NEO 71: 2009
ESTA NORMA
NEO 71: 2009
NEO 71: 2009
• ESTABLECE LAS ESPECIFICACIONES TECNICAS Y REQUISITOS MINIMOS DE SEGURIDAD QUE DEBEN CUMPLIR LOS ESTANQUES O RECIPIENTES ACUMULARES DE AIRE COMPRIMIDO, REGLAMENTADOS COMO RECIPIENTES A PRESION QUE OPERAN JUNTO A COMPRESORES ESTACIONARIOS, RESPECTO A LAS NORMAS, REGLAS, ESTANDARES Y ESPECIFICACIONES TECNICAS APLICA-BLES AL DISEÑO, FABRICACION, MANTENCION, INSPECCION, PRUEBAS Y CERTIFICACION DE ESTANQUES ACUMULADORES DE AIRE COMPRIMIDO, COMO EL PRINCIPAL ELEMENTO DE ALMACENAMIENTO DE AIRE A PRESION, ACCESORIO O COMPONENTE DE UN SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO QUE TRABAJAN CON COMPRESORES DE ALTAS PRESIONES, EN INSTALACIONES FIJAS O ESTACIONARIAS; EQUIPOS UTILIZADOS EN LAS APLICACIONES DE TRANSMISION DE ENERGIA MEDIANTE AIRE COMPRIMIDO EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS INDUSTRIALES EN LAS FAENAS MINERAS DE LA DIVISION CODELCO NORTE, COMO ENERGIA FUNDAMENTAL EN LAS PLANTAS DE PROCESO.
• DA CUMPLIMIENTO A LAS DISPOSICIONES REGLAMENTARIAS Y NORMAS TECNICAS ESPECIFICADAS EN EL DECRETO SUPREMO Nº 72 DE 1985 – REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA, MODIFICADO POR DECRETO SUPREMO Nº 132, DE 2002 DEL MINISTERIO DE MINERIA, QUE ESTABLECE EL MARCO REGULATORIO GENERAL AL QUE DEBEN SOMETERSE LAS FAENAS DE LA INDUSTRIA EXTRACTIVA MINERA NACIONAL, APLICABLE A LA INSTALACION Y OPERACION DE COMPRESORES DE AIRE Y A LOS DEPOSITOS O RECIPIENTES ACUMULADORES DE AIRE COMPRIMIDO.
Estanques Acumuladores de Aire Comprimido
y Compresores Estacionarios –
Requisitos de Seguridad
NEO 71: 2009
Norma Estándar Operacional
ESTANQUES ACUMULADORES DEAIRE COMPRIMIDO Y
COM-PRESORES ESTACIONARIOS – REQUISITOS DE SEGURIDAD.
Primera Edición: Abril de 2009
Revisión: 0
Norma publicada por la Subgerencia de Riesgos Profesionales de la División CODELCO
Norte.
Esta norma debe ser revisada para su actualización con la periodicidad que se requiera
para su vigencia actualizada. Disponible en la INTRANET de la División, sitio de la
Subge-rencia de Riesgos Profesionales.
INDICE
Pág.
0. Introducción ... 5
1. Alcance y Campo de Aplicación ... 5
2. Referencias Reglamentarias y Normativas ... 7
3. Términos y Definiciones ... 8
4. Normas Generales ... 15
5. Estanques Acumuladores de Aire – Requisitos y Normas Generales ... 18
6. Estanques Acumuladores de Aire – Requisitos de Diseño ... 22
7. Estanques Acumuladores de Aire Comprimido – Requisitos de Contrucción o Fabricación ... 26
8. Estanques Acumuladores de Aire Comprimido – Soldaduras ... 31
9. Dispositivos o Accesorios de Seguridad ... 32
10. Marcas y Etiquetado ... 36
11. Requisitos de Mantenimiento ... 38
12. Inspecciones Iniciales y Pruebas Periódicas de los Estanques o Depósitos Acumuladores de Aire Comprimido ... 40
13. Certificación e Inspección de Estanques Acumuladores de Aire Comprimido ... 46
14. Emplazamiento de Compresores y Estanques Acumuladores de Aire Comprimido – Estándares o Criterios ... 47
15. Aspectos de Limitación de Sonoridad ... 47
16. Instalaciones Eléctricas Asociadas a Instalaciones para Generación y Almacenamiento de Aire Comprimido ... 48
17. Identificación de Estanques Acumuladores de Aire ... 48
INDICE, cont...
Pág.
19. Instalación y Operación de Compresores de Aire y Accesorios a Presión ... 49 20. Riesgos Operacionales de Accidentes del Estanque Acumulador de Aire Comprimido ... 50 21. Señalización de Seguridad en Instalaciones para la Generación y Almacenamiento deAire Comprimido ... 52 22. Nivel Mínimo de Iluminación en Instalaciones para la Generación y Almacenamiento de
Norma Estándar Operacional
Estanques Acumuladores de Aire Comprimido
y Compresores Estacionarios –
Requisitos de Seguridad
0.
Introducción
Los estanques acumuladores de aire comprimido reglamentados como recipientes a presión estacio-narios, son equipos auxiliares y componentes que operan entre un compresor y la red de distribución de aire, esenciales en los sistemas de aire y en toda instalación de suministro de aire comprimido a altas presiones, para su utilización en los procesos industriales en diversas aplicaciones en las faenas mineras de la División CODELCO Norte.
El estanque acumulador de aire comprimido cumple una importante función en la red de suministro de aire, por lo tanto, es vital su funcionamiento en condiciones de seguridad, para permitir prevenir y controlar los riesgos de accidentes asociados a recipientes y equipos a presión, principalmente, el riesgo de explosión, por falta de resistencia del material del estanque o exceso de presión y otros riesgos operacionales asociados a incendios, atrapamiento, etc.
Frente a la necesidad de contar con una norma interna con especificaciones y características técnicas, y los requisitos y estándares mínimos de seguridad requeridos en las disposiciones reglamentarias aplicables, se elaboró la Norma Interna NEO 71: 2009 para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad asociadas a recipientes y acumuladores a presión, especificadas en el Decreto Supremo Nº 72 – Reglamento de Seguridad Minera, modificado por el Decreto Supremo Nº 132, del Ministerio de Minería, que establece el marco regulatorio general al que deben someterse las faenas de la Industria Extractiva Minera Nacional, respecto a la instalación y operación en condiciones de seguridad de compresores de aire y depósitos acumuladores de aire comprimido, por cuanto muchas de las opera-ciones críticas de faenas mineras, están ligadas al suministro adecuado y seguro de aire comprimido. Las especificaciones presentes en esta norma, incluyen aquellas prácticas de ingeniería más amplia-mente reconocidas y utilizadas, que permiten interpretar mejor los procedimientos y alternativas pres-critas por el Código ASME, Sección VIII, División 1 y Sección VIII, División 2 que se ha tomado en consideración sobre Recipientes o Estanques a Presión.
1.
Alcance y Campo de Aplicación
Esta norma tiene por objeto:
1.1 Establecer los requisitos mínimos de seguridad que deben cumplir los estanques acumuladores de aire comprimido que operan con un compresor estacionario, reglamentados como recipientes a presión, respecto a las normas técnicas, reglas, códigos, estándares y especificaciones técni-cas aplicables al diseño, fabricación, mantención, inspección, pruebas, certificación y
acredita-ción de estanques acumuladores de aire comprimido que operan como el principal elemento de almacenamiento de aire a presión, accesorio o componente de un sistema de aire comprimido, que trabajan con compresores de altas presiones en instalaciones fijas o estacionarias, equipos utilizados en las aplicaciones de transmisión de energía mediante aire comprimido, en los proce-sos productivos industriales en las faenas mineras de la División CODELCO Norte, como energía fundamental en las plantas de proceso y en otras aplicaciones, y los requisitos mínimos de seguridad que se deben cumplir y observar en las operaciones que se realicen con dichos estan-ques acumuladores de aire comprimido.
1.2 Dar cumplimiento a las disposiciones reglamentarias y normas técnicas especificadas en el De-creto Supremo N° 72 de 1985 – Reglamento de Seguridad Minera, modificado por DeDe-creto Supre-mo N° 132, de 2002 del Ministerio de Minería que establece el marco regulatorio general al que deben someterse las faenas de la Industria Extractiva Minera Nacional, aplicable a la instalación y operación de compresores de aire y a los depósitos acumuladores de aire comprimido. 1.3 Proteger la vida e integridad física de las personas que se desempeñan en las instalaciones de
aire comprimido que involucran compresores y estanques acumuladores de aire comprimido, tanto del personal propio de la División como el de sus empresas colaboradoras, Contratistas y Subcontratistas, mediante una reducción de los riesgos de accidente a niveles aceptables de seguridad, asociados a los estanques acumuladores de aire o recipientes de aire a presión, principalmente los riesgos de explosión, incendios, contactos eléctricos, atrapamiento con partes móviles y otros riesgos físicos como exposición a altos niveles de ruido (superior a 85 dB [A]) y exposición a vibraciones.
1.4 Proteger las instalaciones de aire comprimido, integradas por compresores, estanques acumula-dores de aire, tuberías de conducción de aire y todos los componentes y/o accesorios auxiliares de dichos equipos a presión, que hacen posible el funcionamiento de las operaciones mineras y la continuidad de los procesos industriales y mineros en las plantas de proceso, talleres y otros procesos al interior de las faenas mineras.
1.5 Promover mediante la aplicación de los requisitos de seguridad y de uso correcto de los compre-sores y equipos de tratamiento de aire, que manejan, almacenan y distribuyen aire comprimido, el suministro confiable de aire comprimido, entendido como la disponibilidad permanente de aire a la presión adecuada, en la cantidad requerida y con la calidad apropiada, para lograr una mayor eficiencia, optimizando el aprovechamiento de los equipos.
1.6 Esta Norma Técnica NEO 71: 2009 se aplica a las instalaciones de aire donde se instalen y operen estanques acumuladores de aire comprimido, reglamentados como recipientes a presión en instalaciones fijas o estacionarias que se utilicen como componentes de compresores en los procesos productivos industriales en las faenas mineras de la División CODELCO Norte, como energía fundamental en las plantas industriales y de proceso, en los talleres y en muchos proce-sos productivos al interior de las faenas mineras de la División CODELCO Norte.
1.7 Optimizar los estándares de seguridad en la División CODELCO Norte, respecto a las condicio-nes de seguridad de los equipos de compresores y estanques acumuladores de aire comprimido (equipos a presión), y al uso en condiciones de seguridad de dichas instalaciones de aire compri-mido, con el propósito de mejorar en forma continua, la seguridad de todos sus trabajadores propios y el de sus empresas colaboradoras, como asimismo, la seguridad de los equipos y la preservación del medio ambiente.
2.
Referencias Reglamentarias y Normativas
2.1 Disposiciones reglamentarias y normas técnicas establecidas en el Decreto Supremo Nº 132, que modifica al Decreto Supremo Nº 72 – Reglamento de Seguridad Minera del Ministerio de Minería, (Capítulo Tercero, Talleres y Maestranzas).
2.2 Por no existir una norma nacional específica sobre los requisitos que deben cumplir los estanques acumuladores de aire o estanques de almacenamiento de aire, en la preparación de esta Norma Técnica NEO 71: 2009 se ha tomado en consideración como norma de aplicación, el Código ASME BPVC – Código de Calderas y Recipientes a Presión, Sección VIII – Recipientes a Pre-sión, División I – Reglas para el Diseño y Construcción de Recipientes a Presión. ASME “Boiler and Pressure Vessel Code” de la ASME. (American Society of Mechanical Engineers), de EE.UU. El Código ASME es la norma técnica específica internacionalmente aceptada, más reconocida y de uso más común que establece un conjunto de reglas técnicas que rigen y se aplican al diseño, selección de materiales, fabricación, inspección, pruebas y los criterios de aprobación de reci-pientes a presión.
El Código ASME tiene aceptación mundial para cumplir las leyes y regulaciones de seguridad de certificación y acreditación de equipos y recipientes y estanques a presión.
Clasificación del Código ASME:
• Sección I – Calderas de Potencia.
• Sección II – Especificación de Materiales.
• Sección III – Requisitos Generales para División 1 y División 2. • Sección IV – Calderas para Calefacción.
• Sección V – Pruebas no Destructivas.
• Sección VI – Reglas y Recomendaciones para el Cuidado y Operación de Calderas de Calefacción.
• Sección VII – Guía y Recomendaciones para el Cuidado de Calderas de Potencia. • Sección VIII – Recipientes a Presión.
• Sección IX – Calificación de Soldadura.
• Sección X – Recipientes a Presión de Plástico Reforzado en Fibra de Vidrio. • Sección XI – Reglas para Inspección en Servicio de Plantas Nucleares.
Real Decreto 1244/1979, de 4 de abril de 1979 – Reglamento de Aparatos a Presión. España. Real Decreto 769/1999, de 7 de mayo de 1999 – Reglamento de Recipientes a Presión. España. Dicta las disposiciones de aplicación de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo, 97/23/CE,
relativa a los equipos de presión y modifica y deroga parcialmente al Real Decreto 1244/ 1979, de 4 de abril de 1979, que aprobó el Reglamento de Aparatos a Presión.
Instrucción Técnica Complementaria MIE – AP 17 sobre Instalaciones y Tratamiento de Aire Comprimido, que complementa el Real Decreto 1244/1979 – Reglamento de Aparatos a Presión. 2.3 Esta Norma Técnica NEO 71: 2009 se complementa con las normas técnicas especificadas en: • Reglamento de Seguridad Minera (Decreto Supremo N° 72 modificado por Decreto Supremo
N° 132).
• Reglamento R - 024 – Reglamento Interno Específico de Operaciones Críticas de Minería – Medidas de Seguridad en Recipientes a Presión, Compresores de Aire Industriales. División CODELCO Norte.
• Norma Interna NEO 72: 2009 – Compresores de Aire Estacionarios y Móviles – Requisitos de Seguridad.
3.
Términos y Definiciones
Para los propósitos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:
Estanque Acumulador de Aire Comprimido.- Es un estanque, recipiente o depósito destinado a
almacenar un fluido a presión (aire comprimido), y es un accesorio o componente de un sistema de aire comprimido que trabaja con un compresor de aire.
Su propósito es:
• Almacenar el aire comprimido (reserva), amortiguar el consumo, evitar grandes secciones de tuberías y reducir el número de arranques del compresor.
• Ayudar a enfriar el aire.
• Estabilizar las fluctuaciones de presión (ayuda al compresor). • Limitar las demandas de punta y amortiguar el consumo. • Retener las impurezas.
• Retener el agua condensada (toma de purga). • Evitar grandes secciones de tuberías.
• Reducir el número de arranques del compresor.
Los estanques o depósitos acumuladores de aire son estructuras que sirven para compensar oscilacio-nes o cambios de la presión, y como depósitos para cubrir cantidades de consumo de aire comprimido, apropiados para disponer de suficiente aire comprimido.
Los estanques acumuladores de aire se usan en conducciones largas de tuberías de distribución, que llevan aire comprimido a un usuario específico ubicado en su extremo.
Cuando el requerimiento de aire es muy elevado y en corto tiempo, se emplea un estanque acumulador para aliviar la demanda del sistema de aire comprimido y no incurrir en pérdidas exageradas.
Usualmente, se coloca un estanque acumulador de aire en la Sala de Compresores o cerca de éstos en sistemas centralizados, o instalaciones de aire comprimido.
También, se colocan estanques acumuladores de aire cerca de equipos compresores que tienen con-sumos elevados de aire en tiempos cortos y en zonas de la red de aire, donde puede haber demandas elevadas en tiempos cortos debido a la simultaneidad.
Los sistemas neumáticos utilizan como fluido el aire comprimido, que es suministrado por una estación productora de aire cuyo principal componente es el compresor, que aspira aire a la presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada. El compresor recibe el movimiento de un motor eléctrico o de combustión.
En los equipos de producción de aire comprimido se dispone, a la salida del compresor, de un depósito o estanque acumulador en el que se almacena aire a presión en espera de su utilización.
Los estanques de almacenamiento o acumuladores de aire son esenciales en los sistemas de aire com-primido, ya que actúan como separadores y depósitos de aire a la vez. En un sistema de aire comprimi-do, el estanque acumulador de aire es el principal acumulador de energía como consecuencia de la compresión.
Sistemas de Aire Comprimido Industrial.- Conjunto de los compresores, componentes o equipos
auxiliares y componentes y herramientas utilizadas en las aplicaciones de transmisión de energía mediante aire comprimido de uso industrial.
Código de Regulación para Equipos o Recipientes a Presión.- Conjunto de reglas técnicas en el
cual está basado el diseño y construcción de equipos a presión, como el Código ASME: Abreviación de las siglas de American Society of Mechanical Engineers – Boiler and Pressure Code (Código de Calde-ras y Recipientes a Presión de la ASME), que contienen regulaciones de la ASME para CaldeCalde-ras y Recipientes a Presión.
Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión.- Es el código o conjunto de reglas técnicas
que regulan el diseño y la fabricación de los Recipientes a Presión (Boiler and Pressure Vessel Code) – Código de Calderas y Recipientes a Presión de la ASME de EE.UU.
ASME.- Abreviación de American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros
Mecánicos).
Sellos con el Símbolo del Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión.- Los sellos con
el símbolo del Código de la ASME, son considerados como señal de aceptación y certificación que se utiliza para indicar que los artículos o productos que los llevan, cumplen con la edición actualizada de los Códigos para Calderas y Recipientes a Presión, para satisfacer los requisitos legales o regulatorios.
Compresor.- Es un equipo de trabajo que tiene como función aspirar el aire de la atmósfera (aire
atmosférico) comprimirlo elevando su presión y se encarga de suministrarlo por la instalación.
Los compresores son máquinas que aspiran aire del ambiente a la presión y temperatura atmosférica, y lo comprime hasta conferirle una presión superior. Son las máquinas generadoras de aire
comprimi-do. Existen varios tipos de compresores, dependiendo la elección de las necesidades y características de utilización.
Red de Distribución de Aire Comprimido.- Red encargada que distribuye el aire comprimido por la
instalación.
Equipos o Aparatos a Presión.- Todos aquellos equipos destinados a la producción,
almacenamien-to, transporte y utilización de fluidos a presión. Comprende los recipientes, tuberías, accesorios de seguridad y accesorios a presión como el recipiente o estanque acumulador de aire. En su caso, se considerará que forman parte de los equipos a presión los elementos fijados a las partes sometidas a presión, como las bridas, tubuladuras, acoplamientos, abrazaderas, soportes, grilletes y cáncamos para izar los equipos a presión.
Neumática.- Tecnología que utiliza el aire comprimido como medio transmisor de energía, la cual se
aprovecha en muchos mecanismos para producir fuerza y movimiento.
Instalaciones Neumáticas.- Conjunto de equipos de trabajo que funcionan utilizando como energía
que les proporciona el aire comprimido.
psi.- Libra por pulgada cuadrada. Medida británica de presión.
Recipiente a Presión.- Cubierta diseñada y fabricada para contener los fluidos a presión. Incluye
desde los elementos de montaje directo hasta el dispositivo previsto para la conexión con otros equi-pos, pudiendo contar con una o varias cámaras de almacenamiento.
Todo recipiente está formado por la envolvente, dispositivos de sujeción o apoyo del propio equipo, conexiones por las que entra y sale el fluido, elementos en el interior y accesorios en el exterior del recipiente.
Los recipientes a presión son aparatos constituidos por una envolvente o envoltura, generalmente metá-lica, capaz de contener un fluido líquido o gaseoso, cuyas condiciones de temperatura y presión son distintas a las del medio ambiente.
Tuberías.- Elementos destinados a la conducción de fluidos, cuando están conectados para su
inte-gración en un sistema a presión. Las tuberías comprenden, específicamente, una tubería o un sistema de tuberías, los conductos, piezas de ajuste, juntas de expansión, tubos flexibles u otros elementos resistentes a la presión.
Accesorios de Seguridad.- Dispositivos destinados a la protección de los equipos a presión frente al
rebasamiento de los límites admisibles. Estos dispositivos pueden ser:
• Organos de limitación directa de la presión tales como: las válvulas de seguridad, los dispositivos de seguridad de discos de rotura, las varillas de pandeo y los dispositivos de seguridad dirigidos. • Organos limitadores que accionen medios de intervención o produzcan el paro o el paro y el cierre, tales como los presostatos, los interruptores accionados por la temperatura o por el nivel de fluido y los dispositivos de medida, control y regulación con funciones de seguridad.
Accesorios a Presión.- Son los dispositivos con fines operativos cuya cubierta esté sometida a
Conjuntos.- Varios equipos a presión ensamblados por un fabricante, de tal modo que constituyan una
instalación funcional.
Presión.- Es la presión relativa a la presión atmosférica, es decir, la presión manométrica.
Fluidos.- Los gases, los líquidos y los vapores en fase pura o en mezclas. Un fluido podrá contener
una suspensión de sólidos.
Presión Máxima Admisible.- Es la presión máxima para la que está diseñado el equipo,
especifica-da por el fabricante. Se definirá en un lugar especificado por el fabricante, que será el lugar de conexión de los dispositivos de protección o de seguridad o la parte superior del equipo o, si ello no fuera adecuado, cualquier otro lugar especificado.
Presión de Diseño de un Estanque o Recipiente a Presión.- Es la presión utilizada en su diseño,
con el fin de determinar el espesor mínimo permisible o las características físicas de sus diversas partes. Debido al escalonamiento de los espesores de placas existentes comercialmente, un recipiente a presión puede tener un espesor de pared un poco mayor que el necesario, para soportar la presión de diseño. Por lo tanto, la presión de trabajo máxima permisible puede superar la presión de diseño. Sin embargo, en la práctica, para ahorrarse esfuerzos, la presión de diseño se considera comúnmente, como la presión máxima permisible de trabajo. La presión de diseño no podrá ser menor que la presión máxima de servicio.
Presión de Servicio.- Es la presión normal de trabajo del aparato o sistema a presión a la temperatura
de servicio.
Presión Máxima de Servicio.- Es la presión máxima que el aparato o sistema a presión puede
soportar en condiciones seguras, normalmente coincide con la presión de diseño.
Presión de Tarado (Apertura de la Válvula).- Aquella presión a la cual la válvula se abre para liberar
la sobrepresión.
Temperatura Máxima / Mínima Admisible.- Las temperaturas máximas / mínimas para las que
esté diseñado el aparato o recipiente a presión por el fabricante.
Sobrepresión.- Es el aumento de presión que se produce por encima de la presión de tarado o presión
a la cual se abre la válvula de seguridad.
Presión de Cierre.- Es aquella presión a la cual se cierra la válvula de seguridad, una vez
desapare-cida la causa que motivó su apertura.
Precinto de la Válvula.- Ligadura o señal sellada con que se cierra la válvula de seguridad.
Presión de Precinto.- Presión a la que están tarados o se abren los elementos de seguridad que
protegen al aparato o sistema para liberar la presión acumulada. Se denomina también “timbre”, cuan-do se refiere a la presión máxima de servicio y es la que limita el propio sistema de seguridad.
Discos de Ruptura.- Son dispositivos formados por una membrana metálica que se rompe cuando la
Inspección Periódica.- Inspección programada que realizan los usuarios o áreas operativas a cargo
de los equipos para verificar el cumplimiento de esta norma y otros requerimientos operacionales o de mantenimiento de los equipos a presión.
Uniones Permanentes.- Aquellas uniones que sólo pueden separarse por métodos destructivos. Manómetro.- Aparato de medida que mide la diferencia de presión entre la presión atmosférica y la
presión a la que está sometido el aire en el estanque o recipiente a presión, donde se realiza la medición.
Cilindro Acumulador de Aire Comprimido.- Es un recipiente de acero sin costura utilizado para el
almacenamiento de aire, depósito que debe cumplir con las características de diseño y fabricación estipuladas, en este caso el Código ASME Sección VIII, División 1 ó 2, u otro código o norma técnica internacional reconocida por la SEC, organismo fiscalizador y su reglamentación.
Envolvente.- Es una envoltura metálica que forma y constituye el recipiente o estanque acumulador
de aire (el estanque cilíndrico es el más utilizado), capaz de contener el aire (fluido gaseoso) que está formada, básicamente, por dos elementos: la parte cilíndrica o cubierta (carcasa) y los fondos o cabe-zales. Si la cubierta está constituida por varios cilindros de diversos diámetros, la unión entre ellos se realiza, generalmente, por figuras troncocónicas que realizan la transición.
Cubierta o Carcasa.- Es la parte cilíndrica o cubierta del estanque. Está formada por una serie de
virolas soldadas unas con otras.
Virola.- Es un trozo de tubería o una chapa de acero que, convenientemente curvada y soldada, forma
un cilindro sin soldaduras circunferenciales. La unión de varias virolas forma la cubierta o carcasa. Las soldaduras de una virola son axiales o longitudinales, ya que están realizadas siguiendo la generatriz del cilindro. Al contrario, las soldaduras que unen virolas, o los cabezales con la cubierta, son circunferenciales o transversales, por estar realizadas siguiendo una circunferencia situada, obviamen-te en un plano perpendicular al eje del cilindro.
A.W.S.- Sigla correspondiente a The American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura)
de EE.UU.
Cabezales o Fondos del Estanque Acumulador de Aire.- Son las tapas que cierran la carcasa.
Normalmente son bombeados, existiendo una gran diversidad de tipos entre ellos, y como excepción, existen los fondos o cabezales cónicos y planos de muy reducida utilización. Los fondos o cabezales se construyen a partir de chapa, a la que mediante estampación se le da la forma deseada, excepto en el caso de cabezales o fondos cónicos y planos. Los tipos más usuales son: semiesféricos, elípticos, policéntricos, cónicos y planos.
Placa.- Superficie plana de una cáscara, elementos en los cuales el espesor es mucho menor que las
otras dos dimensiones que configuran la superficie de la cáscara. Cuando la superficie de una cáscara (espesor) es plana, se denomina placa.
Corrosión de un Estanque o Depósito Acumulador de Aire.- Condición de un cilindro en que se ha
perdido espesor de pared del metal por acción de un medio corrosivo, existen varios tipos de corrosión: • Corrosión en Línea.- Condición de la corrosión en que ésta se presenta en un patrón o diseño
continuo o en que la erosión del metal se presenta en una banda estrecha o en una línea; esta condición es más seria que las picaduras aisladas.
• Corrosión en Forma de Grieta.- Picadura o erosión que se presenta en el área de intersección
del anillo basal o anillo superior del cilindro, con la pared del cilindro.
• Corrosión General.- Forma de corrosión que cubre un área considerable del cilindro y que
reduce la resistencia estructural; a menudo es difícil de medir o estimar la profundidad de este tipo de corrosión, por cuanto no se puede hacer siempre una comparación directa con el espesor de pared original del metal. La corrosión de este tipo es, a menudo, acompañada de picaduras.
Picadura Aislada.- Erosión del metal, en uno o varios puntos aislados, de profundidad variable pero
que en general, no debilita el cilindro.
Corte.- Deformación del metal del cilindro, con desplazamiento del material, causada por un golpe de
un objeto con filo, de tal naturaleza que se produce una raya o recalcadura dentro del metal, disminu-yendo el espesor de pare en ese punto.
Defectos de Soldadura.- Grietas o rajaduras en las áreas soldadas, que reducen la resistencia
estructural del metal, las cuales pueden causar separación cuando el cilindro se somete a presión.
Espesor de Pared Mínimo Aceptable.- Es el menor espesor de pared del metal requerido por la
especificación bajo la cual fue fabricado el cilindro.
Número de Serie de Fabricación.- Número que identifica al cilindro y que ha sido estampado por el
fabricante de la unidad.
Organismo de Certificación (OC).- Persona jurídica, autorizada para operar con los sistemas de
certificación establecidos por un Organismo o Autoridad Competente, validando los informes de inspec-ción o ensayos, otorgados por Organismos de Inspecinspec-ción (OI), autorizados por un Organismo Compe-tente para emitir los respectivos certificados de conformidad o informes de rechazo.
Organismo de Inspección (OI).- Persona jurídica, autorizada por un Organismo o Autoridad
Compe-tente para realizar las actividades de verificación, medición e inspección de productos, de acuerdo a los procedimientos establecidos por el Organismo Competente.
Certificado de Conformidad.- Documento otorgado por un Organismo de Certificación, que certifica
la conformidad de un producto o familia de productos, respecto de las exigencias establecidas en los Protocolos de Análisis y/o Ensayos y Sistemas de Certificación, establecidos por un Organismo Com-petente.
Plano de Diseño.- Plano esquemático aprobado y firmado por un profesional competente en
represen-tación del fabricante, total o parcial de los componentes de un aparato o equipo a presión que cumpla con las disposiciones legales y reglamentarias vigentes sobre este tipo de aparatos a presión, y que está inscrito como tal ante un Organismo Competente.
Fabricante de Aparatos y/o Equipos a Presión.- Aquél que utiliza medios propios para la
fabrica-ción y ensamblaje de un equipo a presión.
Plano de Fabricación.- Plano de detalles constructivos aprobado y firmado por un profesional
compe-tente en representación del fabricante.
Trazabilidad.- Capacidad para seguir la historia, la aplicación o la localización de todo aquello que
está bajo consideración. La trazabilidad puede estar relacionada con el origen de los materiales y las partes, la historia del procesamiento, la distribución y localización del producto después de su entrega.
Caudal.- Es la cantidad de aire que suministra un compresor de aire.
Estanque o Recipiente Acumulador de Aire.- Es un recipiente a presión que tiene como función la
acumulación de aire.
La forma más común de los estanques acumuladores de aire o recipientes a presión es la cilíndrica, por su más fácil construcción y por requerir menores espesores que otras formas geométricas para resistir una misma presión, excepto la forma esférica, cuyo uso se reduce a grandes esferas de almacena-miento, dada su mayor complejidad en la construcción.
Todo estanque o recipiente a presión está formado por la envolvente, dispositivos de sujeción o apoyo del propio equipo, conexiones por las que entran y salen los fluidos, elementos en el interior y acceso-rios en el exterior del recipiente.
Calderines.- Depósitos destinados a almacenar aire comprimido, situados a la salida del compresor.
Son fabricados de chapa de acero, forma cilíndrica acabada en casquetes esféricos, cuya función es servir de depósito de regulación, regular el rendimiento compensando las variaciones en la toma de aire, condensar agua, separar aceite y uniformar el suministro de aire en los compresores de émbolo.
Ventilación.- Movimiento de aire previsto para la prevención de incendio y explosión.
Equipos a Presión.- Distintos recipientes, envases o estanques a presión diseñados para resistir
presiones internas.
Presión de Operación o Presión de Servicio.- Es la presión normal de trabajo del estanque o
depósito acumulador de aire a presión a la temperatura de servicio, para una operación segura.
Presión de Trabajo Máxima Permisible.- Es la presión máxima para la cual un equipo fue diseñado
y construido de acuerdo a los principios establecidos, en este caso por ASME. Se establece un margen de seguridad entre la presión de diseño y la presión de trabajo máxima permisible.
Tensión Admisible en las Condiciones de Prueba.- Es la tensión admisible del material a
tempe-ratura de prueba.
Tensión Admisible en las Condiciones de Diseño.- Es la tensión admisible del material a la
tempe-ratura de cálculo.
Usuario.- Es la persona natural o jurídica encargada, por delegación del titular, del funcionamiento de
las instalaciones de aire comprimido y sus elementos auxiliares.
Prueba Hidrostática.- Prueba a la que deben ser sometidos los equipos a presión (estanques o
depósitos a presión). Es una prueba de hermeticidad y resistencia. Se realiza por medio de una bomba manual de presión de agua. Los equipos a presión son probados hidrostáticamente a 1.5 veces la presión máxima de trabajo permisible.
Registro de Identificación del Equipo a Presión.- Registro en que se hace constar el nombre del
fabricante, las características de operación y de diseño del recipiente a presión.
Registro de Inspección.- Documentación, sistema automatizado o control de las inspecciones y
Representante del Dueño o Administrador del Equipo.- Persona representante del dueño que
acompaña al inspector durante la inspección, pero que no necesariamente evaluará la información, excepto que esté entrenado para hacerlo y sea una persona idónea debidamente autorizada.
Requisitos Aplicables al Código ASME.- Los requisitos de inspección que están de acuerdo con el
Código ASME.
Riesgo Inminente.- Cualquier condición subestándar que se presenta durante la inspección del
equi-po a presión, que representa un peligro equi-potencial para el personal o el equiequi-po.
Válvula de Seguridad.- Dispositivo automático que alivia la presión. Se usa para aplicaciones de gas
o vapor.
Certificado.- Documento emitido por una entidad certificadora, que generalmente es independiente
tanto del usuario como del contratista o proveedor.
Recipiente a Presión Simple.- Es un recipiente:
• Sometido a presión interna 0,5 bar < P 30 bar, con Pmáx x V < 10 bar.m3.
• Diseñado para contener aire o Nitrógeno y que no esté diseñado para estar sometido a llama. • Soldado, construido en acero de calidad no aleado, aluminio no aleado o aleaciones de aluminio
sin templar.
• De forma cilíndrica, con fondos bombeados convexos de revolución o planos.
• Temperatura de servicio –50 < Tª < 100 ºC en aluminio o –50 < Tª < 300 ºC en acero.
Gas Comprimido.- Aquél cuya temperatura crítica es = -10° C.
Composición de una Instalación de Aire Comprimido.- Independientemente del tamaño, una
ins-talación de aire comprimido comprenderá los siguientes elementos: • Compresor.
• Depósito Acumulador del aire a presión (comprimido). • Depósito de Condensación, con llave de purgado.
• Depósito Auxiliar (en caso de instalaciones de gran consumo). • Unidad de Mantenimiento: filtro, manómetro, regulador y lubricador.
4.
Normas Generales
4.1 Responsabilidades de la Administración de la Faena Minera.- La Administración de la faena
minera donde se instalen equipos a presión (estanques o recipientes acumuladores de aire compri-mido), adoptará todas las medidas necesarias para que los equipos a presión que se pongan a disposición de los trabajadores, sean adecuados, de tal forma que garanticen la seguridad y salud
ocupacional de los trabajadores al utilizar dichos equipos de trabajo a presión, como asimismo, garantizar la protección de los equipos a presión. Dichas medidas se deberán dar a conocer al personal a través de conductos o medios de comunicación, que garanticen su plena difusión y comprensión.
El Administrador debe asegurarse de que por diseño o por características constructivas, el equipo a presión es adecuado para el trabajo a realizar o el proceso a desarrollar. Además, debe poseer y poner a disposición de los trabajadores las instrucciones, especificaciones y recomendaciones del fabricante o del proveedor del equipo a presión. La línea de mando a cargo se debe asegurar de que los equipos a presión, se utilizan de acuerdo con dichas instrucciones y especificaciones. La Administración de la faena minera debe disponer de los medios, planes y programas para la mantención de todos los equipos a presión que se utilicen, que garanticen su correcta operación, reduciendo el riesgo a un nivel aceptable, respecto a la integridad de los trabajadores, equipos a presión e instalaciones y deterioro del medio ambiente.
La Administración de la faena minera adoptará las medidas necesarias para que, mediante un mantenimiento adecuado, los equipos a presión se conserven durante todo el tiempo de utilización, en condiciones de seguridad.
La Administración de la faena minera adoptará las medidas necesarias para que aquellos equipos a presión, cuya seguridad dependa de sus condiciones de instalación, se sometan a una compro-bación inicial, después de su instalación y antes de la puesta en marcha por primera vez, y a una nueva comprobación después de cada montaje en un nuevo lugar o emplazamiento, con objeto de asegurar la correcta instalación y el buen funcionamiento del equipo a presión.
Se deberá realizar inspecciones y comprobaciones de los equipos a presión, cada vez que se produzcan sucesos o eventos tales como, transformaciones, accidentes, incidentes, sismos o falta prolongada de uso, que puedan tener consecuencias y amenazas para la seguridad de las personas. Las inspecciones y controles serán efectuados por personal calificado competente.
Los resultados de las comprobaciones e inspecciones deben documentarse y ser conservados en archivos y registros.
Los requisitos y condiciones de las comprobaciones e inspecciones de los equipos a presión, se ajustarán a lo dispuesto en la normativa o código específico que les sea de aplicación.
Capacitación e Información de los Riesgos Operacionales Asociados a los Equipos y Apa-ratos a Presión.
La Administración de la faena minera, debe garantizar que los trabajadores reciban una capacita-ción e informacapacita-ción adecuadas sobre los riesgos potenciales derivados de la utilizacapacita-ción de los equipos a presión, así como de las medidas de prevención y protección para prevenir o reducir los riesgos a un nivel seguridad aceptable.
La Administración de la faena donde estén las instalaciones de aire comprimido, debe disponer de manuales que contengan procedimientos actualizados anualmente para efectuar la operación, inspección y mantención de dichas instalaciones, para enfrentar eventuales emergencias locales en ellas.
Todo el personal encargado de la operación, inspección, mantención y emergencias de las instalacio-nes de aire comprimido, debe conocer y estar entrenado en la ejecución de estos procedimientos. La información suministrada preferentemente por escrito, deberá contener, como mínimo, las indi-caciones relativas a:
a) Las condiciones y forma correcta de utilización de los equipos a presión, teniendo en cuenta las instrucciones del fabricante, así como las situaciones o formas de utilización anormales y peligrosas que puedan preverse.
b) Las conclusiones que, en su caso, se puedan obtener de la experiencia y buenas prácticas adquiridas en la utilización de los equipos a presión.
c) Cualquiera otra información de utilidad preventiva.
La información y las instrucciones escritas deben estar también a disposición de supervisores y línea de mando, como responsables de su difusión y de la comprobación de su cumplimiento. Todos los equipos a presión, compresores y estanques acumuladores sometidos a presión o recipientes destinados a contener aire bajo presión, deben tener sus especificaciones técnicas y de funcionamiento en idioma español.
El personal que trabaje en las instalaciones de aire comprimido deberá estar capacitado para adoptar las medidas necesarias en caso de incendio o siniestro, como asimismo, conocer la ubicación de los elementos de protección contra incendios que corresponda utilizar.
4.2 Responsabilidades de los Trabajadores.- Es obligación de cada trabajador respetar y cumplir
todos los reglamentos, normas, reglas de seguridad y de prevención de riesgos y operacionales que le conciernen directamente o afecten su conducta, prescritas en los Reglamentos Internos Específicos de Operaciones Críticas de Minería y en las normas internas de seguridad y preven-ción de riesgos, o que se impartan como instrucciones.
Sin perjuicio de las mantenciones y/o revisiones a equipos a presión frecuentes o periódicas reali-zadas por personal especialista, es obligación de todo trabajador verificar, al inicio de su jornada de trabajo, el buen funcionamiento de los equipos o aparatos a presión y de los elementos de control con que deba efectuar su labor, y también verificará el buen estado de las estructuras, el orden y limpieza del lugar de trabajo.
Si el trabajador detecta fallas, defectos, o deterioro en los equipos a presión y en los sistemas de aire comprimido, debe informar de inmediato a su jefatura o línea de mando, sin perjuicio de las medidas que pueda tomar, de acuerdo a lo que él esté autorizado.
Es obligación de cada trabajador expuesto a los equipos a presión, conocer los riesgos de acci-dentes y sobre las medidas de prevención para prevenir los riesgos operacionales asociados.
4.3 Responsabilidad del Fabricante o Proveedor del Equipo a Presión (compresores, estan-ques acumuladores de aire, etc.).
a) Debe entregar la información técnica necesaria sobre la instalación, operación, mantenimien-to, inspección, pruebas y otros datos de importancia para la operación correcta del equipo.
b) Debe proporcionar capacitación sobre la correcta operación del equipo, manuales de opera-ción y toda la informaopera-ción que proceda.
c) Cuando se comercialice un equipo a presión, el fabricante adjuntará la siguiente documenta-ción:
1. Instrucciones de funcionamiento con toda la información necesaria útil para la seguri-dad sobre:
• El montaje, incluidas las uniones. • La puesta en servicio.
• El uso.
• El mantenimiento, con los controles por el usuario.
d) Documentación técnica, con planos y esquemas necesarios para su correcta comprensión. e) En el caso de que sean conocidos, informar de los peligros y riesgos por utilización errónea
del equipo a presión.
5.
Estanques Acumuladores de Aire – Requisitos y Normas Generales
Los estanques acumuladores de aire comprimido, reglamentados como recipientes a presión, deben cumplir los siguientes requisitos de seguridad:
a) Serán diseñados de tal modo que resistan las presiones máximas a que se expondrán los circuitos en operación.
b) Los equipos a presión serán diseñados, fabricados, controlados y, cuando proceda, montados e instalados de tal modo, que se garantice la seguridad de los mismos, si se ponen en servicio de conformidad con las instrucciones del fabricante.
c) En caso que se conozca o se pueda prever la posibilidad de un uso indebido, se diseñará el equipo a presión para impedir los riesgos derivados de dicho uso o, si esto no fuera posible, se deberá indicar de manera apropiada que el equipo a presión no se debe utilizar de ese modo.
d) Para el dimensionamiento de estos equipos se tendrá en cuenta el desgaste de las envolturas y tapas por corrosión, erosión o electrólisis.
e) Llevarán placa de identificación donde figurará nombre del fabricante, número y año de fabricación, presión máxima admisible de trabajo y diseño, presión de prueba, número de serie, volumen en litros, y el nombre de la norma de diseño y construcción aplicable.
f) La instalación del estanque acumulador se efectuará a una distancia mínima de 0,60 m de todo muro o pared medianera, y de modo tal que no ponga en riesgo la integridad del personal por rotura o explosión.
de seguridad:
1. Estarán provistos de aberturas adecuadas para la inspección y limpieza interior. Los estan-ques acumuladores de 800 mm de diámetro y mayores, llevarán una abertura de inspección del tipo “Entrada de Hombre” de forma oval, para facilitar la inspección interior.
2. Cuando dos o más estanques acumuladores de aire comprimido se alimenten por un solo equipo compresor, la tubería que va al primer tanque estará provista de válvula de cierre con válvula de seguridad, entre el compresor y la válvula de cierre.
3. Los tanques de aire comprimido se limpiarán periódicamente (para eliminar aceite, carbón, etc.) y, diariamente, por las purgas y automáticos con válvulas para eliminar la suciedad, la humedad y el aceite acumulado en el fondo.
4. Todo estanque acumulador de aire se debe instalar sobre bases bien diseñadas y adecua-das, dejando espacio amplio a su alrededor y dotándolo de dispositivos y elementos de protección, de tal manera que ofrezca el máximo de seguridad para las personas.
5. No se podrá utilizar como estanque de aire comprimido, ningún recipiente o estanque a presión que no haya sido construido y reglamentado para tales fines.
6. Se prohíbe introducir petróleo, gasolina u otro solvente volátil en el interior de un cilindro, recipiente o estanque acumulador de aire, o tubería de aire, o usar dichos solventes para lavar el cárter de un compresor.
7. El usuario de un recipiente o estanque acumulador de aire comprimido, debe informar al fabricante sus requisitos operativos (presión y temperatura), tipo y características de fluido, (aire comprimido), capacidad volumétrica, forma de sustentación, limitaciones dimensionales del lugar de emplazamiento y cualquier otra característica particular que deba ser considera-da. Si se cuenta con un anteproyecto previo, podrá incluir también la especificación del material constructivo, tipo de cabezales del estanque o depósito, accesorios operativos y de inspección, nivel de control de soldaduras, terminación superficial, tolerancia por corrosión y otras especificaciones de requerimiento.
8. El fabricante siempre debe tratar de seleccionar materiales que puedan ser calificables bajo el Código ASME. Deberá, además, detallar el tipo y forma constructiva de los cabezales, las características y dimensiones requeridas para los accesorios soldados y toda otra informa-ción que pueda resultar necesaria.
9. El fabricante es el único responsable del cumplimiento de todos los requisitos establecidos por el Código o Norma de Diseño, Fabricación y Selección de Materiales. Previo a la cotiza-ción, deberá verificar la viabilidad de todos los requerimientos solicitados, determinar el pro-cedimiento y forma de realizar las soldaduras, la inspección considerada para las mismas, definir la tolerancia por corrosión aconsejable, calcular todos los espesores requeridos por las partes a presión para las condiciones de servicio y, finalmente, constatar la disponibilidad en el mercado de los materiales que se prevé utilizar en la construcción del estanque acumu-lador de aire.
10. Cuando el usuario suministre la ingeniería básica, especificando los espesores requeridos, el fabricante se limitará a verificar que los espesores de cálculo, adicionada la tolerancia por
corrosión, no superen los valores solicitados, ya que ésta es una responsabilidad de la que nunca podrá ser eximido, aunque los cálculos hayan sido entregados por el usuario. Acordada la provisión del recipiente y previo al inicio de su construcción, el fabricante deberá presentar al usuario la documentación siguiente:
Planilla de Datos Básicos de Diseño:
• Plano constructivo.
• Memorias de cálculo de la envolvente, cabezales y, demás, componentes que en cada caso corresponda incluir.
• Lista de materiales.
• Planilla de calificación del(los) procedimiento(s) de soldadura, avalados por un Inspec-tor Nivelado.
• Certificado de Calificación de Habilidad de los soldadores / operadores.
• Programa de Fabricación y Plan de Inspecciones previsto para el control de fabricación. • Certificado de Fabricación de las chapas o en su defecto, de un laboratorio reconocido
que certifique por los análisis físicos y químicos, la calidad de la chapa a utilizar. • Documentación requerida para que, junto con los respaldos del control de fabricación,
permita tramitar la aprobación del recipiente ante un organismo de certificación que corresponda, según los requerimientos.
Acumulación y Distribución del Aire Comprimido
• Los estanques acumuladores de aire comprimido se diseñan para responder a las ne-cesidades de presión y volumen, propias del consumo de la red de aire, considerando los factores de rendimiento específicos de cada aplicación y optimizando la distribución de aire al sistema.
• Toda instalación de aire comprimido dispone de un depósito acumulador de aire a pre-sión, entre el compresor y la red de distribución en el que almacena aire a presión en espera de su utilización. Recibe el nombre de depósito de aire o estanque acumulador de aire, que es el elemento principal de almacenamiento de aire a presión situado cerca de los componentes o generadores de aire a presión.
El depósito acumulador de aire cumple varias funciones en la red de abastecimiento: – En caso de fallar la energía eléctrica, o bien con objeto de evitar los arranques
frecuentes del motor del compresor, los depósitos deben acumular gran cantidad de aire a presión capaz de mantener durante un cierto tiempo en marcha los equipos neumáticos.
Las funciones principales del depósito son:
acumulación de energía (aire) para afrontar demandas punta elevadas de caudal y de consumo, que superen la capacidad del compresor, sin que se provoquen caídas de presión, es decir, es una reserva de aire a presión cuando la demanda de aire sea superior a la capacidad de producción de aire comprimido del compresor.
2. Ayuda a enfriar el aire. Contribuir al enfriamiento del aire comprimido y la disminución de su velocidad, actuando así como separador de condensado y aceite provenientes del compresor.
3. Estabilizar las fluctuaciones de presión (ayudar al compresor). Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida el aire (ondas de presión) originadas en los compresores, principalmente en los compresores alternativos.
4. Permitir la regulación del compresor, compensando las diferencias entre el caudal de aire generado y el consumido, los cuales normalmente trabajan con regímenes diferentes.
5. Adaptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red. 6. Retener impurezas (tiempo de retención largo).
7. Retener el agua condensada (toma de purga). Debido a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua. Para ello, deben ser instalados en zonas protegidas del sol y perfectamente ventiladas. En el fondo de los depósitos, se montan también llaves de purga, que en forma manual o automática evacúan el agua de condensación producida en su interior.
8. Almacenar el aire comprimido (reserva) que amortiguan el consumo, evitan grandes secciones de tuberías y reducen el número de arranques del com-presor.
Capacidad del Estanque Acumulador de Aire Comprimido
La capacidad del depósito de aire comprimido está determinada por el caudal del compresor. Sin embargo, el sistema de descarga del compresor es, frecuentemente, el factor determi-nante para calcular el límite inferior de la capacidad del depósito. Si funciona a intervalos muy frecuentes se descargan rápidamente y, por otro lado, resultarán variaciones de carga dema-siado frecuentes en la instalación eléctrica. Por lo tanto, la capacidad del depósito está determinada según el tipo de regulación.
El tamaño del depósito principal depende de la capacidad del compresor y del consumo general en la Planta. Tanto la capacidad del compresor como la del depósito, deben ser calculadas con cierta generosidad para poder abastecer posibles ampliaciones en cuanto a equipos y máquinas neumáticas se refiere. Este grado de generosidad debe ser más acen-tuado en el depósito, ya que con un depósito mayor, y si se cuidan las fugas de las tuberías, el compresor funcionará con menor frecuencia.
Los Acumuladores Intermedios
Son pequeños depósitos de aire a presión instalados en la red general y que cumplen una función similar a la del depósito principal. Instalados en la zona de los consumidores, ayudan a compensar las fluctuaciones de presión de los actuadores neumáticos, a la vez que garantizan una cierta reserva de aire y sirven también como elementos separadores de humedad del mismo.
Capacidad del Estanque o Depósito Acumulador de Aire
La capacidad del estanque o depósito acumulador dependerá de las características de la demanda de aire en la red. Esta puede ser: constante, intermitente e instantánea; dependerá del sistema de regulación que tenga el compresor. Esto determina el número máximo de maniobras horarias: normalmente 10 cuando es por marcha y parada, 60 o más cuando es por carga y vacío.
6.
Estanques Acumuladores de Aire – Requisitos de Diseño
Los estanques deben ser diseñados y construidos de acuerdo a prácticas reconocidas de ingeniería, utilizándose materiales compatibles con el aire (fluido almacenado), como es el acero soldado. Los estanques acumuladores se diseñan para responder a las necesidades de presión y volumen propias del consumo de la red de aire, considerando los factores de rendimiento específicos de cada aplicación y optimizando la distribución de aire al sistema.
Los equipos a presión (estanques acumuladores de aire o recipientes a presión, tuberías, accesorios de seguridad y accesorios a presión) deben ser diseñados correctamente, teniendo en cuenta todos los factores pertinentes, para garantizar la seguridad del equipo durante toda su vida prevista. Los factores son los siguientes:
Principios de Seguridad
El fabricante, para optar a las soluciones más adecuadas de diseño y fabricación y el correspondiente control de estanques acumuladores de aire, aplicará siempre los siguientes principios de seguridad por orden de importancia:
a) Eliminar o reducir los riesgos, tanto como sea razonablemente posible. b) Aplicar medidas de protección contra los riesgos que no pueden eliminarse.
c) Informar en su caso, a los usuarios de los riesgos residuales, indicando las medidas adecuadas para reducirlos durante el uso.
d) En caso que se conozca o se pueda prever usos indebidos e inseguros, se diseñarán los equipos para prevenir los mismos o, si esto no fuera posible, se indicará de manera apropiada que el equipo no se debe utilizar de ese modo.
d) Todos los elementos accesorios de los aparatos tales como tuberías, válvulas, manómetros, nive-les, etc., cualquiera que sea su posición, deben estar diseñados para las presiones máximas de servicio.
máximas de operación, posibilidades que se produzca vacío interior, las cargas debido al tránsito, sis-mos, vientos y los esfuerzos originados por los soportes y tuberías.
En la determinación de los espesores, debe considerarse, además, un margen por posible corrosión interior y exterior.
Mientras no se dicten normas nacionales aplicables al respecto, se considerará que los diseños de estanques se ajustan a prácticas reconocidas de ingeniería, si éstos se basan en normas extranjeras, como por ejemplo: Código ASME, Sección VIII, Divisiones 1 y 2 – Calderas y Recipientes a Presión, de diseño superior a 98 kPa (1Kgf/cm2).
La Sección VIII, División 1 y División 2 del Código ASME, son parte de los denominados Códigos de Construcción de ASME, que contienen todo lo concerniente a las especificaciones de diseño, la fabrica-ción y el correspondiente control. También hacen referencia a las fuentes de consulta sobre aspectos específicos tales como Materiales, Soldaduras y Ensayos no Destructivos, a los que se denomina Códigos de Referencia. Estos son: Sección II: Materiales; Sección V: Ensayos no Destructivos; Sec-ción IX: CalificaSec-ción de Soldaduras, aspectos que también deben ser cumplidos por los fabricantes en la medida que el Código de Construcción invoque determinado requerimiento y remita al Código de Referen-cia correspondiente. Si bien, en la mayoría de los casos, se diseña y fabrica bajo la Sección VIII, División 1, también se dispone de la División 2: Reglas Alternativas.
El Código o Norma ASME Sección VIII, División 2, permite el diseño por Análisis de Tensiones, resultan-do muy necesaria para el cálculo de grandes recipientes, espesores gruesos de pared, condiciones de servicio severas, etc.
a) El criterio de diseño utilizado por la Sección VIII, División 1, sobre Recipientes a Presión del Código ASME, establece que el espesor de la pared de un recipiente a presión, deberá ser tal, que las tensiones generadas por la presión, no deben exceder el valor de la tensión admisible del material. b) La tensión admisible a la tracción para cada material, resultará de dividir por 3,5 a la tensión de
rotura de ese material, a la temperatura de diseño.
c) No obstante que los valores de tensión de rotura que figuren en los certificados de fabricación o que resulten de ensayos posteriores, tengan valores por sobre el valor que para ese material y esa temperatura se establece en la Sección II, éste último valor, a partir del cual se tomará la tensión admisible a utilizar en el cálculo.
d) La presión de trabajo permitida, estará limitada por la envolvente o los cabezales, y no por partes menores.
e) Los recipientes cubiertos por la Sección VIII, División 1, serán diseñados para las más severas condiciones coincidentes de presión y temperatura, previstas para las condiciones normales de operación que le son requeridas. Consecuentemente, la presión de diseño será la presión máxima de trabajo admitida por el recipiente o estanque, sin que se supere la tensión admisible del material en el punto más comprometido.
f) Los recipientes o estanques sometidos a presión, deberán ser diseñados para poder soportar las tensiones debidas a las cargas ejercidas por la presión interna (interior) o externa (exterior), el peso del recipiente lleno de líquido y toda otra solicitación que agregue tensiones sobre las partes que lo componen.
g) En el caso de estanques horizontales con longitud considerable y con 2 cunas de apoyo, además del peso propio y de elementos interiores, deben ser calculadas las solicitaciones generadas en los apoyos y en el centro de la luz por el peso del líquido durante la realización de la Prueba Hidráulica, los que suman esfuerzos de tracción en esas zonas que son las más comprometidas. h) En los recipientes cilíndricos verticales de altura considerable, también deberán ser verificadas las tensiones que provocan, además de la presión, otros factores tales como cargas excéntricas, la acción del viento, las cargas debido al tráfico y las cargas sísmicas por terremotos. Asimismo, deben ser considerados el efecto de la temperatura si fuera el caso, la posibilidad de cargas de impacto, etc. El análisis debe concentrarse en la verificación de la condición más desfavorable, provocada por su efecto combinado.
i) Los equipos a presión deben ser diseñados considerándose las fuerzas y los momentos de reac-ción derivados de los soportes, los dispositivos de montaje, las tuberías, etc.
j) Los estanques o recipientes acumuladores de aire (equipos a presión) deben ser diseñados tenién-dose en cuenta la corrosión, la erosión, la fatiga, etc.
k) Las distintas cargas que pueden concurrir al mismo tiempo, deberán ser consideradas, teniéndose en cuenta la probabilidad de un incidente o suceso simultáneo.
En general, se acepta que los estanques o recipientes verticales de altura considerable, deben diseñar-se con espesores variables, de tal manera, que bajo las condiciones de operación normales, admitan una deflexión no mayor de 6” por cada 100 pies de altura, bajo la velocidad máxima del viento considera-da para el diseño.
Tolerancia por Corrosión
Las superficies interiores de un recipiente, al estar en contacto con el fluido a presión (aire), pueden estar expuestas a sufrir la pérdida de espesor, por efecto de la corrosión.
El código ASME no permite que el espesor mínimo de la envolvente y de los cabezales (luego de conformados) de un estanque o recipiente a presión, sea menor a 1/16” (1,59 mm), excluida la tolerancia por corrosión; en todos los casos en los que se considere que ésta pudiera aparecer, se debe sumar un sobre espesor adicional al de cálculo. Está establecido como recomendable, adicionar un valor del orden de 1/ 16”, con lo cual, el espesor mínimo, no debería ser menor de 1/8” (3,17 mm).
En el caso de recipientes para aire comprimido, el espesor mínimo de la envolvente y de los cabezales, luego de conformados, del recipiente a presión será de 3/32” (2,38 mm) y previéndose corrosión, no debería ser menor de 5/32” (3,97 mm).
Será responsabilidad del diseñador, establecer en función del fluido (aire) y del servicio, el valor que resulte apropiado para permitir una vida útil razonable. Excepto en casos especiales, los recipientes a presión deberán ser diseñados para una vida útil no menor de 15 años de operación continua. Esto es un límite temporal válido siempre y cuando el espesor se mantenga por sobre el mínimo admisible por cálculo; cuando el valor medido resulte menor a ese mínimo, la vida útil del estanque o recipiente para operar a la presión para la que ha sido diseñado ha concluido, cualquiera sea el tiempo transcurrido desde su puesta en servicio.
Como el avance real de una posible corrosión puede responder a factores que no hayan sido previstos para no correr riesgos, el Código ASME exige la realización del control periódicos de espesores. Por lo indicado anteriormente, y con el propósito de posibilitar el control periódico, los recipientes deberán
contar con aberturas de inspección. El Código ASME establece que los recipientes con diámetro interior de hasta 36”, deberán contar con una abertura del tipo “Entrada de Mano” ó 2 cuplas de 2”.
Los diámetros mayores de 36” siempre deberán contar con una abertura de inspección boca de
hom-bre, con un diámetro mayor o igual a 16”. Lo aconsejable es utilizar 18 ó 20”. Cuando exista seguridad
de que el fluido no es corrosivo, la boca de hombre podrá ser obviada.
Los estanques acumuladores de aire (recipientes a presión) deberán diseñarse para resistir las cargas correspondientes al uso previsto, como asimismo, para otras condiciones de funcionamiento, razonable-mente previsibles. En particular se tendrán en cuenta los siguientes factores:
a) La presión exterior y la presión interior.
b) La temperatura ambiente y la temperatura de servicio.
c) La presión estática y la masa de la sustancia contenidos en condiciones de funcionamiento y de prueba.
d) Las cargas debido al tránsito, al viento y a los terremotos o sismos.
e) Las fuerzas y los momentos de reacción derivados de los soportes, los dispositivos de montaje, las tuberías, etc.
f) La corrosión y la erosión, la fatiga, etc. g) La descomposición de los fluidos inestables.
h) Las distintas cargas que puedan concurrir al mismo tiempo, deberán ser consideradas, teniendo en cuenta la probabilidad de su ocurrencia simultánea.
Se deben analizar todos los factores que pueden afectar a la resistencia del recipiente, y una vez considerados, se define el espesor que permita utilizar el equipo de forma segura.
Cálculos Justificativos
El cálculo mecánico de un estanque o recipiente consiste básicamente en la determinación de los espesores de las diferentes partes que lo forman, tomando como datos de partida la forma del equipo, sus dimensiones, el material utilizado, las condiciones de presión, temperatura, las cargas debidas al viento y terremoto, peso específico del fluido (aire) y la reglamentación, código o norma que debe cumplir el diseño del estanque o recipiente.
Nota.- Una de las normas más utilizadas, referida en esta Norma Interna NEO, es el Código Americano ASME, que en su
Sección VIII, División 1, y Sección VIII, División 2, indica los métodos de cálculo, así como los requisitos mínimos exigidos a los materiales, detalles constructivos y pruebas que deben satisfacer los equipos a presión. Aún, solapándose los campos de aplicación de ambas divisiones, en la práctica la División 1 se utiliza para el diseño y construcción de equipos sometidos al vacío, baja, media y alta presiones; la División 2 se reserva a los equipos de alta y muy alta presiones.
Actualmente ASME de EE.UU., es una de las sociedades de mayor prestigio mundial en temas relacionados con el desarrollo tecnológico, educación e investigación de equipos a presión.
En España, todos los recipientes sometidos a presión están regulados por el “Reglamento de Aparatos a Presión” (RAP), complementado con las Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC) referente a las instalaciones de tratamiento y almace-namiento de aire comprimido, que les son aplicables.
Medios de Inspección
a) Los estanques o recipientes acumuladores de aire comprimido (equipos a presión) deberán dise-ñarse de tal manera, que puedan realizarse todas las inspecciones necesarias para su seguridad. b) Se preverán medios para determinar el estado interior del equipo a presión cuando ello sea necesa-rio para asegurar la seguridad permanente del equipo, tales que permitan el acceso físico al intenecesa-rior del estanque o recipiente, para poder realizar las inspecciones adecuadas de forma segura y ergonómica.
c) Podrán utilizarse otros medios que aseguren que el equipo a presión reúne todos los requisitos de seguridad, cuando:
1. Este sea demasiado pequeño para poder acceder físicamente a su interior. 2. La apertura del estanque acumulador pueda afectar negativamente al interior.
7.
Estanques Acumuladores de Aire Comprimido – Requisitos de Construcción o
Fabri-cación.
Todo estanque o recipiente acumulador de aire destinado a contener fluido bajo presión, deberá ser construido con materiales de resistencia especificada para ello.
Se prohíbe estrictamente el uso de estanques acumuladores, o recipientes a presión construidos de materiales no apropiados y no recomendados por las normas o códigos vigentes aplicables, respecto a la selección de materiales, o que se encuentren visiblemente dañados.
Construcción del Estanque Acumulador de Aire
La construcción del estanque acumulador de aire deberá ser horizontal o vertical, prefiriéndose el depó-sito o estanque vertical, por el menor espacio ocupado. El depódepó-sito deberá ubicarse en un lugar fresco y seco, ventilado, lo más cercano posible del compresor, preferentemente fuera del edificio, donde pueda disipar parte del calor producido en la compresión.
El depósito debe ser anclado firmemente al piso para evitar vibraciones debidas a las pulsaciones de aire.
El estanque o depósito acumulador de aire suele ser cilíndrico y está fabricado en chapa de acero. Los accesorios mínimos que el acumulador de aire debe incluir, son:
a) Válvula de seguridad o válvula limitadora de presión. b) Manómetro.
c) Termómetro.
d) Grifo de purga o purgador. e) Boca de inspección o de control.
f) Abertura para limpieza.
g) Válvula de cierre para aislar el depósito de la red de distribución.
El tamaño del depósito o estanque acumulador de aire, estará en relación con el caudal y la presión del circuito al que esté conectado.
El aire que entra al depósito se empieza a refrigerar, por lo que se desprende una buena parte de la humedad que contiene el aire en forma de agua. Esta agua será eliminada por el purgador.
La válvula limitadora de presión o válvula de seguridad, permite el escape del aire almacenado en caso de superarse la presión máxima a que está tarada, presión a la cual se abre evitando así posibles explosio-nes.
La válvula de seguridad debe ser regulada a no más de un 10% por encima de la presión de trabajo, y deberá poder descargar el total del caudal generado por el compresor. Deberá contar, además, con un dispositivo de accionamiento manual para poder probar periódicamente su funcionamiento.
Cuando el estanque acumulador de aire se instala en el exterior y existe peligro de temperatura de 0 ºC, el manómetro y la válvula de seguridad, deben conectarse con tuberías para ubicarlos en el interior. Estas tuberías deben tener una pendiente hacia el depósito para que sean autodrenantes.
Nunca se debe instalar válvulas de bloqueo entre el depósito y la válvula de seguridad, por cuanto está prohibido.
a) Alcance del Suministro.- Es criterio generalizado entre los usuarios de recipientes a presión que
conocen y exigen la aplicación de normas internacionales, incluir en su requerimiento el alcance siguiente:
1. Recipiente completo construido conforme a las especificaciones técnicas particulares y ge-nerales incluidas en la documentación del pedido de cotización, más aquéllas cuya definición han sido asignadas al proveedor, todo lo cuál constará en la oferta de éste y será aceptada por el usuario por medio de la correspondiente orden.
2. El suministro, como mínimo, alcanza hasta los elementos de conexión externa vinculados por soldadura al recipiente, tal como son las conexiones bridadas y roscadas.
3. Bocas de inspección o de control, tales como “entrada de hombre”, “entrada de mano” y cualquier otro tipo de abertura para esas finalidades. En todos los casos, se entiende con las correspondientes tapas ciegas, juntas y bulonería.
4. Aditamentos externos requeridos para la sustentación del recipiente, tales como cunas, patas, faldones bridados, etc.
5. Aditamentos internos indicados en planos como soldados directamente al interior de la envol-vente.
6. Elementos necesarios para el transporte y movimientos, tales como argollas o cáncamos de izaje, rigidizadores, etc.