A continuación de parte de Parker División de instrumentación presentamos guía para la correcta selección de tubos para instrumentación, aspecto muy importante para la medición y el control de procesos.
Descripción general
Siempre haga coincidir los materiales: por ejemplo, la tubería de acero inoxidable debe usarse solo con accesorios SS. La única excepción a esta regla son los tubos de cobre con accesorios de latón. La mezcla de materiales puede causar corrosión galvánica.
Corrosión galvánica (electroquímica)
Todos los metales tienen un potencial eléctrico relativo específico. Cuando metales diferentes entran en contacto en presencia de humedad (electrolito), una corriente eléctrica de baja energía fluye del metal que tiene el mayor potencial al metal que tiene el menor potencial. El resultado de esta acción galvánica es la corrosión del metal de mayor potencial (más anódico).
Seleccione la dureza adecuada del tubo: Recuerde que los racores de tubo de instrumentación están diseñados para funcionar dentro de rangos de dureza específicos. Rb 90 máx. para SS, se recomienda Rb 80.
Seleccione el grosor de pared de la tubería adecuado: Es necesario un grosor de pared adecuado para adaptarse a los factores de seguridad aceptados en relación con las presiones de trabajo deseadas. Para obtener más información sobre los elementos 2 y 3, consulte la “Guía de selección de tubos de instrumentación” que se muestra a continuación.
Acabado de la superficie de la tubería: seleccione siempre la tubería sin marcas visibles ni rayones en la superficie. Si es posible, corte las secciones no deseadas. Estos rayones “profundos” pueden causar fugas cuando se intenta sellar gases de baja densidad como argón, nitrógeno o helio.
Guía de selección de tubos para instrumentación
Los racores para tubos de instrumentación son diseñado para funcionar en una amplia variedad de aplicaciones que exigen lo último en rendimiento del producto. Aunque los racores de tubo han diseñado y fabricado para proporcionar este nivel de fiabilidad de forma constante, la integridad de ningún sistema está completa sin tener en cuenta el enlace crítico, la tubería.
Este artículo tiene por objeto ayudar al diseñador a seleccionar y pedir correctamente tubos de calidad. Creemos que la selección e instalación adecuada de los tubos son ingredientes clave para construir sistemas de tuberías confiables y libres de fugas.
No se recomienda el uso de metales diferentes al armar un sistema de conexión de tubería/accesorios.
Lo anterior representa los potenciales de corrosión de los materiales en el agua de mar que fluye a una temperatura en el rango de 10 °C a 26 °C. Los símbolos sombreados indican los potenciales exhibidos por los aceros inoxidables en pozos o grietas.
Criterios generales de selección
La consideración más importante en la selección de la tubería adecuada para cualquier aplicación es la compatibilidad del material de la tubería con el medio que se va a contener. La Tabla 4 enumera los materiales comunes y su aplicación general asociada. La Tabla 4 también enumera la temperatura de funcionamiento máxima y mínima para los diversos materiales de tubería.
Además, los accesorios de instrumentación son diseñados para funcionar con materiales similares. Los accesorios de acero inoxidable deben usarse solo con tubería de acero inoxidable, los accesorios de aluminio con tubería de aluminio, etc. Se desaconseja enfáticamente la práctica de mezclar materiales. La única excepción son los accesorios de latón con tubería de cobre.
Materiales diferentes en contacto pueden ser susceptibles a la corrosión galvánica. Además, diferentes materiales tienen diferentes niveles de dureza y pueden afectar negativamente la capacidad de los accesorios para sellar la tubería.
- Para temperaturas de funcionamiento superiores a 425 °C (800 °F), se debe tener en cuenta el medio. Los aceros inoxidables de la serie 300 son susceptibles a la precipitación de carburos, lo que puede provocar corrosión intergranular a temperaturas elevadas.
- Se deben considerar las clasificaciones de temperatura máximas si los accesorios y/o la tubería están revestidos o enchapados. todas las clasificaciones de temperatura se basan en las temperaturas según ASME B31.3 Código de tuberías para plantas químicas y refinerías de petróleo, edición de 1999. La información listada en la Tabla 4 es de alcance general.
Servicio de Gas
Se debe tener especial cuidado al seleccionar la tubería para el servicio de gas. Para lograr un sello hermético al gas, las férrulas en los accesorios de los instrumentos deben sellar cualquier imperfección de la superficie. Esto se logra mediante casquillos que penetran en la superficie de la tubería. La penetración solo se puede lograr si la tubería proporciona resistencia radial y si el material de la tubería es más suave que las férulas.
Los tubos de paredes gruesas ayudan a proporcionar resistencia. Las tablas 5 a 10 indican el espesor de pared mínimo aceptable para varios materiales en servicio de gas. Las clasificaciones en blanco indican una combinación de diámetro y espesor de pared que son adecuadas para el servicio de gas.
La dureza de tubería aceptable para aplicaciones generales se enumera en la Tabla 12. Estos valores son los máximos permitidos por ASTM. Para el servicio de gas, se pueden obtener mejores resultados usando tubería muy por debajo de esta dureza máxima. Por ejemplo, una dureza deseable de 80 Rb es adecuada para acero inoxidable. El máximo permitido por ASTM es 90 Rb.
Presión del sistema
La presión de funcionamiento del sistema es otro factor importante para determinar el tipo y, lo que es más importante, el tamaño de la tubería que se utilizará. En general, las instalaciones de alta presión requieren materiales resistentes como el acero o el acero inoxidable. Se pueden usar tubos más blandos de paredes gruesas, como el cobre, si existe compatibilidad química con el medio.
Los tubos de paredes gruesas ayudan a proporcionar resistencia. Las tablas 5 a 10 indican el espesor de pared mínimo aceptable para varios materiales en servicio de gas. Las clasificaciones en blanco indican una combinación de diámetro y espesor de pared que son adecuadas para el servicio de gas.
Sin embargo, la mayor resistencia del acero o del acero inoxidable permite el uso de tubos más delgados sin reducir la clasificación final del sistema. En cualquier caso, los conjuntos de racores de tubo nunca deben presurizarse más allá de la presión de trabajo recomendada.
Las siguientes tablas (5 a 10) enumeran por material el máximo
presión de trabajo sugerida de varios tamaños de tubería. Los diámetros de tubería y espesores de pared aceptables son aquellos para los que se indica una clasificación. Las combinaciones que no tienen una clasificación de presión no se recomiendan para usar con accesorios de instrumentos.
*Notas para las tablas 5 a 10:
- Todas las presiones de trabajo han sido calculadas utilizando los niveles de tensión máximos permitidos de acuerdo con ASME/ANSI B31.3, Tuberías de plantas químicas y refinerías de petróleo o ASME/ANSI B31.1 Tuberías de energía.
- Todos los cálculos se basan en el diámetro exterior máximo y el espesor de pared mínimo.
- Todas las presiones de trabajo están a temperatura ambiente (72°F).
Temperatura del sistema
La temperatura de operación es otro factor para determinar el
material de tubería Los tubos de cobre y aluminio son adecuados para medios de baja temperatura. Los tubos de acero inoxidable y acero al carbono son adecuados para temperaturas medias más altas. Se recomiendan aleaciones especiales como la aleación 600 para temperaturas extremadamente altas (consulte la Tabla 4).
La Tabla 11 enumera los factores de reducción que deben aplicarse a las presiones de trabajo enumeradas en las Tablas 5 a 10 para condiciones de temperatura elevada. Simplemente ubique el factor correcto en la Tabla 11 y multiplíquelo por el valor apropiado en las Tablas 5 a 10 para presión de trabajo a temperatura elevada.
Ejemplo: la tubería de acero inoxidable 316 sin soldadura de 1/2″ x 0,49 de pared tiene una presión de trabajo de 3700 psi a temperatura ambiente. Si el sistema operara a 800 °F (425 °C), se aplicaría un factor del 80 % o (0,80) (consulte la Tabla 11 anterior) y la presión del sistema “a temperatura” sería de 3700 PSI x 0,80 = 2960 PSI.
Directrices para pedidos de tubos
Los tubos para usar con los racores de instrumentación se deben pedir con cuidado para garantizar la calidad adecuada para un buen rendimiento. Cada orden de compra debe especificar el diámetro exterior nominal del material y el espesor de la pared. Ordenar según las especificaciones de ASTM asegura que la tubería estará dimensional, física y químicamente dentro de límites estrictos. Además, el usuario puede agregar requisitos más estrictos. Todos los tubos deben pedirse libres de rayones y aptos para doblarse.
Una orden de compra que cumpla con los criterios anteriores se leería de la siguiente manera: “1/2 x 0,049 de acero inoxidable 316, sin costura o soldado y reestirado según ASTM A-249. Totalmente recocido, 80 Rb o menos. Debe ser adecuado para doblar; los rasguños superficiales y las imperfecciones (costuras de soldadura incompletas) no están permitidas”.
La Tabla 12 enumera la información de pedido específica para cada material.
Especificaciones de tubería ASTM Diámetro exterior/Grosor de pared
Es importante entender que ambos de los anteriores pueden afectar la capacidad de la(s) férula(s) para sellar la tubería. Recomendamos pedir tubos fabricados con el lado positivo (+) de la tolerancia del diámetro exterior. Las variaciones del espesor de la pared pueden afectar las clasificaciones de presión y las características de flujo.
Las siguientes tablas deben explicar las variaciones permitidas:
- Tabla 13: Variaciones permitidas en el diámetro exterior (1)
- Tabla 14: Variaciones permitidas en el espesor de pared
- Tabla 15: Variaciones permitidas en el espesor de pared para ASTM B68 y ASTM B75
Especificaciones dimensionales de ASTM para tubería
Autor: ABSISA
