Sistema de Tuberia de Transporte de Oxigeno en Procesos Industriales de La Fundicion de Concentrado

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Sistemas de Tuberías para Transporte y Distribución de Oxígeno en Procesos Industriales

NEO 25-A

Norma /Estándar Operacional

Sistemas de tubería para transporte y

distribución de oxígeno en procesos

industriales de la Fundición de

Concentrado

NEO 25-A

Editada y Publicada por

Dirección de Administración y Protección de los Recursos

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Contiene estándares generales de: DISEÑO, CONSTRUCCION Y MONTAJE OPERACION

MANTENIMIENTO

USO,CUIDADO Y MANEJO DEL GAS

OXIGENO

OXIGENO

OXIGENO

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NEO 25-A

Norma Estándar Operacional

SISTEMAS DE TUBERIA PARA TRANSPORTE Y DISTRIBUCION

DE OXIGENO EN PROCESOS INDUSTRIALES DE LA FUNDICION

DE CONCENTRADO.

Primera Edición. Todos los Derechos Reservados.

Esta Norma no puede ser reproducida mediante ningún sistema de impresión, sin la autorización por escrito de sus editores.

Dirección de Administración y Protección de los Recursos

Subgerencia Gestión Integral de Seguridad, Calidad y Ambiente

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NEO 25-A

NORMA/ESTANDAR OPERACIONAL

SISTEMAS DE TUBERIA PARA TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE OXIGENO EN PROCESOS INDUSTRIALES DE LA

FUNDICION DE CONCENTRADO CONTENIDO

Pág.

1. Alcance y Campo de Aplicación... 5

2. Propósito ... 6

3. Referencias ... 6

4. Responsabilidades ... 8

5. Seguridad y Control de Riesgo Operacional integrados en los Proyectos de Ingeniería en las Actividades de Diseño, Cons-trucción y Montaje de Líneas de Tuberías de Distribución de Oxígeno en Procesos Industriales ... 9

6. Definiciones Generales ... 9

7. Descripción y Consideraciones Generales ... 12

8. Riesgos Operacionales ... 18

9. Riesgos de Incendio relacionado con las Atmósferas ricas en Oxígeno ... 19

10. Estándares Operacionales Generales de Uso, Cuidado y Ma-nejo del Oxígeno ... 20

11. Materiales y diseño de Sistemas de Tuberías de Oxígeno... 23

12. Construcción, Monajte o Instalación de Sistemas de Tuberías de Oxígeno ... 44

13. Mantención de Sistemas de Tuberías de Oxígeno... 58

14. Inspección y Registro de Sistemas de Tuberías de Oxígeno ... 62

15. Identificación y Señalización de Sistemas de Tuberías de Oxígeno ... 63

16. Protección Contra Incendios ... 65

17. Estándares Generales de Seguridad Operacional ... 66

18. Estándares Generados para Adoptar Procedimientos de Aten-ción de Emergencias en Sistemas de Tuberías ... 67

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NEO 25-A

Sistemas de Tubería para Transporte y Distribución de Oxígeno

en Procesos Industriales de la Fundición de Concentrado

1.

Alcance y Campo de Aplicación

La Norma/Estándar Operacional NEO 25-A establece normas/estándares generales respecto al diseño, construcción (montaje o instalación), operación y mantenimiento de los sistemas de transporte y distribución de oxígeno por redes o sistemas de tubería; gas uitlizado para el enriquecimiento del aire de combustión en los procesos industriales de la Fundición de Concentrado de la División Chuquicamata.

Esta norma contempla, además, estándares básicos y generales sobre el uso, cui-dados 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 indus-triales. Esta norma recopila los estándares exigidos por las normas chilenas corres-pondientes, 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 pre-sente 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 componen-tes) 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/Están-dar Operacional NEO 5 «Cilindros de Gas Comprimido para Uso Industrial»

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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, clíni-cas, etc.).

2.

Propósito

Esta Norma/Estándar se aplica como guía para el control directivo/operativo, consi-derando los riesgos 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 Fundición de Concentrado para enriquecer el aire de combustión en procesos industriales.

3.

Referencias

En la elaboración de esta Norma/Estándar se han consultado los siguientes docu-mentos técnicos entre Normas y docudocu-mentos 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.

NOTA:

La Norma/Estándar Operacional NEO 25-B establece estándares ba-sados en una recopilación de las Normas Americanas: Norma ASME B 31.8 de la American National Standards (ANSI) «Gas Transmission and Distribution Piping Systems», U.S.A. y la Norma ASME B 31.3 «Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping» de ANSI (American National Standard and the American Society of Mechanical Engineers, U.S.A.)

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NEO 25-A

Normas Chilenas oficiales:

- NCh 2242. Of 95

Gases Comprimidos - Redes de Tubería para Distribución de Sistemas de Ga-ses Combustibles/Oxígeno - Requisitos Generales para Diseño e Instalación.

- NCh 2196. Of 94

Gases Comprimidos - Redes de Tubería para Distribución de Gases no Inflama-bles 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 Iden-tificación 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, Di-sueltos 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.

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- AGA Chile S.A.

Manuales, catálogos y documentos técnicos proporcionados por las Divisiones de Gas de Maipú y Calama.

- CODELCO-Chile, División Chuquicamata - Dirección de Administración y

Protección de los Recursos.

Normas Estándares Operacionales

* NEO 5 * NEO 6

* NECC 3 Norma Estándar para la Aplicación de Colores en Sistemas de Tuberías.

- National Fire Protection Association (NFPA) Manual de Protección contra Incendios.

- CODELCO-Chile, División Chuquicamata - 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 Oxíge-no 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 efec-tivo control de los sistemas de oxígeno.

Mantenimiento del Sistema

Es de vital importancia la función de mantenimiento de la red de tubería para asegu-rar que la distribución y transporte de oxígeno cumpla con los requisitos que con-templan las normas correspondientes.

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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 man-tenimiento al Administrador del Sistema.

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 operaciones y/ o mantenimiento de dichos sistemas.

Las personas asignadas para el manejo y/u operación de los sistemas son respon-sables de tomar las medidas necesarias para la conservación adecuada y correcta del sistema.

5.

Seguridad y Control del Riesgo Operacional integrados en los

Pro-yectos de Ingeniería en las Actividades de Diseño, Construcción y

Montaje de Líneas de Tuberías de Distribución de Oxígeno en

Pro-cesos 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 es-tándares o requerimientos mínimos y generales establecidos en la presente norma y aquellas especificaciones y requerimientos específicos tratados en las normas co-rrespondientes, tanto chilenas como extranjeras.

Todo proyecto deberá incluir un completo análisis de operatividad y riesgos opera-cionales asociados, desde la ingeniería conceptual del proyecto hasta su fase de construcción, con el propósito de detectar oportunamente los peligros y riesgos po-tenciales asociados al proyecto, respecto a la operación y mantención de los siste-mas 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 directamente a un dispositivo de consumo.

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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 bar).

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 Indus-trial.

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.

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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 componen-tes inercomponen-tes en temperaturas 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.

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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, de-ben estar protegidas contra la operación incorrecta de éstas.

b) Válvulas de Corte de Zona

Estas válvulas son asequibles y se usan para propósitos de mantenimiento y en caso de emergencias. Su operación en caso de emergencia debe estar incluida en el Plan de Atención de Emergencia.

Las válvulas de corte deben estar protegidas en cajas con cubierta fija o com-puertas 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 excluye los tipos de válvulas indicadas, 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

El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido (no tiene sabor). Es más pesado que el aire y es altamente oxidante.

Su densidad a 15ºC y 0,1013 MPa = 1,33 Kg/m3

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

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entren en contacto con el oxígeno: Durante el almacenamiento, 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.

El aire con exceso de oxígeno facilita la quemadura de telas.

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.

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.

En la instalación debe disponerse de equipos para la extinción de fuegos.

Riesgos del Oxígeno

* Reaccionan con grasas, aceites y derivados del petróleo. * Produce atmósferas ricas en oxígeno

- Con 25% la velocidad de combustión se duplica.

- Con 40% la velocidad de combustión aumenta 10 veces.

* En atmósferas ricas en oxígeno, arden materiales que comúnmente no se que-man.

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 iner-tes) se combinan directamente con él, usualmente para formar óxidos, reacción que varía en intensidad con la temperatura.

Aunque el oxígeno no es un gas inflamable, reacciona vigorosamente con materias inflamables y muchos materiales normalmente no inflamables.

El oxígeno es capaz de establecer una atmósfera que sostiene y ayuda la combus-tión y puede producir combustiones de explosiva violencia con materiales inflama-bles como aceites, grasas, asfalto, etc.

El oxígeno es un poderoso oxidante en ambos estados, líquido y gaseoso porque reacciona con todas las materias y esta reacción general se conoce como

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oxida-ción. 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.

La combustión es un tipo especial de reacción de oxidación. Se usa oxígeno para contribuir a la combustión e intensificarla.

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 ejem-plo, 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 por ciento.

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HOJA DE DATOS DE SEGURIDAD

OXIGENO GASEOSO IDENTIFICACION DEL PRODUCTO Y PROVEEDOR

Nombre del Producto : Oxígeno Gaseoso

Código del Producto Proveedor

Fono de Emergencia Composición

Nombre Químico : Oxígeno

Fórmula Química : O2

Nº NU : 1072

IDENTIFICACION DE LOS RIESGOS a) Peligros para la salud de las personas

Efectos de una sobreexposición aguda : No existe peligro

Inhalación : No existe peligro

Contacto con la piel : No existe peligro (salvo por salida de gas a presión)

Contacto con los ojos : No existe peligro (salvo por salida de gas a presión)

Ingestión : No es aplicable

Efectos de una sobreexposición crónica : No es aplicable

b) Peligros para el medio ambiente : No es aplicable

c) Peligros especiales del producto : Reacción ante grasas, aceites y derivados del petróleo

PRIMEROS AUXILIOS

En caso de contacto accidental con producto

Inhalación : No es aplicable

Contacto con la piel : No es aplicable

Contacto con los ojos : No es aplicable

Ingestión : No es aplicable

Nota para el médico tratante : No es aplicable

MEDIDAS PARA LUCHA CONTRA EL FUEGO

Agente de extinción : Depende del tipo de fuego existente en el sector siniestrado.

El oxígeno NO se quema.

Procedimientos especiales para combatir : Debe utilizarse gran cantidad de agente extintor.

el fuego

Equipo de protección personal para el : Ropa para alta temperatura. Los materiales que arden en

am-combate del fuego bientes ricos en oxígeno, aumentan su temperatura de

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MEDIDAS PARA CONTROLAR DERRAMES O FUGAS

Medida de emergencia si hay derrame : Existe la posibilidad de fuga de gas, ante lo cual se debe

cor-tar el suministro principal.

Equipo protección personal para emergencia : Ropa de algodón o especial contra el fuego. Protección facial.

Precauciones para evitar daños en el ambiente : No es aplicable

Método de limpieza : No es aplicable

Método de eliminación de deshechos : No es aplicable

MANIPULACION Y ALMACENAMIENTO

Recomendaciones técnicas : Almacenar en cilindros autorizados

Precauciones a tomar : Mantener los cilindros amarrados, en un sector especial,

sepa-rados de sustancias inflamables y combustibles.

Recomendaciones sobre manipulación : Manipular sólo por personal autorizado y capacitado.

Condición de almacenamiento : En cilindros de alta presión.

CONTROL DE EXPOSICION/PROTECCION ESPECIAL

Medidas para reducir la posible exposición : No es aplicable

Parámetro para control : No es aplicable

Límites permisibles ponderados y absoluto : No es aplicable

Protección respiratoria : No es aplicable

Guantes de protección : Guantes de cuero

Protección de la vista : Protección facial

Otros equipos de protección : Ropa sin fibra sintética

Ventilación : Buena ventilación

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Estado físico : Estado gaseoso

Apariencia y olor : Inodoro e incoloro

Concentración : No es aplicable

PH : No es aplicable

Temperatura de descomposición : No es aplicable

Punto inflamación : No es aplicable

Temperatura autoignición : No es aplicable

Propiedades explosivas : No es aplicable

Peligro de fuego o explosión : Riesgo de sobrepresión

Velocidad de propagación de la llama : Depende de concentración de oxígeno

Presión de vapor a 20ºC : No es aplicable

Densidad del vapor : No es aplicable

Densidad 20ºC : 1,326 Kg/m3

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NEO 25-A

ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD

Estabilidad : Estable

Condiciones que deben evitarse : Contacto con grasas, aceites y derivados del petróleo

Incompatibilidad, materiales que deben evitarse : Solamente uso de materiales autorizados

Productos peligrosos de la descomposición : No es aplicable

Productos peligrosos de la combustión : No es aplicable

Polimerización peligrosa : No es aplicable

INFORMACION TOXICOLOGICA

Toxicidad aguda : No es aplicable

Toxicidad crónica y de largo plazo : No es aplicable

Efectos locales : No es aplicable

Sensibilidad alergénica : No es aplicable

INFORMACION ECOLOGICA

Inestabilidad : No es aplicable

Persistencia/degradabilidad : No es aplicable

Bio-acumulación : No es aplicable

Efectos sobre el ambiente : No es aplicable

CONSIDERACIONES SOBRE DISPOSICION FINAL

Método de eliminación del producto (residuos) : No es aplicable

Eliminación envases/embalajes contaminados : No es aplicable

INFORMACION SOBRE EL TRANSPORTE

NCh 2190, marcas aplicables : Gas No Inflamable

Nº NU : 1073

NORMAS VIGENTES

Normas internacionales aplicables : ISO

Normas Nacionales aplicables : NCh 1025 - NCh 2168

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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, denominándose «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 concen-tración de oxígeno, la temperatura y la energía de ignición disminuyen, el margen de inflamabilidad se amplía y la velocidad de combustión aumenta, dándose los efec-tos 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 ener-gías de ignición inferiores 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 combustión 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.

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NEO 25-A

convencionalmente se les denomina llamaradas.

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Riesgos de Incendio relacionado con las Atmósferas ricas en

Oxí-geno

El oxígeno es un elemento transparente, incoloro, inodoro e insípido que se encuen-tra comúnmente en estado gaseoso y que comprende alrededor del 21 por ciento de la atmósfera.

Es el material oxidante más común. Las atmósferas ricas en oxígeno son aquellas en que la concentración 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 materia-les son inflamabmateria-les en un ambiente de oxígeno puro; también el aumento de la concentración de oxígeno puede cambiar la clasificación de un material de no infla-mable a inflainfla-mable.

En cualquier atmósfera rica en oxígeno, las sustancias combustibles poseen una temperatura de ignición más baja y arden mucho más rápidamente que en el aire, por lo tanto, la propagación de la llama es muy rápida.

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 cuidado-sa de éstos para su empleo en dichas atmósferas, puede contribuir a la reducción del riesgo de incendio.

Ignición y Combustión de Materiales en Atmósferas Ricas en Oxígeno

La energía mínima que deben poseer las moléculas --incluyendo las de combusti-bles 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 combusti-ble y del oxidante, de sus concentraciones relativas, de la presión y temperatura ambiental y de otros parámetros físicos, como la geometría y la ventilación.

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mate-rial 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 re-quiere 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).

Prevención de una Ignición Accidental

Fumar y todas las llamas abiertas se prohiben en y alrededor de todas las estructu-ras o áreas bajo el control de las operaciones y de sistemas que transportan oxíge-no, 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 acci-dental de gas.

10. Estándares Operacionales Generales de Uso, Cuidado y Manejo del

Oxígeno.

Acumulación de grasas, aceites y otras materias

- Evitar siempre la presencia de combustibles, especialmente la acumulación de aceites o grasas en la superficie de los componentes de los sistemas de oxíge-no (incluso en el suelo o en ropas), que están en contacto con el oxígeoxíge-no.

Concentración de Oxígeno, en % de volumen.

ENERGIA DE IGNICION MINIMA

FUENTE: NFPA GRAFICO Nº 1

GRAFICO Nº 1. Energía mínima de igni-ción de los combustibles en atmósferas de oxígeno.

GRAFICO Nº 2. Efectos del contenido de oxígeno de la atmósfera y de la presión ambiente sobre la velocidad de propaga-ción de las llamas.

Presión Ambiente

VELOCIDAD DE PROP

AGACION

DE LAS LLAMAS

Presión inferior a una atmósfera. Presión de una atmósfera. Presión superior a una atmósfera.

Región de Ignición

FUENTE: NFPA GRAFICO Nº 2 Concentración

de Oxígeno del 100%

Concentración de Oxígeno del 40% Concentración de Oxígeno del 20%

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NEO 25-A

- 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.

- Tales incidentes se producen normalmente en pequeñas partes de dichos com-ponentes, pero pueden tener un aspecto bastante espectacular y generar efec-tos locales como lesiones al personal. Convencionalmente se les denomina llamaradas.

- El aceite, como también otras grasas, aún en pequeñas cantidades, junto con el oxígeno pueden causar explosión.

- Evitar toda combustión cercana a depósitos o sistemas de tuberías de transmi-sión y distribución de oxígeno.

- El personal de trabajadores no debe permitir que sus ropas se saturen con oxígeno, por cuanto cualquier chispa hará que se inflamen rápidamente.

- 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.

- Las manos y guantes de los trabajadores deben permanecer exentas de gra-sas, aceites y otros materiales combustibles. El aceite y la grasa en contacto con el oxígeno pueden causar explosión.

- No mantener en bolsillos materiales inflamables como fósforos, encendedores, etc.

- Tanto el personal de supervisión como los trabajadores de Operaciones y Man-tención, 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 situaciones de emergencia.

- Se debe efectuar mantenciones preventivas a las instalaciones, hechas sólo por personal capacitado y especializado.

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combustibles, líquidos inflamables, vapores o gases explosivos. - No fumar en el área de sistemas de tuberías de oxígeno.

- No almacenar líquidos volátiles o materiales inflamables cerca de los sistemas y redes de tuberías de oxígeno. Mantener los materiales combustibles, grasas y aceites siempre alejados del oxígeno gaseoso en los sistemas de tuberías de oxígeno.

- No se debe permitir que aceites u otros materiales combustibles estén en con-tacto con el oxígeno.

- 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.

- 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 acumulación tóxica de este material.

- Antes de efectuar cualquier reparación en las tuberías, bombas, vaporizadores o estanques, etc., se debe purgar con nitrógeno.

- Al cambiar una válvula de alivio u otros accesorios, se debe instalar el elemento de reemplazo en forma inmediata después de remover la antigua.

- No deben ser alteradas las válvulas de seguridad con elementos que no co-rrespondan o que expongan a dudas, respecto a su compatibilidad con el oxí-geno.

- 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 presen-cia y escape de gas.

- También se pueden usar procedimientos químicos como papeles reactivos muy sensibles o físicos (detectores de ionización).

- El oxígeno, aunque no es un gas combustible, debe ser tratado como tal, por su fuerte acción comburente, especialmente en las cercanías de gases

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combusti-NEO 25-A

bles.

- Tratar siempre las tuberías y accesorios de unión, válvulas y cualquier otro com-ponente instalado en el sistema con mucho cuidado, evitando cualquier golpe, choque o presión externa sobre el sistema y sus componentes.

- Se debe evitar colocar o colgar herramientas y cualquier otro elemento ajeno al sistema de tuberías.

- Evitar el contacto de chispas calientes o partículas fundidas, llamas abiertas o aparatos que produzcan calor, arco eléctrico y conductores eléctricos con las tuberías y sus accesorios.

- Se debe evitar siempre el contacto de los sistemas de tuberías de oxígeno con: * Chispas calientes o partículas de metal incandescentes o fundidas.

* Llamas abiertas o aparatos que produzcan calor. * Arco eléctrico y conductores eléctricos.

* Cualquiera otra fuente de ignición.

- Nunca fumar en recintos donde existan sistemas de tuberías de oxígeno.

11. Materiales y Diseño de Sistemas de Tuberías de Oxígeno

Compatibilidad de Materiales con el Oxígeno

Los componentes de sistemas de oxígeno como: tuberías, válvulas y asiento de éstas, lubricantes, accesorios de conexión, empaquetaduras, etc., deben tener una compatibilidad adecuada con el oxígeno, bajo las condiciones de temperatura 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 oxí-geno.

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.

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Los metales que se usan para las tuberías de transporte y distribución de oxígeno deben escogerse cuidadosamente, dependiendo de las condiciones de servicio. Distintos aceros son aceptables para muchas aplicaciones, pero algunas condicio-nes 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 com-bustión.

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 exen-tos de aceite, grasa y partículas (tubos, asienexen-tos 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 con-tacto.

Materiales y Diseño Selección de Materiales para Sistemas de Tuberías

En la selección de los materiales que constituirán el diseño de un sistema de tube-rías para el transporte y distribución de oxígeno, éstos deberán satisfacer o cumplir los requisitos y especificaciones, como es la resistencia mecánica (tracción, compre-sión, 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

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NEO 25-A

* Antiestática, etc.

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)

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

* Aislantes de aceites, libres de silicatos.

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.

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- 50ºC Aluminio, Aceros inoxidables - 60ºC Acero Níquel al 2%

-100ºC Acero Níquel al 3% -200ºC 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

0ºC >/- Tº > -20ºC Aceros inoxidables Tº > 0ºC Aceros al Carbono

Materiales para empaquetaduras, anillos para flanges y prensas estopas, para el servicio con oxígeno.

Los materiales aprobados y convenientes que garantizan seguridad son: * Cobre y aleación

* Cobre revestido de asbesto * Acero extradulce (ARMCO)

* Plomo y aleación. Plomo - Estaño * Níquel

* Teflón, Kel F, Vitón (calidad de servicio de oxígeno)

* Asbesto blanco «Fluolion» (con aglomerante compatible con el servicio de oxí-geno).

* Juntas metaloplásticas revestidas de teflón.

ADVERTENCIA:

Los materiales de empaquetaduras y prensas estopas que sean com-bustibles 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 clasifica-dos cuidaclasifica-dosamente, de tal modo que cuando éstas son instaladas, ninguna parte de la empaquetadura sobresalga fuera de la superficie interior de la tubería.

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NEO 25-A

en la línea es indeseable.

Los siguientes materiales, entre otros, de empaquetaduras son apropiados para el servicio con oxígeno:

a) Durabla b) Garlock 900

c) Teflón Glass-filled 25%.

Selladores o Sellantes de Hilo

Las siguientes dos cintas selladoras de hilo, entre otras, son apropiadas para el servicio con oxígeno:

a) Permacel 412 Ribbon Dope b) 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 gra-dos certificagra-dos por el fabricante serán aceptagra-dos.

Deberán usarse sólo aquellos materiales aprobados adecuadamente para la pre-sión, temperatura y condiciones de servicio del sistema de oxígeno.

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 extre-madamente 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

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Los productos indicados, con excepción del agua, deben ser aplicados en forma muy suave y en películas muy delgadas.

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, presión, 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.

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

Válvulas

Se podrá usar sólo válvulas de acero fundido y acero inoxidables. Se prohibe el uso de válvulas de fierro fundido.

Estándares para Válvulas

Para temperaturas mayores de 0ºC - Cuerpo de acero fundido.

- 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».

Para temperaturas menores de 0ºC - Cuerpo de acero inoxidable.

- Asiento y disco de ajuste de teflón.

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«Empa-NEO 25-A

quetaduras, anillos para flanges y prensas estopas».

- Lubricantes de acuerdo con párrafo «Lubricantes». Uso adecuado y restricción de uso de materiales

Materiales

Recomendaciones y restricciones respecto a estándares (requisitos) 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 meno-res o iguales a 1.400 KPa (14 bar).

TABLA PARA USOS PREFERIDOS Y RESTRICCIONES

METALES O ALEACIONES METALI-CAS

Aluminio: Aleaciones forjadas o fundidas.

Cobre * Puro. Las tuberías deben ser del tipo K para la con-ducción 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 mayo-res que Cu - Ni 17/7)

Metal Monel

(Aleación cobre y níquel)

RESTRICCIONES EN EL USO - No adecuado para gases que

conten-gan humedad.

- Aplicación limitada en gases oxidantes.

No se permite el uso de estos metales en conducción de oxígeno, si la veloci-dad del gas es mayor de 25 m/s, y la presión es mayor que 4.000 KPa (40 bars)

METALES O ALEACIONES METALI-CAS

Juntas Juntas y sellos Cuerpos de válvulas Tuberías, juntas y sellos

Juntas metálicas, filtros y mallas, cuerpo de válvulas, accesorios, unidades termi-nales.

Cuerpo de válvulas y accesorios

Tuberías, resortes, filtros, mallas, cuerpo de válvulas, accesorios

Cuerpo de válvulas, accesorios, tubos de operación de manómetros.

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NEO 25-A

Sistemas de Tuberías para Transporte y Distribución de Oxígeno en Procesos Industriales

Selección de Materiales y Equipo para Sistemas de Oxígeno Materiales Recomendados

Altamente conveniente, apropiado, adecuado Adecuado

De conveniencia limitada No conveniente, inadecuado

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 (aleacion de níquel y cobre INFLAMABLE CORROSIVO TOXICO

Explosividad límite en aire % por volumen Temperatura de Ignición Cº Fº NOMBRE DEL GAS

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NEO 25-A

Materiales No Metálicos

En la tabla (abajo) se señalan las aplicaciones recomendadas (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 recomendada (R) significa dar preferencia en el uso.

TABLA DE APLICACIONES RECOMENDADAS Y PERMITIDAS

PARA MATERIALES NO METALICOS

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 IDENTIFICACION CR IIR PE PA PVC PTFE PCTFE OXIGENO (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida (P) Permitida

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ADVERTENCIA:

1. Algunos materiales no metálicos producen vapores nocivos o

tóxicos cuando se someten 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 situaciones, por ejemplo, a la presión de los cilindros.

Se recomienda, por lo tanto, consultar al productor/proveedor de un material no metálico respecto al campo de aplicación relacionado al oxígeno, presiones, velocidades, etc., y, si fuera necesario, deben efectuarse ensayos antes de especificar su uso.

Métodos de Unión

En la tabla a continuación se señalan los métodos de unión recomendados (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 re-comendado (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.

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NEO 25-A

TABLA DE METODOS DE UNION

RECOMENDADOS Y PERMITIDOS

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 NCh 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

com-patibles con este gas.

MATERIAL DE LA TUBERIA 1) 2) TIPOS DE UNION APLICACIONES INOXIDABLEACERO COBRE Soldadura eléctrica

Soldadura fuerte por capilari-dad.

Materiales de sellado para unión mecánica.

Coplas y accesorios

Coplas, accesorios de unión, soldadura con tras-lapo.

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

R(3) P R R R R R R R R R 4) P R R R R R P R R R R 4)

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Velocidad de Flujo de Oxígeno Permitidas Estándares Generales

Los factores que en primer lugar establecen los límites de velocidades 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 velo-cidad 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 veloci-dad.

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.

Máximo absoluto

Para elementos de tubería y válvulas de bloqueo, que cumplan las siguientes con-diciones:

* 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 válvu-las de expansión) se muestran en el gráfico siguiente (Figura Nº 1):

PRESION (BARES) VELOCIDAD (m/s) FIGURA Nº 1 10 20 30 40 50 60 70 40 30 20 10 0

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NEO 25-A

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 gaseoso en el sistema, no exceda aquella especificada en la curva a la presión de operación mínima 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 diámetro dado, esa parte del sistema debe ser convertido a una aleación en base a cobre en el punto de ocurren-cia, 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.

Presión de Operación mayor de 1.000 psig.

Las presiones sobre 1.000 psig en los sistemas de transporte y distribución de

oxí-VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE Pies/Seg. (a condiciones de línea)

PRESION INTERNA, PSIG

Velocidad máxima versus presión para tuberías de acero.

FIGURA Nº 2

SISTEMA DE LINEA DE TUBERIAS DE ACERO Temperatura del gas a 200ºF (máximo)

200 150 100 50 0 200 400 600 800 1000

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geno no se encuentran frecuentemente.

Cuando el uso de oxígeno contempla una instalación de este tipo, se recomienda que el suministrador de oxígeno proporcione una guía y asistencia específica.

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.

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 compre-sión 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).

a) 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.

b) 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 - Especifica-ciones 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.

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NEO 25-A

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 NCh 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-A.

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 corro-sión 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 com-patibles con el servicio para oxígeno o de modo tal que puedan ser limpiadas antes de ser instaladas.

Componentes de un Sistema de Tuberías Uniones de los Tubos en el Sistema de Tuberías 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.

Uniones en Tuberías de Cobre o de Bronce

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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.

Uniones en Tubos de Cobre sin Costura, Bronce o Acero Inoxidable

Las uniones de tubos de cobre sin costura, bronce o acero inoxidable, deben hacer-se con materiales aprobados o con accesorios de unión aprobados para tubería de gas, o estas uniones deben efectuarse mediante soldadura al oxígeno.

Si la unión es de taza y enchufe, ella debe efectuarse mediante soldadura al oxíge-no, usando aleaciones de plata u otro metal de aporte de punto de fusión elevado.

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 ade-cuado 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 ventila-ción.

Válvulas

Las válvulas para sistemas de tuberías de oxígeno deben seleccionarse de acuerdo 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 tube-rías, deben ser de alta calidad.

- El material y diseño físico de las válvulas deberá ser cuidadosamente seleccio-nado, 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 servi-cio con oxígeno. (Ver página 24 «Selección de los Materiales»).

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NEO 25-A

para operarlo en forma correcta y segura, con el propósito de prevenir situacio-nes de emergencia.

- Todo sistema de tuberías deberá contar con las alternativas de operación nece-sarias.

- 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, reemplazo, etc.

- Las válvulas de derivación o bloqueo sólo pueden ser del tipo manual. En caso que la 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 opera-da a control remoto.

Cajas de Protección de Válvulas

- Las cajas que protegen las válvulas de corte de zonas de la tubería deben estar provistas de cubiertas o puertas 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 tube-rías 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.

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* 25 m/s cuando estos materiales están en contacto con el flujo del fluido.

Tipo de Válvulas Generales

Hay 3 tipos generales de válvulas en los sistemas de tuberías de oxígeno: a) Válvulas de Corte o de Aislación

b) Válvulas de Control de Proceso c) Válvulas de Seguridad o de Alivio

a) 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 ope-ran en un estope-rangulamiento 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 empaquetadura) 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.

Válvula de Corte en Tubería Matriz

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NEO 25-A

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 derivación, 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 propó-sito 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.

b) 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 válvulas de control de proceso están consideradas para tener un servicio de estrangulamiento.

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El material de estas válvulas debe ser de cobre aleado.

c) 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 localiza-das 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.

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.

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).

Válvulas Check (Retención)

Las válvulas Check o válvulas de retención deben tener discos de cobre aleado.

Discos o Chapa de Orificio (Placas de Orificio)

Los discos placas de orificio están ubicados directamente en la línea de flujo y suje-tos a choque. Essuje-tos pueden ser de material de cobre aleado con Monel (aleación de níquel y cobre).

Plásticos, Elastomeros, Cierres o Sellos

Los siguientes entre otros son apropiados para el servicio con oxígeno a) Teflón Virgen TFE - du Pont

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NEO 25-A

c) Fluorel -d) Kel - F

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.

Filtros y Coladores

Los filtros y coladores deben ser de cobre aleado. Los coladores de bronce aglome-rado 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 que-maduras.

Soporte o Apoyo de Tuberías

Los apoyos o soportes de las tuberías de distribución de oxígeno (puntos fijos, so-portes libres, elementos flexibles, deben evitar la concentración de tensiones loca-les.

Las tuberías deben ser sostenidas mediante apoyos o intervalos regulares para evi-tar la formación de combas o la distorsión.

Los soportes o apoyo del tendido de tuberías deberán contar con los anclajes sufi-cientes para soportar las excesivas vibraciones producidas por máquinas y movi-mientos sísmicos.

Los soportes o apoyos que se coloquen deben asegurar que la tubería no se despla-ce, accidentalmente, de su posición.

Los soportes deben ser de materiales resistentes a la corrosión o que hayan sido tratados para prevenir la corrosión. En su instalación deben ser aislados de la tube-ría misma, para evitar al mínimo la posibilidad de corrosión electrolítica, o tratados de tal manera que no se produzca dicho tipo de corrosión.

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La tubería no debe usarse como apoyo de otras tuberías o conductos y tampoco debe apoyarse en éstos.

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 condi-ciones de temperatura y presión de servicio.

Se deberá dejar claramente indicado los materiales, de acuerdo con el capítulo res-pectivo de «Materiales y Diseño de Sistemas de Tuberías de Oxígeno» (página 23).

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:

* Tuberías (cañerías) * Válvulas * Flanges * Manómetros * Cortafuego * Termómetros

* Instrumentos para la medición y control, etc.

Comprende también las pruebas o ensayos del sistema.

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

(45)

(especificacio-NEO 25-A

nes o requerimientos) que debe cumplir en la construcción de los sistemas de tube-ría 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:

* Programa de trabajo * Análisis de causalidad

* Información y Entrenamiento de trabajadores

* Procedimientos de trabajo en todas sus etapas, presentando protocolos de re-gistro de revisión y pruebas.

* Certificación de soldadores

* Protocolos de recepción de trabajos

Preparación y Tratamiento de Superficie - Requerimientos de Limpieza de Sis-temas de Tuberías de Oxígeno

Todo material que operará en contacto con una atmósfera enriquecida con oxígeno, deberá ser limpiado cuidadosamente 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 en-samblar las tuberías y accesorios.

Existe una gran variedad de métodos de limpieza como:

* Soluciones ácidas o cáusticas * Vapor con o sin detergentes

* Solventes con o sin equipo desengrasante * Pulido electrolítico (Electro polishing) * 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 facto-res.

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