispositivos de válvulas, se deberá mantener una distancia mínima de 0,5 metro. • Está prohibido el montaje de válvulas en vertederos o pozos.
• En caso que exista riesgo de impulsión de suciedad (por ejemplo, en las tuberías de acero al carbono) toda válvula de expansión deberá ir precedida de un filtro que permita evitar el arrastre de partículas.
• Para otros tipos de válvulas, se podrá omitir el montaje de un filtro, hasta las siguientes velocidades de flujo:
- 60 m/s para las válvulas exclusivamente metálicas.
- 40 m/s para válvulas que contengan materiales no metálicos, sin ningún contacto con el flujo del fluido.
- 25 m/s cuando estos materiales están en contacto con el flujo del fluido. 7. Tipo de Válvulas Generales.- Hay 3 tipos generales de válvulas en los sistemas de
tube-rías de oxígeno:
• Válvulas de Corte o de Aislación. • Válvulas de Control de Proceso. • Válvulas de Seguridad o de Alivio.
• Válvulas de Corte o de Aislación.- Las válvulas de corte o de aislación son válvulas
que pueden operarse ya sea completamente abiertas o completamente cerradas, por lo tanto, nunca se operan en un estrangulamiento intermedio. El cuerpo de la válvula de corte o de aislación puede ser ferroso, de aleación ferrosa o de cobre aleado. Los discos de las válvulas, asientos y anillos pueden ser de material de cobre aleado. El vástago de válvula, la empaquetadura o el casquillo de prensa estopa (porta empaqueta-dura) y otras partes vitales para permitir la operación adecuada de una válvula, deben ser de un material compatible con el oxígeno y que no sean fáciles de corroer.
Donde se requiera reducir o minimizar una compresión adiabática, se deberá disponer de una válvula manual de by-pass cerca de las válvulas de aislamiento y el material de las válvulas deberá ser de cobre, debido a la alta velocidad que implica.
Ubicación de las Válvulas de Corte.- Las válvulas de corte de zonas de la tubería
que deben ser operadas en caso de emergencia, deben estar ubicadas dentro de la altura normal de la mano. El acceso hacia las válvulas debe ser expedito.
(oxíge-no) debe estar provista de una válvula de corte de servicio ubicada inmediatamente a continuación del sistema central de suministro de gas.
Válvula de Corte en Tubería de Derivación.- Cada una de las tuberías de
deriva-ción, para distribución del gas, debe estar provista de una válvula de corte de servicio, instalada de tal modo que esté lo más cercana posible de la tubería que la alimenta.
Cajas de Protección de Válvulas.- Las cajas que protegen las válvulas de corte de
zonas de la tubería deben tener cubiertas o puertas fijas que puedan bloquearse cuando la cubierta o puerta está cerrada. Estos elementos deben tener medios de acceso rápido en caso de emergencia.
Identificación de las Válvulas de Corte.- Todas las válvulas de corte deben estar
identificadas, para permitir:
- Reconocer el gas (oxígeno) o servicio que controla mediante el nombre o su símbolo. - Indicar la zona, área o sección de la tubería que está sirviendo o el propósito de su
uso, de una manera adecuada a su clasificación.
La identificación indicada debe estar fija o asegurada a la válvula, a la caja de la válvula o a la tubería de servicio, como se establece en el párrafo “Identificación del Contenido en Tubería de Oxígeno’’ y debe ser visible fácilmente en el sitio de la válvula.
• Válvulas de Control de Proceso.- Las válvulas de control de proceso son válvulas
que regulan o controlan el flujo y presión y/o previenen el exceso de flujo de gas. Las válvulas de control de proceso son generalmente de globo o de bola modificada o del tipo válvula de mariposa, ya sea operada manual o automáticamente. Todos las válvu-las de control de proceso están consideradas para tener un servicio de estrangulamien-to. El material de estas válvulas debe ser de cobre aleado.
• Válvulas de Seguridad.- Las áreas de impacto a alta velocidad del gas de las válvulas
de seguridad y válvulas de purga, deben ser de material de cobre aleado (aleaciones a base de cobre). Asociado a la tubería, la selección del material deberá estar basado según un criterio de velocidad. Las válvulas de seguridad y de purga, de preferencia deben estar localizadas en el exterior, de tal modo que éstas descarguen en una área segura. Si las válvulas no pueden ser ubicadas en el exterior, la descarga deberá ser conducida por tubería al exterior.
8. Válvulas de Bola.- Las válvulas de bola de metales apropiados pueden ser usadas en el
servicio de oxígeno. Las aleaciones a base de cobre son más convenientes, debido a la relativa facilidad de obtener válvulas de bolas hechas de este material y para su uso de seguridad en la estrangulación.
9. Válvulas de Mariposa.- Las válvulas de mariposa hechas de metales apropiados pueden
ser usadas en el servicio con oxígeno. Es preferible que el disco sea de cobre aleado (aleación a base de cobre).
10. Válvulas Check (Retención).- Las válvulas Check o válvulas de retención deben tener discos de cobre aleado.
11. Discos o Chapa de Orificio (Placas de Orificio).- Los discos placas de orificio están
ubicados directamente en la línea de flujo y sujetos a choque. Estos pueden ser de material de cobre aleado con Monel (aleación de níquel y cobre).
12. Plásticos, Elastomeros, Cierres o Sellos.- Los siguientes entre otros son apropiados para el servicio con oxígeno:
• Teflón Virgen TFE - du Pont • Teflón Virgen FEP - du Pont • Fluorel
-• Kel - F
13. Drenajes de la Tubería.- La salida del gas de drenaje deberá efectuarse al exterior de edificios industriales, pozos y vertederos en un lugar lo suficientemente ventilado para evitar el riesgo de aumentar peligrosamente el contenido del oxígeno en el aire ambiental.
14. Filtros y Coladores.- Los filtros y coladores deben ser de cobre aleado. Los coladores de bronce aglomerado en tuberías de diámetro pequeño son también comúnmente usados. El cartucho del filtro debe ser lo suficientemente resistente como para soportar la presión total estática de flujo descendente, de manera de evitar todo riesgo de quemaduras.
15. Soporte o Apoyo de Tuberías.- Los apoyos o soportes de las tuberías de distribución de oxígeno (puntos fijos, soportes libres, elementos flexibles), deben evitar la concentración de tensiones locales. Las tuberías deben ser sostenidas mediante apoyos o intervalos regula-res para evitar la formación de combas o la distorsión. Los soportes o apoyo del tendido de tuberías deberán contar con los anclajes suficientes para soportar las excesivas vibraciones producidas por máquinas y movimientos sísmicos. Los soportes o apoyos que se coloquen deben asegurar que la tubería no se desplace, accidentalmente, de su posición. Los sopor-tes deben ser de materiales resistensopor-tes a la corrosión o que hayan sido tratados para prevenir la corrosión. En su instalación deben ser aislados de la tubería misma, para evitar al mínimo la posibilidad de corrosión electrolítica, o tratados de tal manera que no se produzca dicho tipo de corrosión. La tubería no debe usarse como apoyo de otras tuberías o conductos y tampoco debe apoyarse en éstos.
o) Especificaciones para Compra de Materiales o Componentes para uso con Oxígeno.- Las
especificaciones para la compra o adquisición de materiales para el servicio con oxígeno, deben ser lo más completas posible, especificando claramente que los elementos o accesorios serán usados en sistemas de oxígeno, indicando las condiciones de temperatura y presión de servicio. Se deberá dejar claramente indicado los materiales, de acuerdo con el punto 11. – “Materiales y Diseño de Sistemas de Tuberías de Oxígeno’’ (página 11).
Todo elemento o componente que será usado en una línea de tubería de oxígeno deberá suministrarse listo para su uso, es decir, deberá estar limpio, desengrasado y lubricado de acuerdo con su uso o aplicación. El elemento que deberá ser entregado por el proveedor, sellado y rotulado, indicándose expresamente que está preparado y en condiciones de ser instalado y usado en líneas de oxígeno.
12. Construcción, Montaje o Instalación de Sistemas de Tuberías de Oxígeno
El proceso de montaje en la construcción de sistemas de tuberías, comprende todas las actividades de preparación e instalación de todos los elementos que componen un sistema de distribución de oxígeno, como: a) Tuberías (cañerías), b) Válvulas, c) Flanges, d) Manómetros, e) Cortafuego, f) Termómetros, g) Instrumentos para la medición y control, etc.
La construcción de un sistema de tubería de oxígeno y, en este caso, el montajista, deberá seguir las prácticas correctas y debe satisfacer los estándares (especificaciones o requerimientos) que debe cum-plir en la construcción de los sistemas de tubería establecidos en las normas de construcción y normas correspondientes.
El encargado del montaje deberá preparar la planificación y programación de los trabajos, previo al inicio de éstos. Toda esta documentación deberá ser revisada y aprobada por la Inspección Técnica. Se debe considerar como mínimo: a) Programa de trabajo, b) Análisis de causalidad, c) Información y Entrena-miento de trabajadores, d) ProcediEntrena-mientos de trabajo en todas sus etapas, presentando protocolos de registro de revisión y pruebas, e) Certificación de soldadores, y f) Protocolos de recepción de trabajos.
Preparación y Tratamiento de Superficie
a) Requerimientos de Limpieza de Sistemas de Tuberías de Oxígeno.- Todo material que
operará en contacto con una atmósfera enriquecida con oxígeno, deberá ser limpiado cuidadosa-mente en el momento de su montaje e instalación. Se debe eliminar toda partícula extraña, en particular residuos de tipo orgánico como aceites y grasas. El proceso de limpieza requiere que se siga un procedimiento específico y un grado de inspección riguroso que debe aplicarse de acuerdo con las etapas o tipos de limpieza que se efectúen: limpieza antes de ensamblar y limpieza después de ensamblar las tuberías y accesorios. Existe una gran variedad de métodos de limpie-za como: Soluciones ácidas o cáusticas, Vapor con o sin detergentes, Solventes con o sin equipo desengrasante, Pulido electrolítico (Electro polishing), y Arenado o decapado con arena.
El o los métodos seleccionados dependen del equipo disponible, el tipo de residuo presente, el material o elemento que se quiere limpiar, el nivel de limpieza requerido, la exposición de las personas a agentes tóxicos por falta de ventilación y otros factores. El solvente o detergente usado no debe dejar ningún residuo en la superficie limpiada. El nivel de limpieza requerido normalmente aumenta con la presión de trabajo que tendrá la línea de oxígeno gaseoso.
Un criterio normalmente usado en sistemas de oxígeno gaseoso industrial, según la Norma NFPA 53, Cap. 6-4.3, los residuos orgánicos no deben exceder los 500 (mg/m2), de la superficie en
contacto con oxígeno.
b) Limpieza del Sistema de Tubería antes de Ensamblar el Sistema de Tubería.- En la
limpie-za de las tuberías de oxígeno debe usarse como guía la Norma N Ch 2196 y como alternativa se debe consultar la Norma N.G.A. G-4.4. El contenido de ambas normas están contempladas en la presente Norma / Estándar Operacional NEO 25. Antes de su instalación en la red, el instalador debe efectuar la limpieza de todas las tuberías, válvulas, fittings, y otros componentes, de tal forma de asegurar que se ha removido toda la grasa, aceite u otras sustancias extrañas que contaminan el sistema. Los métodos utilizados en la construcción del sistema, junto con una rigurosa inspección y vigilancia, deben ser planeados para asegurar el mantenimiento de la limpieza de las líneas de tubería. La remoción de contaminantes como grasa, aceite, lubricantes, selladores, polvo, agua, laminillas, arena, salpicaduras de soldadura, incrustaciones o costras, pintura u otro material extraño es esencial para la operación correcta y segura del sistema, por lo tanto, estas materias deben ser barridas o sopladas cuando la instalación haya finalizado. Además, deben tomarse las precaucio-nes necesarias para mantener la limpieza de estos elementos durante su almacenamiento, mani-pulación, instalación en la red de tuberías o en la ampliación de dicha red.
Las tiras de tubos y los accesorios de unión (eles, tees, coplas, etc.) deben ser examinados internamente antes de ser ensamblados y deben ser liberados de laminilla, polvo, grasa o suciedad.
La tubería de oxígeno y los accesorios de unión deben ser lavados con una solución adecuada, que elimine la grasa y la suciedad en forma efectiva, pero que no reaccione posteriormente con el oxígeno. Las soluciones en agua caliente de soda cáustica o fosfato trisódico son agentes efecti-vos de limpieza para este propósito. Se recomienda que esta limpieza se haga con una solución de hidróxido de sodio o de trifosfato sódico en agua caliente, efectuando luego un enjuague con agua y secado posterior con aire limpio y seco, o con nitrógeno, libres de aceites. En general, no deben usarse solventes orgánicos para la limpieza de estos elementos. Solamente para acciones especiales de limpieza pueden utilizarse estos solventes, tomando precauciones especiales para su eliminación y para la comprobación de su ausencia, antes de poner en marcha la instalación. Un sistema de tubería de oxígeno es considerado como limpio cuando todas las materias orgáni-cas e inorgániorgáni-cas internas han sido removidas. Las tuberías y cada uno de los componentes, fittings o accesorios deben ser limpiados (desengrasados) cuidadosamente mediante el uso de un removedor de grasa a prueba de fuego. Se recomienda usar: Percloroetileno y Tricloroetano (quioretano). No son convenientes y no se recomienda, debido a su toxicidad, el triclorotileno y se prohibe el tetracloruro de carbono.
Toda actividad de desengrasado debe realizarse teniendo una ventilación adecuada.
Se debe eliminar todo resto del removedor de grasa y realizar un completo secado de las líneas de tuberías con aire seco, libre de aceite o nitrógeno seco, antes de poner en funcionamiento el sistema. Si fuera posible en las tuberías oxidables, el desengrasado deberá ir seguido de una pasivación química.
c) Limpieza del Sistema de Tubería después de Ensamblar
Limpieza con Arena - Decapado con Arena.- Un sistema de tuberías ensamblada de oxígeno
puede ser limpiado mediante el método de limpieza con arena (decapado con arena). La tubería se prueba primero hidrostáticamente.
El proceso consiste en soplar arena a través de la línea de tuberías, seguido de un soplado con aire seco, libre de aceite o nitrógeno (gas inerte). Este método es práctico solamente para extensiones largas de tuberías, sin conexiones soldadas o atornilladas. El proceso no se presta para una configuración de líneas o redes de tuberías con múltiples conexiones de derivación.
Se deberá desengrasar las tuberías en las que circule un fluido contenido con más de un 25% de oxígeno.
Las tuberías de material oxidable deberán ser sometidas a un decapado y después se deben someter a un pasivado químico y desengrasado si es necesario. Las líneas deben ser barridas con aire seco, limpio de aceite o con nitrógeno.
d) Limpieza Química de Sistemas de Tubería después de Ensamblar.- El método consiste en
aplicar soluciones ácidas o cáusticas de decapado (desoxidación), solvente con o sin desengrasante y un detergente de lavado. El proceso implica hacer correr una solución ácida caliente a través de la tubería, lentamente con una solución neutralizadora, baldeando y enjuagando con agua limpia, libre de aceite y, luego, secándola con nitrógeno libre de aceite, limpio o aire con estas mismas condiciones. Es recomendable que una empresa especializada en limpieza de sistemas de tube-rías se encargue del trabajo de acuerdo con el método seleccionado.
e) Inspeccion y Verificación de la Limpieza.- La inspección se efectúa normalmente por los
siguientes métodos: 1).- Inspección visual directa con luz blanca; 2).- Inspección visual directa con luz ultravioleta (UV); 3).- “Prueba del Paño Blanco’’ que consiste en pasar por la superficie que
se revisa un paño blanco, limpio, sin residuos orgánicos u otros. Se puede usar un paño de algodón o lino, como también papel filtro; 4).- Otro método más complejo es el de extracción por solvente, para determinar el nivel de contaminante (análisis de residuos no volátiles, análisis de volúmenes de residuos, técnicas espectroscópicas).
Para los elementos que se pueden revisar en forma interna, se deberá realizar una inspección usando por lo menos uno de los métodos indicados anteriormente.
En cañerías de diámetro pequeño (tubing, etc.) donde la inspección es difícil, se deberán limpiar de acuerdo a lo especificado, garantizando un buen barrido y secado con aire seco limpio, o nitrógeno (gas inerte) libres de aceites, de tal modo que no sean estos gases fuente de contaminación. Los elementos del sistema de tubería, una vez limpios, no se deben manipular con las manos descubiertas y se deben guardar en una bolsa limpia y sellada. En el caso de tuberías, se deben sellar los extremos hasta el momento de su montaje. Los elementos que han sido limpiados deben estar identificados con rótulos o letreros con la leyenda: ADVERTENCIA – “LIMPIOS
PARA EL SERVICIO DE OXIGENO’’.
El sistema de tubería debe estar completamente seco internamente después del montaje y luego que el método de limpieza se ha aplicado.
f) Soldaduras.- Todas las soldaduras de las tuberías deben ejecutarse con penetración completa y
deben ser lo más regulares posibles. En el interior de las tuberías no debe quedar ninguna aspe-reza granular o escoria. Las soldaduras a las que se tiene acceso, por dentro de la tubería deberán limpiarse cuidadosamente. Las demás soldaduras han de realizarse con una primera capa de T.I.G. (Tungsteno en Gas Inerte) y se podrá rematar con soldadura de arco manual. No se deberá efectuar ninguna soldadura sin antes haberse aprobado el proceso a utilizar y la certificación de los soldadores por un organismo autorizado.
Los electrodos y el material de relleno deben ser compatibles con el metal base a unir. En esta Norma no se entregan los métodos a usar, por lo tanto, previamente a ejecutar los trabajos, se deberán estudiar los procedimientos, de acuerdo a las condiciones particulares del proyecto (acero inoxidable, material autenítico, aluminio, etc.). El procedimiento de soldadura empleado debe ser depósito de metal sólido, con penetración completa, fusión de los bordes en todo el grosor. En caso necesario, se debe usar anillo de respaldo interior.
Se debe garantizar que los cordones al interior de los elementos y cañerías quedarán completa-mente limpios y sin presencia de escoria, por lo que en aquellas uniones inaccesibles, donde es imposible limpiar internamente, se exigirá que el cordón de raíz se realice con proceso T.I.G. El proceso de soldadura se regirá en general por las normas y prácticas correctas usadas en los montajes industriales.
g) Revisión e Inspección de Soldaduras.- Se debe utilizar radiografías adecuadas de las
soldadu-ras para asegurar la calidad especificada y requerida. La revisión e inspección visual y radiográfica se debe realizar en la medida que se avanza con el montaje del sistema de tubería, por lo que se deben tener reportes periódicos, con el propósito de corregir y prevenir cualquier error. Esta docu-mentación debe ser revisada y aprobada por la Inspección Técnica de la obra.
Cada uno de los soldadores calificados, poseerá un número de identificación con el cual se deberá marcar todos los cordones ejecutados. Todos los cordones se revisarán externamente y, en caso que sea posible, internamente en forma visual. Los cordones deben ser regulares en su forma, no deben parecer falta de metal, no deben tener socavaciones ni estar carentes de penetración y sin fusión.
