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REPUBLICA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL
EVALUACION DE D IFERENTES T IPOS DE REVESTIMIENTOS UTIL IZADOS PARA LA PROTECCION DE TUBERIAS DE ACERO
Trabajo Especial de Grado para optar por el titulo de Ingeniero Civil
Autor: Casas Chianta, Vinicio Alberto C.I: 14.525.084
Tutor: Cadenas V., Ramón E. C.I: 1.691.923
Maracaibo, septiembre de 2005
DERECHOS RESERVADOS
REPUBLICA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL
EVALUACION DE D IFERENTES T IPOS DE REVESTIMIENTOS UTIL IZADOS PARA LA PROTECCION DE TUBERIAS DE ACERO
Trabajo Especial de Grado para optar por el titulo de Ingeniero Civil
Autor: Casas Chianta, Vinicio Alberto C.I: 14.525.084
Tutor: Cadenas V., Ramón E. C.I: 1.691.923
Maracaibo, septiembre de 2005 REPUBLICA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
DERECHOS RESERVADOS
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL
EVALUACION DE DIFERENTES TIPOS DE REVESTIMIENTOS UTILIZADOS PARA LA PROTECCION
DE TUBERIAS DE ACERO Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad Rafael Urdaneta, para optar al título de Ingeniero Civil, por:
Casas Chianta, Vinicio Alberto C.I: 14.525.084
Maracaibo, septiembre de 2005
DERECHOS RESERVADOS
INTRODUCCION
DERECHOS RESERVADOS
INTRODUCCION
Durante muchos años en el país, la corrosión ha
originado elevados costos en el mantenimiento de tuberías de
acero destinadas al transporte de agua, gas, petróleo, aceite,
etc. Actualmente la solución más adecuada para minimizar
estos aspectos es la protección de las tuberías mediante
revestimientos.
Se ha pensado en ampliar los conocimientos de
profesionales, estudiantes, inspectores y otras personas afines
a esta actividad, en relación a la protección de tuberías de
acero como propósito de la siguiente investigación; en este
sentido se determina que la vía mas conveniente para ello fue
establecer una Tesis de Grado que se refiera a los diferentes
tipos de revestimiento que se aplican y que se utilizan en el
país.
DERECHOS RESERVADOS
En virtud de lo anterior, este trabajo pretende
suministrar información de carácter técnico sobre protección o
revestimiento de tuberías de acero de diferentes diámetros,
con la finalidad de explicar la necesidad de aplicarle a las
tuberías una protección adecuada contra los agentes oxidantes
y destructivos.
DERECHOS RESERVADOS
DEDICATORIA
A Dios, por ser la luz que ilumina y guía mi camino.
A mis Padres, Vinicio y Carmelina, que con su esfuerzo y
amor incondicional me ayudaron a lograr esta gran meta de mi
vida.
A mis hermanos, Alejandro y Melina.
A mi novia, Astrid.
I
DERECHOS RESERVADOS
AGRADECIMIENTO
Expreso mi agradecimiento a las siguientes personas y
empresas, que sin su orientación y ayuda no hubiese sido posible la
realización de este Trabajo.
Profesor asesor: Ing. Ramón Cadenas.
Ing. Tiziana Rossi, Jefe de Control de Calidad, Empresa
Atlántida Internacional.
Profesora Betilia Flores, quien contribuyo en la redacción de
esta tesis.
II
DERECHOS RESERVADOS
RESUMEN
Casas Chianta, Vinicio Alberto. “Evaluación de diferentes tipos
de revestimientos utilizados para la protección de tuberías
de acero”. Trabajo Especial de Grado para optar por el titulo de
Ingeniero Civil. Maracaibo, Venezuela.
En la incesante búsqueda de soluciones y alternativas viables
a los efectos negativos de la corrosión en las tuberías de acero,
surge la necesidad de efectuar un estudio de los diferentes tipos de
revestimientos utilizados para la protección de las tuberías de
acero. La investigación tiene carácter descriptivo y en ella se
estudian diferentes tipos de revestimientos disponibles en el
mercado regional, en procura de alcanzar una respuesta favorable a
una exigencia de ingeniería que permita un mejor uso y
rendimiento en el tiempo, además de reducir costos por
mantenimiento y reparaciones innecesarias.
III
DERECHOS RESERVADOS
INDICE GENERAL
I
II
III
IV
VI
VII
8
15
15
15
16
17
20
24
24
29
DEDICATORIA………………………………………………………………………………………
AGRADECIMIENTO……………………………………………………………………………….
RESUMEN……………………………………………………………………………………………..
INDICE GENERAL…………………………………………………………………………………
INDICE DE TABLAS………………………………………………………………………………
INDICE DE GRAFICAS………………………………………………………………………….
CAPITULO I. El Problema.
1. Planteamiento y formulación del problema…………………………………….
2. Objetivos de la Investigación………………………………………………………….
2.1. Objetivo General…………………………………………………………………………..
2.2. Objetivos Específicos……………………………………………………………………
3. Justificación e importancia……………………………………………………………..
4. Delimitación……………………………………………………………………………………..
CAPITULO II. Marco Teórico.
1. Antecedentes……………………………………………………………………………………
2. Fundamentación teórica………………………………………………………………….
2.1. La corrosión………………………………………………………………………………….
2.2. Generalidades de los revestimientos…………………………………………..
IV
DERECHOS RESERVADOS
2.2.1. Selección de los revestimientos de acuerdo a las condiciones
ambientales a que va a estar sometida la tubería…………………..
2.2.2. Tipos de materiales para revestir tuberías…………………………….
2.2.3. Requisitos que se deben cumplir para la obtención de un
buen revestimiento……………………………………....………………………....
3. Definición de términos básicos……………………………………………………….
CAPITULO III. Marco Metodológico.
1. Tipos de Investigación……………………………………..…………………………….
2. Población y muestra…………………………………………………………………………
3. Técnicas de recolección de información………………………………………….
4. Metodología del diseño empleada……………………………………………………
CAPITULO IV. Análisis e interpretación de los resultados.
1. Análisis de la situación actual…………………………………………………………
2. Análisis de la situación propuesta…………………………………………………..
CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………..
RECOMENDACIONES……………………………………………………………………………
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………………
ANEXOS………………………………………………………………………………………………..
29
37
40
45
56
57
59
61
65
67
112
117
120
125
V
DERECHOS RESERVADOS
INDICE DE TABLAS
28
31
32
TABLA 1: Serie galvánica de metales y aleaciones en flujos de agua
de mar aireada a 40-80°F (4.4-26°C)…..………………………….
TABLA 2: Grados de corrosividad basados en la resistencia eléctrica
del suelo.…………………………………………………………………..……..…
TABLA 3: Grados de corrosividad según el pH del suelo……………………
VI
DERECHOS RESERVADOS
INDICE DE GRAFICAS
69
70
72
85
86
92
GRAFICA 1: Esquema del Revestimiento FBE Monocapa.……………...…
GRAFICA 2: Esquema del Revestimiento FBE Bicapa.……………..……….
GRAFICA 3: Esquema del Revestimiento Tricapa.…………………..……..…
GRAFICA 4: Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Monocapa…………………………………………………………………….……
GRAFICA 5: Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Bicapa…………………………………………………………………..…….……
GRAFICA 6: Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Tricapa………………………………………………………….…………….……
VII
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I
EL PROBLEMA
1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA.
Con la explotación creciente de los yacimientos de
hidrocarburos existentes a nivel mundial, a finales del siglo XIX se
DERECHOS RESERVADOS
comenzó a transportar el crudo desde los campos petrolíferos hasta
los centros de refino, consumo y puertos de embarque, a través de
tuberías de gran diámetro y longitud llamadas oleoductos. Desde
entonces, este tipo de transporte ha experimentado un notable auge.
Las tuberías recorren grandes distancias en tramos que pueden ser
superficiales, subterráneos o submarinos, y en su recorrido
incorporan estaciones de distribución, impulsión o bombeo y otras
llamadas ventosas, encargadas de eliminar el aire que se puede
acumular en el interior del conducto entorpeciendo la circulación del
fluido.
Del transporte de crudos se paso al de carburantes refinados,
fuel-oil, gasolina y otros líquidos con densidad y viscosidad adecuadas
para ser impulsados por una tubería. Con la explotación industrial de
los yacimientos de gas natural surgió el problema de su transporte, y
así se crearon nuevas redes de tuberías a las que se denomino
gasoductos.
Dada la distribución geográfica de los campos de petróleo y
gas, y la demanda global de estos productos, todos los continentes
están recorridos por grandes conducciones que llevan los carburantes
hasta los centros de consumo, aumentando anualmente la longitud y
densidad de las redes nacionales y continentales.
DERECHOS RESERVADOS
Los principales oleoductos se encuentran en el continente
americano, donde la política energética se apoya en las grandes
reservas de petróleo, no así en Europa, donde se ha recurrido a la
importación de energías menos rentables, pero con abundantes
reservas, como son los gases naturales.
El transamerica recorre como una arteria todo el continente
americano, conectando las aportaciones de Alaska, los centros
productores del centro y sur de Estados Unidos, las densas redes de
Colombia y Venezuela, para seguir por la Amazonia y la línea de los
Andes. En Europa y Asia destacan los oleoductos de Irak, que enlazan
sus campos petrolíferos con los puertos mediterráneos de Haifa y
Trípoli, el Transarab Pipeline en la península Arábiga, que con sus
1.720Km. comunica el golfo Pérsico con el Mediterráneo, y también
las grandes conducciones rusas.
Como en Europa la política energética que se abre paso es la
del gas natural, existe toda una extensa red de gasoductos que
comunica los yacimientos de producción propia con los principales
campos de producción situados en los países árabes.
El gasoducto Magreb-Europa, inaugurado en 1997, del que ya
se esta construyendo una ampliación, acerca el gas desde los campos
de Hass R’Mel en Argelia hasta Europa, cruzando el estrecho de
DERECHOS RESERVADOS
Gibraltar. Una vez en Europa, comienza la distribución por la
península Ibérica a través de tres ejes sur-norte, mediterráneo,
central y luso-gallego, para seguir con el central desde Canfranc y, a
través de los Pirineos, al resto de Europa.
Otra vía es la italiana; el gas de Argelia pasa a Túnez para
saltar a Mazara del Vasllo, Mesina y entrar a la península Itálica. El
gas licuado también llega por vía marítima desde los campos
argelinos, y entra a las terminales españolas de Huelva, Cartagena y
Barcelona, para enlazar con la red general europea.
Análogamente, el acceso oriental trae el gas desde Rusia, de los
campos de los Urales y de las estepas siberianas, concentrándose
más de seis líneas en Uzkagorod, en la frontera con Hungría. Desde
aquí pasa de Budapest a Viena, abriéndose la vía hacia el norte por
Praga, y la vía sur hacia Trieste, completando la red por toda Europa.
Hay que añadir el ramal que comunica el mar Caspio con Asia y la
antigua Republica Soviética.
Venezuela es el país con mayor número de reservas petroleras
del hemisferio occidental y el sexto en el mundo, además de tener el
mayor volumen de reservas de gas natural en el hemisferio, después
de EEUU y de ser el segundo país productor más importante de
hidroelectricidad de Latinoamérica.
DERECHOS RESERVADOS
Por esto Venezuela posee miles de Km. de tuberías en todo el
país usadas para el transporte y distribución de petróleo, gas, agua,
aceite, etc.
En Venezuela, así como en muchas regiones y continentes de
nuestro planeta, se experimentan en forma periódica diversidad de
estaciones alterando las condiciones climáticas, como las
precipitaciones excesivas o sequía total, dirección y velocidad del
viento, diferentes porcentajes de humedad y evaporación; de igual
manera en ciertas regiones y lugares donde varían las condiciones
atmosféricas y climatologicas, pueden notarse grandes contrastes en
el contenido de salinidad o cloruros, la cual, si existe un alto
porcentaje de ella, afecta notablemente las estructuras metálicas y el
acero en general provocando la acción corrosiva en las mismas.
Por lo tanto, al exponerse estos metales a un medio agresivo
con la presencia de cloruros en abundancia, alta abrasión por causa
de la velocidad del viento o variación de la temperatura por ejemplo,
sin duda alguna serán afectados a la brevedad, acortando su vida útil
drásticamente puesto que el efecto corrosivo avanza muy rápido.
Se ha estimado que una quinta parte del hierro que se utiliza se
pierde cada año por corrosión. Esto puede resultar muy conveniente
DERECHOS RESERVADOS
para la industria del acero, pero supone una perdida económica alta
en proyectos de ingeniería para otras industrias.
La corrosión por tanto es un proceso destructivo en lo que a
ingeniería se refiere y representa una enorme perdida económica. Por
esto no es sorprendente que el ingeniero que trabaja en la industria
este interesado en el control y prevención de la corrosión.
De esta manera para proteger dichas tuberías de la corrosión y
otros factores agresivos del medio ambiente el hombre se ha visto en
la necesidad de emplear diferentes tipos de revestimientos para de
esta forma reducir los elevados costos en el mantenimiento y
reemplazo de tuberías.
En virtud de lo presentado anteriormente, será de vital
importancia para todos aquellos profesionales, estudiantes,
inspectores y otras personas afines a esta actividad conocer sobre los
diferentes tipos de recubrimientos empleados en la protección de
tuberías de acero. Por lo tanto se plantea el siguiente problema de
investigación: Evaluación de diferentes tipos de recubrimientos
utilizados para la protección de tuberías de acero.
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION.
DERECHOS RESERVADOS
2.1. OBJETIVO GENERAL.
Evaluar diferentes tipos de recubrimientos utilizados para la
protección de tuberías de acero.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.
• Determinar los diferentes tipos de revestimientos utilizados
para la protección de tuberías de acero.
• Analizar las diferentes etapas involucradas en el proceso de
revestimiento de las tuberías de acero.
• Analizar el control de calidad e inspección en las diferentes
etapas involucradas en el proceso de revestimiento de las
tuberías de acero.
• Analizar las ventajas de los diferentes tipos de revestimientos.
3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA.
Como se ha reseñado anteriormente el revestimiento de
tuberías de acero permite proteger dichas tuberías integralmente
además de aumentar la vida útil de las mismas.
Por lo tanto es de gran importancia desde el punto de vista
económico ya que permite un ahorro significativo en los costos de
DERECHOS RESERVADOS
ejecución de proyectos, reduciendo los costos de mantenimiento y
reemplazo de tuberías.
La tecnología del revestimiento de tuberías ha evolucionado
rápidamente en los últimos 30 años a nivel mundial y Venezuela por
ser uno de los países con mayor cantidad de riquezas energéticas en
el mundo posee fabricas a nivel nacional dedicadas a fabricar
revestimientos con tecnología de punta para proteger las grandes
extensiones de oleoductos, gasoductos y acueductos entre otros
presentes en el país.
Por estos motivos es de gran importancia evaluar los tipos de
revestimientos de tuberías de acero existentes en el mercado
nacional, para de esta manera ampliar los conocimientos de
profesionales, estudiantes y otras personas afines a esta actividad.
4. DELIMITACION.
Este trabajo de grado enfoca la investigación, en el área de
Ingeniería Civil y se realizó en Ciudad Ojeda, Estado Zulia, Venezuela,
específicamente en la planta de revestimiento de la empresa
Atlántida Internacional, ubicada en la Av. Intercomunal, frente al
Barrio Libertad, Las Morochas, en el periodo comprendido de mayo de
2004 a septiembre de 2005.
DERECHOS RESERVADOS
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II
MARCO TEORICO
1. ANTECEDENTES.
DERECHOS RESERVADOS
Se hace necesario plantear los trabajos efectuados por otros
autores, cuyos temas de estudio guardan similitud con la presente
investigación.
En tal sentido Mario Pavan, Elizabet Pérez y Hector Quintero
(1985), realizaron un trabajo especial de grado titulado
“Revestimiento de tuberías”. En este trabajo se analizaron una gran
variedad de materiales que la Industria Petrolera Nacional utiliza para
la protección externa de tuberías metálicas contra la corrosión. El
análisis fue realizado en relación a su naturaleza, aplicación y
métodos de ensayo a nivel de campo y laboratorio. Se realizo un
programa de trabajo investigativo, partiendo de la información
suministrada por el Instituto de Tecnología Venezolana del Petróleo
(INTEVEP), compañías petroleras y empresas revestidotas, referente
a los materiales utilizados para revestir las tuberías y a las técnicas
empleadas en los procesos de revestimiento. Como resultado se
elaboro un texto de información técnica sobre los tipos de
revestimientos que se utilizan en Venezuela y la necesidad que tienen
las tuberías de ser revestidas bajo condiciones variables de
funcionamiento.
Así mismo, Alba Carrero y Pablo Curiel (1985), realizaron un
trabajo especial de grado titulado “Estudio de las propiedades
protectoras para metales de un recubrimiento a base de plástico
DERECHOS RESERVADOS
(poliestireno-butadieno)”. En este trabajo se presenta un estudio de
la efectividad contra la corrosión de una pintura hecha a base del
plástico poliestireno-butadieno. Para la realización se selecciono como
metal para pintar el acero al carbón, que es el metal comúnmente
utilizado en diversas clases de estructuras. Se presentaron pinturas
con resina y sin resina, utilizando como materiales de relleno dióxido
de titanio y óxido de hierro. Una vez aplicadas las pinturas al metal,
se seleccionaron diferentes ambientes (salino-agresivo, acuoso-salino
y radiación solar), para realizar en ellos un seguimiento de las
propiedades anticorrosivos del recubrimiento, de esta manera bajo un
periodo determinado de tiempo de exposición, y luego completándose
con algunos ensayos y observaciones físicas se pudo determinar la
calidad de la pintura. El periodo de exposición fue de un lapso de 3
meses, determinándose de esta manera algunas variables de
importancia para el estudio como: grado de ampollamiento, puntos
de corrosión y comparación entre el aspecto original y final de la
muestra. Los resultados obtenidos mostraron que en general la
película protectora que le da la pintura a la lámina es mucho más
efectiva al aire que en medio acuoso, presentando problemas de
adherencia en este ultimo. Se recomendó en este trabajo, la
continuación del estudio utilizando otro tipo de resina que de mayor
adherencia del recubrimiento a las láminas, lo cual redundara en una
mejor protección.
DERECHOS RESERVADOS
Por otra parte, Leonide Lozano y Javier Medina (1997)
realizaron un trabajo especial de grado titulado “Estructuras
metálicas en ambientes agresivos”. En este trabajo efectúa un
estudio de los diferentes elementos o piezas en material metálico,
aplicados a la ingeniería civil, que sean capaces de soportar, con
mayor efectividad y vida útil el ambiente agresivo presente en el
municipio Páez, al norte del estado Zulia. La investigación procura
alcanzar una respuesta favorable a una exigencia de ingeniería que
permita un mejor uso y rendimiento en el tiempo de los materiales
involucrados. Para ello se realizaron una serie de estudios de campo,
colocando un banco de prueba para determinar los diferentes
aspectos y niveles de agresión en la zona, objeto de este estudio, y
permitir establecer los parámetros ambientales en las cuales están
sometidos las estructuras aceradas, entonces, en base a los
resultados de los ensayos practicados plantear la solución a la
alternativa a esta problemática, a saber el uso de un novedoso
recubrimiento a través de la metalización con cinc aluminizado,
poliamida y poliuretano como acabado final, asunto de gran interés
en las investigaciones científicas internacionales.
DERECHOS RESERVADOS
2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
2.1. La corrosión.
La corrosión se hace presente en nuestra vida a través del
aherrumbrado del acero de nuestros automóviles, el deterioro
metálico de los aparatos y las superficies externas del hogar, y
muchos otros sucesos, como fallas en las estructuras de puentes y
carreteras. Han ocurrido casos en los que se han perdido vidas debido
al daño que sufren los metales debido a la corrosión.
La evidencia común de la corrosión es la rápida formación de
herrumbre en el hierro (una mancha café-rojiza o negra); se formará
sobre una superficie de acero desprotegida que esté en contacto con
el agua o el aire húmedo. Los óxidos de hierro hidratados suelen
presentarse como oxido férrico café-rojizo (Fe2O3, hematina) u oxido
férrico negro (Fe3O4, magnetita); éste puede identificarse por sus
características magnéticas.
Puesto que el proceso corrosivo se ha identificado como una
reacción electroquímica, están involucrados ánodos (polos positivos y
cátodos (polos negativos). El caso mas común seria unir dos metales
distintos; por ejemplo, conectar tubería de acero y una válvula de
metal que contenga cobre. En este caso, el acero seria el ánodo y el
DERECHOS RESERVADOS
cobre el cátodo, el resultado seria que las cuerdas del tubo de acero
se corroerían y el cobre quedaría protegido. En cuanto al acero
galvanizado, el zinc es el ánodo, o sea el metal sacrificado e inhibe la
corrosión del cátodo, es decir, del acero. El ánodo es el electrodo
donde ocurre la perdida de electrones (flujo de electricidad) se
forman iones metálicos positivos y ocurren la corrosión y la oxidación
química.
Es preciso reconocer que la celda de corrosión consta de cuatro
componentes, los que mencionamos son el ánodo y el cátodo; los
otros dos son el electrolito, agua, por ejemplo, y el circuito eléctrico,
los que también son esenciales para que la corrosión ocurra. Para
reducir o detener la corrosión el diseñador puede disponer lo
siguiente:
• Aislar el ánodo respecto al cátodo.
• Aplicar un recubrimiento protector que interrumpa la corriente
de la corrosión.
• Imponer una corriente eléctrica opuesta a la corriente de la
corrosión (esencialmente la protección catódica).
• Eliminar el electrolito (manteniendo seco el metal).
En una superficie de acero corroído se pueden formar
numerosos ánodos y cátodos pequeños e individuales para perpetuar
DERECHOS RESERVADOS
el proceso corrosivo. Tales pares los causan ligeras diferencias de
exposición al ambiente, como cuando en la superficie hay películas
protectoras imperfectas, y pequeñas diferencias en el contacto con
aire y agua y en la limpieza de las superficies.
Como los metales provienen por lo común de minas minerales
naturales, tienen una tendencia inherente de revertirse a la forma
estable en la cual se encontraron originalmente en la tierra.
Diferentes metales y los componentes de las aleaciones tienen una
tendencia mayor o menor para revertirse a sus formas naturales; su
potencial electroquímico relativo (hacia el electrodo hidrogeno) o sus
características oxidantes o reductoras en la interfase con el agua
determinan su tendencia a corroerse. Esto es preocupante, en
particular cuando dos metales distintos (como acero y cobre) están
en contacto con el mismo ambiente.
En la tabla 1 se muestra que los metales (menos nobles)
consignados en la parte superior tienen una tendencia mucho mayor
a corroerse que los metales (mas nobles) de la parte inferior. Por lo
tanto, puede esperarse que el zinc combinado con acero se corroa
con más facilidad; de hecho, proporcionaría una protección catódica
para el acero, como se observa en el acero galvanizado. Mientras
mas separados estén los metales en la serie, mayor será la tendencia
galvánica. Para lograr una protección catódica eficaz, un metal tal
DERECHOS RESERVADOS
como el zinc (metal anódico) deberá tener un área superficial
convenientemente grande en contacto con el acero (metal catódico),
más que un área pequeña, pues el acero se protege a expensas del
zinc cuando queda expuesto en juntas y partes expuestas. Esto
explica porqué se espera una mayor duración del acero galvanizado
comparado con el acero.
Tabla 1. Serie galvánica de metales y aleaciones en flujos de agua de mar aireada a 40-80°F (4.4-26°C)
Extremo corroído (anódico o menos noble) Aleaciones de magnesio Zinc Berilio Aleaciones de aluminio Cadmio Acero suave, hierro forjado Hierro colado, escamoso o dúctil Acero de baja aleación, alta resistencia Latón naval, latón amarillo, latón de aluminio, latón rojo, latón Admiralty, bronce al manganeso Estaño Cobre Soldadura de plomo-estaño Bronce de estaño Acero inoxidable, 12-14% Cr Plata alemana Cobre-níquel 90/10 Cobre-níquel 80/20 Acero inoxidable, 16-18% Cr Plomo Cobre-níquel 70/30 Bronce de níquel y aluminio Aleaciones de soldadura de latón con plata Níquel 200 Plata Acero inoxidable, 18% Cr, 8% Ni Acero inoxidable, 18% Cr, 12% Ni-Mo Titanio
Extremo protegido (catódico o más noble)
DERECHOS RESERVADOS
FUENTE: TROCONIS, Oladis. (1988).
2.2. Generalidades de los revestimientos.
En nuestro país existen diferentes materiales para revestir
tuberías, los cuales deben cumplir una serie de requisitos para la
obtención de un buen revestimiento y por lo tanto, son sometidos a
diferentes ensayos, tanto en el laboratorio como en el campo, para
así determinar su comportamiento bajo las diversas condiciones
ambientales a que estarán expuestas las tuberías.
Seguidamente se explica con más detalle cada uno de los
aspectos mencionados anteriormente.
2.2.1. Selección de los revestimientos de acuerdo a las
condiciones ambientales a que va a estar sometida la tubería.
Muchos son los aspectos a considerar para la selección de un
material de revestimiento, que sea capaz de resistir la acción
corrosiva de acuerdo al ambiente dentro del cual va a operar.
A la hora de revestir una tubería hay que tomar en cuenta una
gran cantidad de información, para que el revestimiento que se
DERECHOS RESERVADOS
escoja sea el más adecuado en todos los aspectos, tanto en la
funcionalidad como en la economía del revestimiento.
Los aspectos más importantes a considerar son:
• Efecto de la naturaleza de los suelos: Es necesario un
análisis de la resistividad del suelo y una medición del pH en las
aguas, a lo largo de la tubería.
La resistividad del suelo, es una medida de la tendencia de un
material a retardar el flujo de corriente; a mayor resistividad,
menor será el flujo de corriente. La resistividad es dada en
ohmnio-centímetro.
Cuando las lecturas de la resistividad son generalmente bajas,
la corrosión puede penetrarse muy fácilmente. En la tabla 2 se
muestra el grado de corrosividad que presenta el suelo basado en
la resistividad eléctrica.
TABLA 2. Grados de corrosividad basados en la resistencia
eléctrica del suelo.
Resistividad (ohm-cm) Características bajo 900 Muy corrosivo 900 a 2300 Corrosivo
DERECHOS RESERVADOS
2300 a 5000 Moderadamente corrosivo5000 a 10000 Medio corrosivo Sobre 10000 Menos corrosivo
FUENTE: American Water Works Assosiation (AWWA).
En general, las tuberías enterradas en suelos de alta
resistividad, mayores a 10.000 ohmnios-centímetro, se corroen
mucho más lentamente que las enterradas en suelos de poca
resistividad. En las áreas arenosas la corrosión es menor que en
las áreas pantanosas, debido a la diferencia de resistividad.
La velocidad de corrosión es también en función de la acides de
los suelos, por lo tanto, al hacer la selección de un revestimiento,
es importante considerar su resistencia al pH, con el fin soportar
los ácidos del suelo y reducir la velocidad de corrosión al mínimo.
Los suelos usualmente poseen un rango de pH entre 5 y 8. En este
rango, el pH no es considerado como una variable que afecte el
grado de corrosión. Los suelos mas ácidos obviamente representan
un riesgo grave de corrosión contra materiales de construcción
como el acero por ejemplo. En la tabla 2 se puede apreciar el
grado de corrosividad según el pH del suelo.
TABLA 3. Grados de corrosividad según el pH del suelo.
pH Características0 – 2 Muy corrosivo
DERECHOS RESERVADOS
2 – 5 Medio corrosivo5 – 8 Menos corrosivo> 8 Medio corrosivo
FUENTE: American Water Works Assosiation (AWWA).
• Efecto del Oxigeno en los suelos: El oxigeno reacciona en el
cátodo con hidrogeno para formar agua, eliminando la
polarización producida por la formación de una película de
hidrogeno alrededor del cátodo.
En tuberías enterradas las diferencias de concentraciones de
oxigeno alrededor de la superficie metálica causan corrosión. En
tuberías de grandes diámetros el área anódica se desarrolla en
el área de menor concentración de oxigeno, o sea, en el fondo
de la tubería donde existe menor cantidad de aire.
• Problemas de áreas pequeñas no revestidas: El tamaño
relativo del ánodo y el cátodo es de gran importancia para
determinar la velocidad de la corrosión. Con un pequeño ánodo,
el flujo de corriente se concentra en esa área, lo que permite la
aparición de penetraciones. Este problema es particularmente
importante en tuberías revestidas sin protección catódica, las
cuales presentan fugas en menor tiempo que tuberías desnudas
DERECHOS RESERVADOS
cuando en el revestimiento se presentan rompimientos,
desgarres o micro agujeros.
• Efectos de corrosión por bacterias: La corrosión
bacteriológica es una especie de corrosión galvanica. Aun sin el
ataque directo al revestimiento o a la tubería, las tuberías
producen cambios en el suelo que dan lugar a ambientes
corrosivos. Los productos de su metabolismo son altamente
ácidos y consumen grandes cantidades de oxigeno dando lugar
a celdas de corrosión de alta concentración. En muchos casos,
destruyen las películas de protección de hidrogeno en las áreas
catódicas.
• Efectos de la corrosión bajo tensión en tuberías
enterradas: Según la naturaleza del revestimiento, este puede
ayudar a la formación o eliminación de las fallas producidas por
la corrosión bajo tensión. La composición química del ambiente
en contacto con el acero, el potencial del electrodo del acero en
el ambiente, la condición metalúrgica del acero, la naturaleza
de los esfuerzos aplicados, el estado del revestimiento y la
temperatura, son los factores que inciden en la aparición de
fallas por corrosión bajo tensión. Se sospecha que soluciones de
carbonatos y bicarbonatos son responsables de la mayoría de
las fallas, aunque nitratos e hidróxidos no son descartables.
DERECHOS RESERVADOS
También defectos de revestimientos, altas temperaturas y
óxidos en las tuberías, contribuyen a mantener el potencial de
electrodos en el rango crítico del agrietamiento.
A continuación se nombran los revestimientos en tuberías
metálicas, tomando en cuenta el ambiente al cual estarán
sometidas estas tuberías.
Revestimiento de tuberías en superficie:
Las tuberías revestidas expuestas a los rayos solares, a
cambios bruscos de temperatura, a microorganismos, y humedad,
deben resistir estos aspectos que son los determinantes para producir
la corrosión y deteriorar el revestimiento.
Revestimiento de tuberías aéreas:
Las condiciones a que va a estar sometida la tubería son las
mismas que para el revestimiento de tuberías en superficie.
Revestimiento de tuberías enterradas:
La selección de este tipo de revestimiento aplicado en tubería
enterrada, es capaz de resistir el ataque de una gran cantidad de
DERECHOS RESERVADOS
agentes químicos, ácidos y bases presentes en el suelo, adaptarse a
terrenos irregulares, resistir esfuerzos tales como presión del suelo,
dilataciones y contracciones térmicas, resistir la penetración de la
humedad, soportar fuerzas de fricción o rozamiento y en muchos
casos resistir el ataque de plantas o raíces que contienen agentes
químicos e hidrocarburos que ocasionan la corrosión y dañan el
revestimiento.
Revestimiento de tuberías sumergidas:
El tipo de revestimiento seleccionado deberá poseer resistencia
a la acción corrosiva causada por el agua salada, ácidos naturales,
álcalis y sustancias comúnmente encontradas. Los diseños para estas
condiciones deberán también tener la finalidad de darle a la tubería
sumergida el peso necesario para que estas no floten.
Es de hacer notar la importancia que tiene el revestimiento para
que conserve sus propiedades durante la vida útil de la tubería,
factores que se consideran al hacer la selección de un material para
el revestimiento de esta, bajo condiciones ampliamente variables de
su funcionamiento.
2.2.2. Tipos de materiales para revestir tuberías.
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Materiales termoplásticos: Son materiales que adquieren una
plasticidad extrema, es decir, funden a cierta temperatura,
solidificándose por enfriamiento cualquier numero de veces,
dando origen a una capa uniforme que es la que va a revestir la
tubería. Los materiales termoplásticos al aplicarle presión se
deforman con facilidad.
Cintas termoplásticas: Son aquellas cintas manufacturadas con
un fuerte plástico, que al fundirse tienen un elevado anclaje con
la tubería.
Resinas epóxicas en polvo: Es un polvo termocurable diseñado
para prevenir la corrosión en las tuberías y se adhiere por
fusión, es decir, se aplica electrostaticamente.
Pinturas anticorrosivos: Es un producto líquido o semilíquido
pigmentado, que al ser aplicado sobre una superficie adecuada
se transforma en una película sólida y opaca con propiedades
anticorrosivos.
Concreto: Es una mezcla de materiales (piedra, arena,
cemento, agua) y control de calidad que en cantidades
adecuadas forma una mezcla homogénea bien densificada con
el mínimo numero de vacíos.
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Resina epóxica liquida: Es un producto que se prepara a base
de dos componentes A y B. El componente A esta constituido
por la propia resina en estado de fluida viscosidad; el
componente B es el agente endurecedor. Estos componentes
son mezclados en cantidades iguales al momento de revestir.
Mangas termocontráctiles: Están compuestas de un material
termoplástico, revestido en su cara inferior por un adhesivo
semicristalino con un espesor controlado. Estas mangas son
calentadas a una temperatura no menor de los 127°C (260°F),
contrayéndose su diámetro original hasta un diámetro menor
predeterminado, luego el adhesivo fluye e inmediatamente
reviste la superficie de la tubería. Las mangas son
suministradas de dos maneras:
- Manga tubular para la protección de juntas soldadas en
diámetro mayores o iguales a ½ pulg. (12.7mm).
- Manga abierta envolvente para reparar daños en el
revestimiento o para la protección de juntas soldadas en
diámetros mayores o iguales a 2 pulg. (51mm).
Parches: Es un recorte de material constituido por las mismas
características del revestimiento donde se aplicara el parche, el
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cual se utiliza para reparar áreas dañadas en los
revestimientos.
Imprimador: Es una resina de naturaleza bituminosa que se
utiliza como adhesivo entre la tubería y el revestimiento.
Pigmentos: Son los agentes que le suministran el color a
algunos materiales de revestimiento.
2.2.3. Requisitos que se deben cumplir para la obtención de un
buen revestimiento.
El buen funcionamiento del conjunto de elementos que
componen un revestimiento depende principalmente de dos
factores:
a) Resistencia a los daños mecánicos ocasionados por la mala
acción del hombre frente al sistema de revestimiento.
b) Resistencia a la corrosividad del medio ambiente producida
por el ataque de hongos, bacterias, ácidos, bases y otras
sustancias químicas presentes en dicho medio.
Para que se cumplan lo señalado anteriormente, se tomaran en
cuenta las siguientes condiciones:
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Preparación de la superficie: Cuando los revestimientos son colocados
en planta requieren una preparación de la superficie metálica muy
especial para lograr una buena adhesión, ya que en el campo no se
dispone de todos los elementos para hacer una sofisticada
preparación de superficie, debido a que los costos de aplicación o
reparación del revestimiento son elevados.
Adecuada aplicación: En cualquier sección esta contribuye a la calidad
del sistema de acabado y a la vida del revestimiento, sobre todo en
áreas difíciles, eliminando las imperfecciones producidas durante la
aplicación del material.
Excelente adhesión: La adhesión es importante para eliminar el agua,
humedad, oxigeno y cualquier otro agente que se deposite entre el
metal y el revestimiento que puede ampollar el material; también es
importante para soportar el manejo durante el transporte e
instalación de la tubería.
Alta resistencia química: El revestimiento debe ser resistente
químicamente al ambiente dentro del cual va a operar, así como
también resistente, a los productos químicos que se generan por la
protección catódica y a los residuos químicos producidos por
microorganismos que habitan alrededor de la tubería.
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Espesor de película: Se considera que existe un determinado espesor
para cada tipo de revestimiento que controle la transmisión de vapor
de agua que se incrementa en la dirección de la película, la
resistencia eléctrica y la transferencia de iones. Es de hacer notar que
la protección contra la corrosión depende del espesor a aplicarse y de
la calidad de los materiales utilizados en el revestimiento.
Alta resistencia al desprendimiento por protección catódica: Como la
mayoría de las tuberías son protegidas catódicamente, es necesario
que resistan los efectos producidos por este tipo de protección. Estos
efectos son:
1.- Migración de agua a través del revestimiento.
2.- Hidrogeno en la superficie metálica, el cual puede romper la
adhesión entre el metal y el revestimiento.
Resistencia a la abrasión: La tubería esta sometida a posibles daños
durante su manejo e instalación. El manejo indebido de la tubería
durante su descarga puede dañar el material si su resistencia a la
abrasión es baja. El suelo por lo general abrasivo, ataca el material
durante su movimiento originando expansiones o contracciones de las
tuberías producidas por los cambios bruscos de temperatura o
presión interna.
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Resistencia a la penetración: El revestimiento debe resistir
penetración por cargas concentradas y objetos que lo rompan
durante su manejo, instalación o servicio.
Flexibilidad: Cuando el revestimiento es mas flexible que la tubería,
se garantiza una efectiva protección, ya que de lo contrario las
contracciones y expansiones de la tubería o el movimiento del suelo,
desprenderán o romperán el material produciendo discontinuidades.
Resistencia al impacto: Es importante debido a los malos tratos que
la tubería revestida recibe durante su transporte e instalación.
Alta resistencia eléctrica: Para evitar la corrosión el revestimiento
debe estar en condiciones de formar el flujo de corrientes entre la
tubería y el medio que le rodea.
Alta constante dieléctrica: El revestimiento debe poseer alta
constante eléctrica para soportar cambios momentáneos de voltaje
producidos por fallas en los circuitos y operaciones de conexión.
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3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS.
A continuación se presentan los términos básicos que
permitirán comprender con mayor claridad este Trabajo Especial de
Grado.
Acabado de superficie: Es el grado de preparación de la superficie,
producto de la limpieza de la tubería. (Pavan y otros. 1985).
Adherencia: Es la fuerza con la cual el recubrimiento se adhiere al
metal o la fuerza necesaria para desprender el recubrimiento del
metal al cual se aplica. (ROBERGE, Pierre. 1999).
Aditivos: Son sustancias que se incorporan a las pinturas en
cantidades relativamente pequeñas, para impartir propiedades muy
específicas. (Pavan y otros. 1985).
Ánodo: Es el electrodo de una celda electrolítica en la cual ocurre una
reacción de oxidación. En el proceso de corrosión el ánodo es el
electrodo que tiene la mayor tendencia de volverse soluble. (Pavan y
otros. 1985).
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Ánodo Galvanico: Es un metal que provee protección catódica a otros
metales, como resultado de su posición relativa en la Serie Galvanica.
(NACE International. 2002).
Cátodo: Es el electrodo de una celda electrolítica en la cual ocurre
una reacción de reducción. En procesos de corrosión, el cátodo
generalmente es el área que no es atacada. (ROBERGE, Pierre.
1999).
Cemento: Es un material aglomerante con propiedades hidráulicas
que al adicionarle cierta cantidad de agua, forman una pasta que
endurece en el agua o en el aire. (Pavan y otros. 1985).
Corrosión: Es la destrucción o deterioro de un material y pérdida de
sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, debido a un ataque
químico o electroquímico al interactuar con su ambiente. (ROBERGE,
Pierre. 1999).
Corrosión bajo tensión: Es la destrucción lenta y progresiva de un
metal por efecto de elevadas tensiones de tracción próximas o mas
allá del limite elástico y expuesta a determinadas soluciones de
álcalis, nitratos calientes y concentrados que originan un
agrietamiento intergranular. (Pavan y otros. 1985).
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Corrosión Catódica: Corrosión resultante de una condición catódica en
una estructura, usualmente causada por la reacción de un metal
atmosférico con los productos alcalinos de la electrolisis. (NACE
International. 2002).
Curado: Es el proceso químico de desarrollar las propiedades
deseadas de un revestimiento o cualquier otro material sobre un
periodo de tiempo especifico. En procesos de revestimiento es muy
importante que se alcance el tiempo de curado necesario en el
mismo, para evitar el secado brusco de este, el cual origina
agrietamiento. Esta operación consiste en controlar la temperatura de
aplicación y el tiempo que emplea la tubería en pasar desde la
cámara de aplicación hasta el enfriamiento (tiempo de curado).
(CASAS, Vinicio. 2005).
Desprendimiento Catódico: La destrucción de la adhesión entre un
revestimiento y la superficie revestida causada por producto de una
reacción catódica. (NACE International. 2002).
Dureza: Es la resistencia que opone el revestimiento a ser rayado.
(Pavan y otros. 1985).
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Electrolito: El ambiente común en donde tanto el ánodo como el
cátodo están en contacto, de manera practica es el suelo o el agua a
la cual esta expuesta una estructura metálica. (NACE International.
2002).
Esmalte: Es un barniz graso y pigmentado, que origina una pintura
de rápido secado, cuya superficie es brillante, elástica y compacta.
(Pavan y otros. 1985).
Extrusión: Es un proceso mediante el cual la materia prima es
introducida en forma de polvo o de granulados en la extrusora, y a
través de una matriz concéntrica o plana que es su órgano principal,
es objeto de compresión, calentamiento hasta su punto de fusión,
plastificación y homogenización. (Pavan y otros. 1985).
Falla: Se define como cualquier discontinuidad del revestimiento que
exponga la superficie metálica al medio ambiente. (Pavan y otros.
1985).
Flexibilidad: Es la resistencia que tiene el revestimiento a no
quebrarse o agrietarse cuando sufre contracciones y dilataciones.
(Pavan y otros. 1985).
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Fraguado: Es el proceso de hidratación por el cual un aglomerante
hidráulico adquiere una mayor consistencia, la que se pone en
evidencia por ensayos tipificados. (Pavan y otros. 1985).
Granalla: Pequeñas partículas de un material muy duro (por ejemplo:
hierro o acero) usado comúnmente como abrasivo de limpieza. En
procesos de limpieza de tuberías se utilizan granallas de dos formas
diferentes: con forma redonda para limpiar la superficie del metal y
remover el oxido, y forma angular para lograr la formación de crestas
y valles en la superficie metálica con el objetivo de lograr una buena
adherencia del revestimiento a aplicar. (CASAS, Vinicio. 2005).
Granalladora: Maquina usada para la limpieza de tuberías de acero
por acción abrasiva de la granalla metálica impulsada hacia la
superficie de las mismas. (CASAS, Vinicio. 2005).
Humedad relativa: El grado, expresado como porcentaje, de la
humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima
humedad absoluta que podría admitir, sin producirse condensación,
conservando las mismas condiciones de temperatura y presión
atmosférica. Es la forma más habitual de expresar la humedad
ambiental. (ROBERGE, Pierre. 1999).
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Mortero: Es la mezcla constituida por aglomerantes, agregados finos
y agua. (Pavan y otros. 1985).
Película: Es la capa formada después de cumplido el proceso de
aplicación del revestimiento. (Pavan y otros. 1985).
Penetración de agua: Es el paso del agua o de la humedad desde el
medio que rodea un metal hasta este, a través de una película de
recubrimiento que actúa como membrana. (Pavan y otros. 1985).
Pigmento: Son sustancias sólidas, insolubles en disolventes orgánicos
y agua, que dan color a una mezcla (resina, pintura). (Pavan y otros.
1985).
Pinturas: Son mezclas liquidas, sólidas o pastosas, generalmente,
coloreadas, que aplicadas por extensión, pulverización o inmersión,
forman una capa o película opaca en la superficie del metal,
decorándola y protegiéndola. (ROBERGE, Pierre. 1999).
Protección catódica: Es una técnica electroquímica para prevenir la
corrosión de un metal expuesto a un electrolito, haciendo de la
superficie metálica el cátodo de una celda electrolítica, esto se logra
colocando una celda electrolítica en la superficie de la tubería que
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elimina la transferencia de electrones por ánodos de sacrificio o por
corriente impresa. (ROBERGE, Pierre. 1999).
Resina: Es un material o sintético que contienen los materiales de
revestimiento y que contribuyen a formar la película protectora.
(Pavan y otros. 1985).
Resistencia dieléctrica: Capacidad de no conducir la electricidad.
(TROCONIS, Oladis. 1988).
Revestimiento: Es un acabado que se le da a una superficie metálica
para alterar las propiedades de la misma y alcanzar varios objetivos.
(CASAS, Vinicio. 2005).
Revestimiento protector: Un revestimiento aplicado a una superficie
metálica para protegerla de la corrosión. (CASAS, Vinicio. 2005).
Serie Galvanica: Una lista de metales y compuestos ordenados de
acuerdo a su potencial corrosivo en un ambiente dado. (TROCONIS,
Oladis. 1988).
Soldadura: Es la unión localizada entre dos materiales que se produce
mediante procesos de fusión, presión o por aportación de metal de
bajo punto de fusión. (Pavan y otros. 1985).
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Solventes: Es un líquido utilizado para disolver sustancias y mover
aceites y grasas. (TROCONIS, Oladis. 1988).
Termoplástico: Son aquellos materiales plásticos que se funden
cuando se calientan a una temperatura especifica. (Pavan y otros.
1985).
Plásticos: Se definen como un gran numero de productos de origen
orgánico y de alto peso molecular, que son sólidos en un estado
definitivo, pero que en alguna etapa del proceso de su fabricación son
suficientemente fluidos para moldearlos por calor o presión. (Pavan y
otros. 1985).
Tiempo de gelificación: Es el tiempo requerido para transformar la
resina de revestimiento a estado gel en una superficie metálica, a una
temperatura especifica, como la de 204 grados centígrados por
ejemplo. (NACE Internacional. 2002).
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CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.
El presente Capítulo está referido al proceso metodológico que
se lleva a cabo para hacer posible la investigación.
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La investigación se basa en un estudio de nivel explicativo
combinado con descriptivo. Entendiendo los estudios explicativos
como aquellos que van mas allá de conceptos; están dirigidos a
responder a las causas de los eventos físicos o sociales, su interés se
centra en explicar porque ocurre un fenómeno y en que condiciones
se da este, o porque dos o más variables están relacionadas.
(Hernández Sampieri R, 1991, Pág. 66-67).
Y en el Descriptivo, entendiendo los estudios descriptivos como
aquellos que buscan especificar las propiedades importantes de
personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea
sometido a análisis. Miden o evalúan diversos aspectos, dimensiones
o componentes del fenómeno o fenómenos a investigar: (Hernández
R., Fernández C., Baptista P. 1991. Pág.60).
Méndez R. (1997:132), expresa que “la investigación
descriptiva se ocupa de la exposición de las características que
identifican los diferentes elementos y componentes de la
investigación”.
Por su parte Dankhe, citado por Hernández S. (1998: 60),
señala que los estudios descriptivos buscan especificar las
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propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o
cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis.
A su vez la investigación es de tipo documental ya que la
revisión de los datos relevantes se sustenta en fuentes primarias
como son los documentos y especificaciones tanto de la materia
prima utilizada como en el revestimiento final obtenido.
2. POBLACIÓN.
“Dirigida como el conjunto de todos los casos que concuerdan
con una serie de especificaciones” (Hernández Sampieri R, Pág. 210.
Según Morles (citado por Arias, 1997) "la población o universo
se refiere al conjunto para el cual serán válidas las conclusiones que
se obtengan: a los elementos o unidades (personas, instituciones o
cosas) a las cuales se refiere la investigación".
El tipo de población está comprendida por los trabajadores de la
empresa revestidora, Atlantida Internacional, en cada una de las
diferentes etapas de Laboratorio, Producción y Control de Calidad.
Personal altamente calificado que diariamente manejan o administran
la empresa y están al tanto de las necesidades y requerimientos de
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sus clientes, manteniendo la calidad en los procesos y productos,
capacidad de almacenamiento y confiabilidad en la entrega a tiempo.
3. MUESTRA.
Definida como un subgrupo de la población, es decir, que es un
subconjunto de elementos que pertenecen a ese conjunto definido en
sus características al que llamamos población. (Hernández Sampieri
R, Pág. 212).
Esta comprendida por varios ingenieros en las diferentes áreas
operacionales de la empresa revestidora (Producción, Control de
Calidad y Seguridad), y por varios técnicos (Operadores).
4. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACION.
Para la recolección de los datos se utilizará la técnica de
observación y análisis, la cual es definida por Hernández S. (1998:
314), como “el tipo de investigación en la que el observador
interactúa con los sujetos u objetos observados”.
5. PROCEDIMIENTOS.
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El estudio está constituido en fases con la finalidad de realizar
un trabajo coordinado, organizado y coherente.
Fase Inicial: Se llevara a cabo una exploración del contexto a
estudiar, para detectar la situación del problema que se pretende
investigar, el objeto de investigación.
Fase Documental: Se realizara un arqueo bibliográfico para la
selección y extracción de ideas, conceptos, teorías, que dieran
sustento a la investigación.
Fase de Campo: Se seleccionara la unidad de análisis para la
investigación. Se aplicará la técnica de la Observación.
Fase de análisis e interpretación: Una vez recolectada la
información de la base de datos obtenida, se procede a tabular y
presentar la información para su correspondiente interpretación.
Fase de Conclusiones: Se establecerán las conclusiones del
estudio y se harán las recomendaciones pertinentes a las necesidades
reflejadas al problema planteado.
6. METODOLOGIA DE DISEÑO EMPLEADA.
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El tipo de diseño a utilizar es el de tipo no experimental que es
aquella que se realiza sin manipular deliberadamente variables, es
decir, es una investigación donde no se hace variar intencionalmente
las variables. Lo que se hace en una investigación no experimental es
observar fenómenos tal y como se dan en su contexto natural para
después analizarlos. (Hernández Sampieri R, 1991, Pág. 189-190).
Así mismo, el estudio se corresponde con un Diseño de
Investigación de Campo, el cual es definido como “el análisis
sistemático de problemas en la realidad, con el propósito bien sea de
describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores
constituyentes, explicar sus causas y efectos, o predecir su
ocurrencia, haciendo uso de métodos característicos de cualquiera de
los paradigmas o enfoques de investigación conocidos o en
desarrollo”.(Manual de Trabajos de Grado de Especialización y
Maestría y Tesis Doctorales de la UPEL 1998:5).
Por su parte, Balestrini (1998: 9), sostiene que la
investigación de campo se refiere a lo relativo y circunscrito a un área
de investigación, para lo cual, los datos se recogen de la realidad en
su ambiente natural.
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Asi mismo, Arias, Fidias. (1997, p.50), sostiene que la
Investigación de Campo: "consiste en la recolección de datos
directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular
o controlar variable alguna".
En este mismo sentido, los datos de interés del presente
estudio, serán recogidos en forma directa de la realidad, en cada una
de las diferentes etapas que conforman el revestimiento de tuberías
de acero de la empresa Atlantida Interncional, describiendo los
diferentes tipos de revestimientos utilizados para la protección de
tuberías de acero, así como también las diferentes etapas
involucradas en el proceso de revestimiento.
Por otra parte, corresponde con una Investigación Documental,
definida como "aquella que se basa en la obtención y análisis de
datos provenientes de materiales impresos u otros tipos de
documentos". (Arias, Fidias. 1997, p.49).
Este trabajo de investigación tiene como diseño Documental,
por los diversos documentos a los que se refiere la fundamentación
teórica y sobre la cual se hace el análisis. Es a la vez una
investigación de campo porque "la recolección de datos se tomó de la
realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable
alguna”.
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CAPITULO IV
ANALISIS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
1. ANALISIS DE LA SITUACION ACTUAL.
La corrosión es el ataque destructivo de un material por la
reacción con el ambiente. Las graves consecuencias del proceso de
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corrosión, lo han convertido en un problema de magnitud mundial. En
adición a nuestros encuentros día a día con este tipo de degradación,
la corrosión causa, cierres de plantas, desperdicio de valiosos
recursos, pérdida o contaminación de productos, reducción en
eficiencia, costosos mantenimientos, y costosos sobrediseños;
también pone en peligro la seguridad e inhibe el progreso
tecnológico. El control de la corrosión es logrado reconociendo y
entendiendo los mecanismos de la corrosión, usando materiales y
diseños resistentes a la corrosión, y usando sistemas protectores,
dispositivos, y tratamientos.
La corrosión es el principal factor que afecta la longevidad y
confiabilidad de las tuberías que transportan fuentes de energía
cruciales a través de la nación.
El revestimiento de tuberías, es probablemente el producto de
control contra la corrosión más utilizado. Ellos son utilizados para
proveer una protección a largo plazo bajo una amplia gama de
condiciones corrosivas, extendiéndose desde exposición atmosférica
hasta las condiciones de alta demanda de procesos químicos. Los
revestimientos en si proveen poco o ningún refuerzo estructural, sin
embargo protegen a otros materiales de forma tal que preserven su
refuerzo e integridad. La función principal de un revestimiento es la
de aislar elementos estructurales reactivos de ambientes corrosivos.
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El hecho de que los revestimientos solo ocupan una muy pequeña
fracción del volumen total de un sistema, nos dice bastante de los
duros requerimientos impuestos sobre estos materiales. El
revestimiento debe proveer una barrera continua, y cualquier
imperfección se puede convertir en un punto focal para la
degradación y corrosión del elemento revestido.
En Venezuela son pocas las empresas que revisten tuberías
externamente. En el estado Zulia, se encuentra presente la empresa
Atlántida Internacional. Esta empresa se dedica a la aplicación de
revestimientos externos anticorrosivos a tuberías de acero utilizadas
para el transporte de petróleo, gas y derivados.
2. ANALISIS DE LA SITUACION PROPUESTA.
La empresa Atlántida Internacional, ofrece revestimientos
externos para tuberías en varias modalidades para poder cubrir una
variada gama aplicaciones.
En esta investigación se presentan cada uno de los diferentes
tipos de revestimientos que se aplican en la planta, se analizan todas
las etapas involucradas en el proceso de revestimiento, los equipos
involucrados, el control de calidad e inspección, además, de analizar
DERECHOS RESERVADOS
las ventajas que presentan cada uno de estos tipos de
revestimientos.
2.1. TIPOS DE REVESTIMIENTOS UTILIZADOS PARA LA
PROTECCIÓN DE TUBERÍAS DE ACERO.
a.- Revestimiento Monocapa con Resina Epóxica en Polvo, también
conocido como “F.B.E. Monocapa” (Fusion Bonded Epoxy Monocapa):
Se trata de un revestimiento basado en una resina que
reacciona por acción de la temperatura, aplicada por pulverización
electrostática sobre la superficie caliente de los tubos, se funde,
adhiere y polimeriza en una capa sólida de revestimiento.
Es generalmente utilizado en tuberías que operan a
temperaturas menores ó iguales a 65ºC; sin embargo puede
desempeñarse hasta temperaturas de 95ºC.
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Dependiendo de las temperaturas de servicio de operación de
las líneas, los espesores para el revestimiento con FBE cambiaran
desde 14 (mils) a 65ºC hasta 28 (mils) a 95ºC.
GRAFICA 1. Esquema del Revestimiento FBE Monocapa.
FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
b.- Revestimiento Bicapa con Resina Epóxica en Polvo, también
conocido como “F.B.E. Bicapa” (Fusion Bonded Epoxy Bicapa):
Es un revestimiento basado en dos resinas epóxicas en polvo
aplicadas electrostaticamente por termofusión. Una primera capa de
resina epóxica en polvo se aplica sobre la superficie caliente del tubo
para dar la protección anticorrosivo con una alta adherencia sobre el
mismo, y una segunda capa que se aplica inmediatamente después
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lográndose entre ellas una alta cohesividad, esta segunda capa es de
alta resistencia mecánica, alta impermeabilidad y de gran resistencia
a los ataques químicos.
Este revestimiento tiene buen desempeño a temperaturas de
operación de la línea menores o iguales a 110ºC con espesores de 24
+- 2 mils.
GRAFICA 2. Esquema del Revestimiento FBE Bicapa.
FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
c.- Revestimiento Tricapa Epoxy-Polietileno o Tricapa Epoxy-
Polipropileno:
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Los revestimientos tricapa epoxy-polietileno y tricapa epoxy-
polipropileno consisten en la aplicación inmediata de tres capas de
revestimientos de cualidades diferentes sobre la superficie del tubo,
formando una unidad monolítica continua y sin solapes a lo largo del
tubo. Estos dos sistemas ofrecen las ventajas de la excelente
protección mecánica, química y eléctrica de la poliolefina de la capa
externa (polietileno o polipropileno) que en combinación con la
excelente adhesión y protección anticorrosivo de la resina epóxica en
polvo (FBE) adherida sobre la superficie del metal forman el mejor
sistema de revestimiento anticorrosivo disponible en la industria.
GRAFICA 3. Esquema del Revestimiento Tricapa.
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FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
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2.2. EQUIPOS EMPLEADOS EN LOS PROCESOS DE
REVESTIMIENTO.
Durante las diversas etapas que atraviesa una tubería en su
proceso de revestimiento contra la corrosión, desde la recepción de la
tubería desnuda, hasta el transporte y colocación de la tubería en
sitio, son utilizados una gran diversidad de equipos especializados.
Los puntos que a continuación se describen detallan lo
explicado anteriormente.
2.2.1. Equipos en planta.
Las plantas están acondicionadas de acuerdo al revestimiento
que estas ejecuten. Sin embargo no son muchas las diferencias que
existen entre una planta u otra, generalmente todas están
compuestas por un sistema de transporte el cual mueve la tubería de
un equipo a otro, hornos calentadores, equipos y sistema de limpieza,
enfriadores, detectores eléctricos y otros.
Sistema de transporte: Esta formado ejes rotatorios (conveyors) que
se encargan de mover la tubería del soporte en que se encuentra
hasta el equipo de limpieza, también moviliza a la tubería por todos
los demás equipos y finalmente la traslada desde el sitio donde se
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hace la prueba de detección hasta los soportes acolchonados de
donde posteriormente pasara el almacenamiento.
Soportes: Son unos apoyos o esparcidores sobre los cuales se
colocan las tuberías desnudas y revestidas. Deben tener por lo menos
20 cm. de ancho así como también estar bien acolchonados para
poder distribuir la carga uniformemente sobretodo cuando la tubería
ya esta revestida.
Equipos y sistemas de limpieza: La limpieza de las tuberías puede
realizarse a través de solventes, ácidos, con granalla metálica y
equipo mecánico dependiendo del revestimiento que se le aplique y a
las especificaciones que le corresponda. La limpieza con granalla
metálica se hace con balines de acero, en un equipo donde estos
balines son electropulsados por turbinas activadas por motores cuyas
revoluciones oscilan entre 2600 y 3000 rpm. Este proceso se conoce
con el nombre de “Shot Blasting”.
Hornos de calentamiento: Son utilizados para darle la temperatura
adecuada a la tubería para los procesos de limpieza y revestimiento.
Boquillas Pulverizadoras: Las boquillas pulverizadoras rocían
directamente la resina sobre la tubería y esta se adhiere a la misma
por corriente electrostática ya que el tubo esta magnetizado y se
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aplica en un ambiente totalmente seco por requerimientos del
fabricante de la resina.
Extrusora: Es el equipo encargado de aplicar ciertos revestimientos
como en los casos del polietileno y el polipropileno. Este equipo opera
a través de una matriz que puede ser concéntrica o plana. El
revestimiento es aplicado en forma de película envolvente y continua
después de haberse alimentado, calentado y fundido los granos de la
resina en la extrusora.
Detector de fallas: Es un artefacto que inspecciona eléctricamente al
revestimiento. El voltaje de este detector deberá ser ajustado para
proveer un electrodo o potencial de acero equivalente
aproximadamente a 125 vol. por milésima de espesor de
revestimiento. Si el voltaje es demasiado bajo no se detectaran fallas,
o si por el contrario es muy alto pasara el revestimiento y producirá
la falla. Por lo tanto si tenemos un revestimiento de espesor de 14
milésimas de pulgada, el voltaje adecuado será: 125 volt por 14
milesimas = 1750 volt de operación del detector. El electrodo de
búsqueda debe permanecer siempre en contacto con el
revestimiento. Este detector es conocido comúnmente como “Holiday
Detector”.
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Sistema de enfriamiento: Puede ser por atomización de aire o agua.
Generalmente la tubería después de revestida es enfriada por un
sistema de riego de agua, a temperaturas controladas.
Acopladores: También son conocidos como “Copling” y sirven para
unir los extremos de una tubería con otra y así formar una cadena de
tubos que aligeren el proceso de revestimiento.
Elcómetros magnéticos o micrómetros: Son instrumentos que sirven
para medir el espesor del revestimiento.
Creyones de temperatura: Sirven para controlar la temperatura de
las tuberías. Son de diferentes rangos de temperatura y fáciles de
manejar; el crayón es pasado por la superficie de la tubería metálica
y se observa la marca para determinar si se derrite o no, si se derrite
se usara el crayón de rango de temperatura inmediatamente
superior, si no se derrite se usara el rango inmediatamente inferior.
Pirómetro óptico: Instrumento que mide la temperatura de la
superficie metálica de la tubería.
2.2.2. Equipos en sitio.
DERECHOS RESERVADOS
Los equipos en sitio son manuales y menos complejos que en
planta, esto se debe a que en sitio generalmente el tipo de
revestimiento que se hace es solo en caso de reparaciones.
Los instrumentos mas usados son:
Esmeril y cepillo de torniquete: Son utilizados para limpiar y
uniformizar las superficies irregulares de revestimientos dañados.
Montacargas: Es una maquina que transporta la tubería de un sitio a
otro. También es utilizada para descargar las tuberías de los equipos
de transporte.
Dobladora: Es un equipo que sirve para dar la curvatura a las
tuberías en los sitios donde se requiera.
Equipo de soldadura: Sirve para soldar las juntas que unen una
tubería con otra.
Plantas generadoras de corriente eléctrica: Alimentan eléctricamente
a los equipos de soldadura así como también a los calentadores de
anillos. Estos pueden ser de 110 o 220 vol.
DERECHOS RESERVADOS
Detector de fallas. (Holiday Detector): Funciona de la misma manera
que el usado en planta con la diferencia que este es manual.
Creyones de temperatura: Son los mismos que se utilizan en planta
para controlar la temperatura.
DERECHOS RESERVADOS
2.3. ETAPAS DE APLICACIÓN DE REVESTIMIENTO DE
TUBERÍAS.
Para el revestimiento de tuberías se requiere pasar una serie de
etapas debidamente controladas, ya que de esta forma se garantiza
que el revestimiento es optimo.
Cada planta de revestimiento esta condicionada adecuadamente
para seguir las etapas que requieren diversos revestimientos los
cuales se describen detalladamente en los siguientes puntos.
2.3.1. Revestimiento con resina epóxica en polvo (Monocapa y
Bicapa)
Las etapas del proceso de revestimiento con resina epóxica en
polvo (Monocapa y Bicapa) son las siguientes:
• Inspección y limpieza:
Se inicia con la inspección de la tubería en busca de defectos
notables en la superficie, se determina si hay polvo, sucio o residuos
metálicos en el tubo; luego de ser inspeccionada, se pasa la tubería a
través de un horno de precalentamiento hasta una temperatura
cercana a 65 grados centígrados (150 grados Fahrenheit),
DERECHOS RESERVADOS
temperatura ideal para que el acido de limpieza pueda actuar, luego
entra en contacto con agua para remover el acido de limpieza. El
acido es utilizado para remover grasas, óxidos y cualquier otro
contaminante de la tubería. El Acido utilizado es una mezcla de acido
sulfhídrico y desengrasante. Luego la tubería pasa por unos
sopladores que secan la tubería antes de entrar a otro horno de
precalentamiento a la misma temperatura. A continuación la tubería
entra a la Granalladora No. 1 que utiliza granalla metálica redonda y
se encarga de limpiar la tubería, luego pasa a la Granalladora No. 2
que utiliza la granalla angular y se encarga de producir las crestas y
valles en la tubería con el fin de lograr el anclaje necesario del
revestimiento que se le aplicara. Las Granalladoras actúan por medio
de un chorro de partículas de acero (balines y aristas) a través de
hornos de inducción hasta alcanzar un acabo casi blanco. Terminando
esta actividad la tubería es inspeccionada para chequear el grado de
limpieza y anclaje obtenido con los requerimientos técnicos que exige
el fabricante de la resina a utilizar en el proceso de revestimiento.
Generalmente estos valores siempre son superados en el proceso de
limpieza.
• Calentamiento.
La tubería antes de ser revestida se calienta para cumplir con los
requerimientos de temperatura de aplicación del fabricante de la
DERECHOS RESERVADOS
resina, comprobando la temperatura de calentamiento mediante un
pirómetro óptico de registro continuo, cuyo buen funcionamiento es
verificado a través de creyones graduados de fusión, por lo menos
dos veces al día.
• Aplicación del revestimiento.
Esta etapa se inicia cuando la tubería haya alcanzado una
temperatura comprendida entre 218 y 239 grados centígrados (425 y
463 grados Fahrenheit). Mediante un cabezote de inyección se aplica
por pulverización electroestática la resina epóxica que al hacer
contacto con la tubería caliente, se funde dejando una superficie liza
y uniforme cuyo espesor mínimo es de 10 mils (milésima de
pulgada). En caso de aplicar un revestimiento de tipo Bicapa, la
segunda capa se aplicara inmediatamente después de que se aplique
la primera lográndose entre ellas una alta cohesividad, esta segunda
capa es de alta resistencia mecánica, alta impermeabilidad y de gran
resistencia a los ataques quimicos.
• Curado.
El curado es ciertamente uno de los pasos más críticos de la
operación total del revestimiento, el cual consiste en la relación que
existe entre la temperatura de aplicación de la resina y el tiempo
DERECHOS RESERVADOS
necesario para que el revestimiento adquiera la consistencia deseada
antes de entrar a la etapa de enfriamiento.
El tiempo de curado se comprueba cada 15 – 20 minutos mediante
un cronómetro, desde la salida de la cámara de revestimiento hasta
el enfriamiento por agua. Si el tiempo transcurrido es mayor o menor
que el especificado para la temperatura de aplicación, se hacen de
inmediato los ajustes necesarios, ya que este tiempo depende la
velocidad de la tubería.
• Enfriamiento.
Después de que el revestimiento ha sido curado, se enfría con aire
o por atomización de agua a temperatura no mayor de 66 grados
centígrados (150 grados Fahrenheit), con la finalidad de facilitar su
manejo e inspección final.
• Inspección y almacenamiento.
El revestimiento es eléctricamente inspeccionado después que su
temperatura haya bajado a 121 grados centígrados (250 grados
Fahrenheit). El propósito de la inspección eléctrica, es el de detectar
fallas en el revestimiento, tales como agujeros minúsculos,
inclusiones de material extraño o defectos del acero. Hecha la
DERECHOS RESERVADOS
correspondiente inspección se almacena la tubería en forma de
camadas.
GRAFICA 4. Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Monocapa.
FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
DERECHOS RESERVADOS
GRAFICA 5. Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Bicapa.
FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
2.3.2. Revestimiento por extrusión de polietileno o polipropileno,
sistema Tricapa Epoxi-polietileno y Tricapa Epoxi-polipropileno.
• Limpieza e inspección del tubo desnudo.
DERECHOS RESERVADOS
El proceso de inspección y limpieza es igual al del revestimiento
con resina epóxica en polvo (Monocapa y Bicapa).
• Calentamiento.
El proceso de calentamiento es igual al del revestimiento con
resina epóxica en polvo (Monocapa y Bicapa).
• Aplicación del revestimiento.
Una vez eliminado todo aceite, grasa, suciedad, costra de
herrumbre y materia extraña proveniente de los sistemas de
transporta o equipos de procesamiento la tubería se imprime con
un mastique negro de naturaleza bituminosa, caucho de butilo o
PVC, el cual es fundido y aplicado mediante rociado de liquido
continuo, formando una película alrededor de la tubería cuyo
espesor es controlado por la cantidad de flujo del mastique y la
velocidad con que pasa la tubería. La resina del imprimador
generalmente es proporcionado en granos por el cual tiene que ser
fundida.
• Aplicación del Revestimiento.
DERECHOS RESERVADOS
Esta etapa se inicia cuando la tubería haya alcanzado una
temperatura comprendida entre 218 y 239 grados centígrados (425 y
463 grados Fahrenheit). Mediante un cabezote de inyección se aplica
por pulverización electroestática la resina epóxica que al hacer
contacto con la tubería caliente, se funde dejando una superficie liza
y uniforme cuyo espesor mínimo es de 10 mils (milésima de
pulgada). Inmediatamente se aplica una segunda capa con un
Copolimero especialmente formulado que, aplicado por extrusión
lateral en caliente, tiene la propiedad de reaccionar químicamente
con la resina de la primera capa antes que la misma haya terminado
el proceso de curado. La tercera capa o capa externa también es
aplicada por extrusión lateral en caliente inmediatamente después
que el copolimero de la segunda capa logrando una unión perfecta
entre ambas. La función de esta tercera capa es la de proveer al
sistema tricapa su elevada resistencia mecánica, química y eléctrica,
esta capa puede ser polietileno o polipropileno, la selección
dependerá de las características del proyecto y en especial de la
temperatura de operación de la línea.
El revestimiento por extrusión es el realizado por una extrusora de
matriz concéntrica la cual es alimentada con polietileno o
polipropileno en forma de grano. La resina es fundida y
posteriormente depositada en forma de envoltura continua sobre la
tubería. Es de hacer notar que la resina del polietileno es ligada con
DERECHOS RESERVADOS
pigmentos de color amarillo y su temperatura de aplicación debe
estar entre 160 y 180 grados centígrados (320 y 350 grados
Fahrenheit), en cambio la resina del polipropileno es ligada con
pigmentos de color anaranjado y su temperatura de aplicación deberá
estar entre 180 y 200 grados centígrados (350 y 390 grados
Fahrenheit). Estas temperaturas se registran continuamente para
controlar la uniformidad de la operación. Otra manera de la aplicación
del revestimiento por extrusión es en forma de película o cinta plana,
habiendo sido preformado en la extrusora mediante una matriz plana.
• Enfriamiento.
La tubería es enfriada bruscamente por atomización de agua a
temperatura no mayor de los 66 grados centígrados (150 grados
Fahrenheit). Es importante mantener esta temperatura para la buena
adhesión del revestimiento con la tubería.
• Inspección.
En esta etapa se procede a la localización de fallas mediante un
detector eléctrico que accionara una alarma al presentarse agujeros,
vacíos, porosidades o cualquier irregularidad que exponga la
superficie de la tubería al contacto con el aire. Este detector es
conocido “Holiday Detector”.
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• Almacenamiento.
Previo al almacenamiento, se identifica la tubería con un impresor
rotativo de tinta indeleble, con el nombre de la filial, tipo de producto,
fecha de producción e identificación de la empresa revestidora, para
luego ser depositadas en almacenes bajo techo, evitando su deterioro
por la acción de los rayos solares.
DERECHOS RESERVADOS
GRAFICA 6. Esquema de Aplicación del Revestimiento FBE
Tricapa.
FUENTE: Especificaciones técnicas de revestimiento. Atlántida
Internacional. (2005).
2.4. CONTROL DE CALIDAD E INSPECCION.
El propósito de establecer un sistema de control de calida es
asegurar que los materiales de revestimiento sea de la calidad
DERECHOS RESERVADOS
deseada, lo cual contribuye a disminuir las operaciones de inspección
y ensayo.
Es necesaria subrayar la importancia y la necesidad de un
control de calidad hecho por representantes calificados y al cual
deben someterse los productores durante la elaboración de los
revestimientos de tuberías.
La organización del control no debe ser considerado como una
misión reveladora de desconfianza y de suspicacia apropósito de los
encargados de los suministros o de la ejecución de los trabajos; esa
misión de control tiene por objeto esencial, obtener buenos
suministros, concurrir a la realización de trabajos que correspondan
del mejor modo posible a los objetivos de seguridad, duración y
economía.
El empleo de plantas revestidoras de gran producción, conduce
a ritmos cada vez mas rápidos para el funcionamiento de las tuberías.
Si un fallo por descuido llega a producirse en el funcionamiento de
una de las partes por desperfectos de la maquina o mal desempeño
del personal, existe el riesgo de poner en obras cantidades
considerables de material inaprovechable.
DERECHOS RESERVADOS
Como se explico anteriormente, la evaluación de un
revestimiento encierra los siguientes aspectos: Selección del
revestimiento, preparación de la superficie, aplicación del imprimador
y aplicación del revestimiento. Fallas en sistemas de protección
pueden originarse por una selección inadecuada de materiales,
espesor insuficiente de revestimiento o mala preparación se de
superficie.
A fin de hacerle frente a tales accidentes es conveniente tener
laboratorios equipados que permitan ejecutar las extracciones de
muestras que sean representativas en todas las fases de fabricación,
con facilidad, rapidez y sin exigir la menor parada o el menor retardo
de marcha en su ritmo normal. Otro aspecto importante, es que
durante la evaluación de los sistemas de control de calidad, se
detecta que muchas fallas presentadas en las tuberías revestidas, se
deben a la falta de métodos de inspección, tanto en planta como en
campo, y de inspectores debidamente entrenados en las técnicas de
ensayo, operaciones de producción y aplicación.
Para una mejor compresión se dará una explicación sobre los
controles de calidad de la materia prima, de las tuberías desnudas y
de los revestimientos.
2.4.1.- Control de calidad de los productos:
DERECHOS RESERVADOS
Muchos son los aspectos a considerar para organizar un sistema
de control de calidad en los productos, entre ellos están la viscosidad,
tamaño de partículas, contenido de sólidos, tiempo de gelificacion y
propiedades mecánicas. Otros controles de calidad son la recepción,
inspección, manejo y almacenamiento de la materia prima.
2.4.1.1.- Control de calidad de la resina epóxica en polvo.
Los controles de calidad de la resina epóxica en polvo requieren lo
siguiente:
- La gravedad específica es de 1. + o – 0.2 gr/cm3 según lo
indica la norma A.S.T.M.D 792-66.
- La humedad es de 0.3% en peso máximo. (A.S.T.M.D 570-81).
- La vida útil a 22 + o – 1 grado centígrado es de 12 meses de
almacenamiento en lugar seco.
- El tiempo de gelificacion a 204 grados centígrados (400 grados
Fahrenheit) es de 8 a 15 segundos. Según normas COVENIN
1096.
DERECHOS RESERVADOS
- La temperatura de aplicación va desde 218 – 239 grados
centígrados (425 – 463 grados Fahrenheit).
- El tiempo de curado es de 50 segundos. Si la temperatura de
aplicación es de 218 grados centígrados, y 28 segundos si es de
230 grados centígrados.
- El tamizado en el cual un 98% mínimo por una malla No 100
norma A.S.T.M D 1921-79.
2.4.2.- Control de calidad e inspección de tuberías desnudas.
La tubería antes de ser revestida requiere de una inspección de
tallada para determinar si sus condiciones están aptas para ser
procesadas. A continuación s e describen las normas a que estas
están sujetas.
- Acabado “ casi blanco” : Se interpreta como toda superficie
metálica, chorreada con arena seca o partículas de acero, libre
de toda suciedad, escamasion, herrumbre, producto de
corrosión, pinturas y otras materias extrañas. Sombras muy
ligeras, pequeñas huellas y descolocaciones son aceptables. Por
lo menos el 95% de la superficie tendrá la apariencia de una
DERECHOS RESERVADOS
superficie metálica limpiada a metal blanco. Norma SSPC – SP
– 10 – 63T (Especificaciones sobre preparación de superficie).
- Acabado “blanco”: Consiste en la preparación de la superficie
de metal para el pintado recubrimiento mediante la eliminación
de todas las costras de laminados, oxido, escamas de oxido,
pinturas o materias extrañas usando abrasivos propulsado a
través de boquillas de descarga, o por medio de rueda
centrifugas.
La superficie metálica de la tubería toma un color grisáceo
uniforme, ligeramente raspado para formar un anclaje para los
recubrimientos. SSPC – SP – 5 – 63.
- Acabado “ Gris comercial” : Se define como aquel en el cual
todo aceite, grasa, suciedad, costra de herrumbre y materia
extraña ha sido completamente removida de la superficie
metálica al igual que todo oxido, costra de laminado y pintura
vieja, experto ligeras sombras, marcas o decoloraciones. Si la
superficie esta picada pueden encontrarse ligeros residuos de
herrumbre o pintura en el fondo de las picaduras. Por lo menos
dos terceras partes de la superficie estarán libres de residuos
visibles y lo restante, de ligeras manchas o de los residuos
mencionados anteriormente. Norma SSPC – SP – 6 – 63T.
DERECHOS RESERVADOS
- Limpieza por medio de herramientas mecánicas: Es un método
de preparación de la superficie de metal para el pintado
mediante la remoción de costras de laminado, escamas de
oxido y pinturas sueltas, mediante cepillados mecánicos de
alambre, esmeriladoras mecánicas y lijadoras mecánicas.
No se pretende que todas las costras de laminado, oxido y
pintura sean eliminados por este procedimiento, pero las costra
de laminado, escamas de oxido, pintura despendida y otra
materia extrañas perjudiciales deberán eliminarse. Norma SSPC
– SP – 3 – 63.
- Limpieza con herramientas de mano: Es un procedimiento para
la preparación de superficies de metal que se han de pintar
mediante la remoción de costras sueltas de laminado, escamas
sueltas de oxido y pintura suelta con martillos a mano, cepillo
de alambre manuales, raspado y lija a mano. Norma SSPC- SP
– 2 – 63.
- La altura del perfil de anclaje obtenido deberá estar
comprendido entre 38µm y 64 µm (1.5 y 2.5 mils); esta se
comprobara periódicamente por un patrón visual de
DERECHOS RESERVADOS
comparación según la norma NACE – TM – 01 – 75 o un
equipos adecuado para su determinación.
- Cualquier imperfección de la tubería, tales como astillas
salientes, costras, laminaciones, virutas de acero remanente,
salpicadura, etc. En la superficie recién limpiada, se debe
remover mediante lima esmeril. Esta operación no deberá
destruir el perfil de anclaje.
- Cualquier tubo no revestido en la misma fecha de la
preparación de la superficie debe ser reprocesado.
- Se revisa si existe agua dentro del tubo y si la humedad dentro
de la superficie metálica es alta. La superficie se secara
mediante un equipo de soplado.
2.4.3.- Control de calidad de los revestimientos:
La aplicación de cualquier sistema de revestimiento requiere:
Inspección de rutina en preparación de superficie, inspección contínua
con el detector de falla, medidas de adherencia y espesor. Además,
se requiere inspeccionar las tuberías revestidas cuando han sido
sometidas a largos periodos de almacenamiento.
DERECHOS RESERVADOS
Debido al mal manejo de las tuberías después de haber sido
revestidas, aparecen fallas en estos recubrimientos. Normalmente se
utilizan separadores revestidotes de caucho o cinta para el transporte
como para el almacenamiento. Para evitar que los extremos de un
tubo dañen el revestimiento de otro por roce o fricción, se les coloca
en esos extremos unos protectores.
Cuando se requiera el doblamiento de un tubo, se protegen las
mordazas de la maquina con neopreno. Otro control importante es
que la tubería no pueda ser colocada en el suelo, ni los cinturones
utilizados para la instalación o manejos de estas, deben estar
contaminados con piedra o polvo puesto que ello daña el
revestimiento.
2.4.3.1.- Controles de calidad e inspecciones de tuberías revestidas
con resinas epóxicas en polvo:
En el proceso de revestimiento con resina epóxica en polvo, las
tuberías son inspeccionadas eléctricamente en un 100%, con el
detector de fallas (Holiday Detector). Esta electroinspección se hace
en forma continua después de haberse completado la operación de
revestimiento y antes del almacenamiento, cuando la temperatura
sea menor o igual a 121 grados centígrados (250 grados Fahrenheit).
El propósito de esta inspección eléctrica, es de detectar fallas en el
DERECHOS RESERVADOS
revestimiento, tales como agujeros pequeños, defectos del acero o
inclusiones de materia extraño.
Una vez que el tubo se enfría a la temperatura ambiente, el
revestimiento es revisado a cuanto a apariencia, espesor y adhesión.
A) Apariencia:
Solo la opinión de una persona experimentada puede utilizarse
para determinar si la apariencia muestra algún problema; esta varia
con la temperatura, el tipo de acero y el espesor.
En esta inspección el revestimiento debe mostrar una
apariencia y color uniforme, brillante, libre de agujeros o cualquier
otra irregularidad superficial. La pieza es procesada en el caso que las
imperfecciones superficiales no superen lo siguiente: Para un
diámetro de tubería entre 50.8 y 254 mm (2 pulgadas – 10
pulgadas), el numero de imperfecciones máximas permitidas por tubo
revestido debe ser de 6; para diámetros mayores a 254 mm (10
pulgadas) el numero de imperfecciones máximas por tubo debe ser
de 12. Si estas condiciones son muy notorias, el inspector hace una
revisión mas exhaustiva de la preparación de la superficie para así
detectar las causas de la anomalía.
DERECHOS RESERVADOS
b) Espesor:
El espesor se chequea mediante un medidor de espesor
(elcómetro) alrededor de la circunferencia del tubo, en 4- 5 áreas
diferentes, para así determinar con los valores máximos y mínimos
un espesor promedio. Recomiendan que esto se haga
aproximadamente cada diez juntas.
Cada tubo debe tener un espesor de revestimiento de 12 + o –
2 mils. Si las tuberías tiene un espesor de revestimiento menor a 10
mils. Se rechazan y son revestidas de nuevo; si el espesor del
revestimiento es mayor a 14 mils. Se marcan en 3 puntos
equidistantes y el color amarillo con la frase “No doblar”.
c) Adhesión:
Para inspeccionar la adhesión apropiadamente, se utiliza una
navaja para raspar o levantar la superficie revestida. Si después de
hacer un corte en el revestimiento y se nota que se desprende o
resquebraja fácilmente indica problema en el revestimiento. Este
ensayo se hace cada 10 tubos en los extremos y en el medio de la
unión; en caso de presentarse algún problema el ensayo se hace
cada tubo hasta que el problema sea resuelto.
DERECHOS RESERVADOS
Otro de los controles de calidad para las tubería revestidas con
resina epóxica en polvo son las pruebas de dureza, curado, impacto y
resistencia a la penetración.
La prueba de dureza se realiza con un lápiz 7H según las
normas A.S.T.M. D – 3363 – 74. Esta prueba se hace antes y después
de realizar la prueba de curado; después de este tratamiento la
dureza no debe ser menor del 85% de la dureza original.
En las pruebas de curado se comprueba el grado de curado del
revestimiento. Esto se realiza frotando el tubo con un trapo
impregnado de metiletilcetona, el cual no debe aparecer manchado
después del tratamiento.
La prueba de impacto se realiza con una varilla metálica, la
cual es utilizada para golpear la superficie revestida. En esta prueba
el revestimiento no debe agrietarse ni resquebrajarse, ya que lo único
que daña el revestimiento son los filos cortantes como por ejemplo
los extremos de la varilla o de la tubería.
La prueba de la resistencia a la penetración o deformación, se
realiza por medio de una aguja bajo una determinada carga a una
temperatura de 93 grados centígrados (200 grados Fahrenheit). Se
hacen tres lecturas periódicamente y se considera que la máxima
DERECHOS RESERVADOS
penetración se alcanza cuando tres lecturas consecutivas den valores
constantes. Esta prueba se realiza de acuerdo a la norma A.S.T.M.G -
17-77.
Puesto que en los sistemas de control de calidad en muchas
ocasiones no se efectúa adecuadamente, hay una tendencia de fallas
en los revestimientos, como son:
- Fallas de adhesión por preparación inadecuada de la superficie:
La falta de adhesión debida a oxido o polvo remanente,
después que la superficie ha sido sometida limpieza, se
hace notoria con los cambios de temperatura, vibración y
durante el manejo y transporte de la tubería. La falla en
el revestimiento desafortunadamente ocurre meses
después que la tubería revestida revestida ha sido
satisfactoriamente aceptada.
- Falla de adherencia por agua en la superficie:
La tubería debe ser calentada a temperatura suficiente
que asegure la evaporación del agua para así lograr una
buena adhesión.
DERECHOS RESERVADOS
- Espesores bajos:
Los espesores obtenidos muchas veces se encuentran
fuera de los especificados debido a bajo contenidos de
sólidos, poco flujo de material epóxico altas velocidades
de la tubería que se va a revestir.
- Apariencia visual no-homogénea:
Defectos tales como el efecto concha de naranja,
inclusiones no metálicas, resinas epóxicas sin curar,
contaminación superficial, roturas o grietas, son
cuidadosamente detectadas y eliminadas.
2.5. ANALIZAR LAS VENTAJAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE
REVESTIMIENTOS.
a. Revestimiento Monocapa con Resina Epóxica en Polvo, también
conocido como “F.B.E. Monocapa” (Fusion Bonded Epoxy Monocapa):
DERECHOS RESERVADOS
• Excelente resistencia dieléctrica.
• Excelente resistencia al desprendimiento catódico.
• Excelente adhesión
• Muy buena resistencia a los agentes químicos y
microorganismos del suelo.
• Resistencia a las fuerzas del suelo
• Estabilidad térmica
• Alta flexibilidad
b.- Revestimiento Bicapa con Resina Epóxica en Polvo, también
conocido como “F.B.E. Bicapa” (Fusion Bonded Epoxy Bicapa):
• Buena resistencia mecánica.
• Excelente resistencia dieléctrica.
• Excelente resistencia al desprendimiento catódico.
• Excelente adhesión
• Muy buena resistencia a los agentes químicos y
microorganismos del suelo.
• Estabilidad térmica.
• Alta flexibilidad que permite un óptimo doblado de los tubos.
• Alta impermeabilidad
• Mayor resistencia al impacto.
DERECHOS RESERVADOS
c.- Revestimiento Tricapa Epoxy-Polietileno o Tricapa Epoxy-
Polipropileno:
• Excelente protección anticorrosiva que brinda la resina epóxica
en polvo aplicada electrostáticamente y adherida por
termofusión a la superficie del tubo.
• Gran resistencia mecánica, a los agentes químicos y buena
resistencia a la temperatura, debido a las características físicas
y químicas de las poliolefinas (polietileno o polipropileno). Se
puede usar en terrenos rocosos sin cuidados especiales y no
requiere cuidados excesivos durante la movilización y
transporte, disminuyendo considerablemente los parches y
reparaciones en sitio.
• Puede soportar grandes periodos de tiempo almacenado a la
intemperie sin cuidados especiales, manteniendo sus cualidades
originales.
• Debido a su gran aislación eléctrica y a su impermeabilidad,
este tipo de revestimiento requiere menos energía para su
protección catódica a lo largo de su vida útil, con el
consiguiente ahorro de energía, disminuyendo los costos de
mantenimiento.
DERECHOS RESERVADOS
• Buena estabilidad térmica y flexibilidad que permite un óptimo
doblado de los tubos, además de una excelente resistencia a la
abrasión.
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES
Durante los últimos 40 años, tanto los productos como la
aplicación de revestimientos utilizados para la protección de tuberías
de acero contra la corrosión, han mejorado significativamente.
Esfuerzos por parte de los formuladores de la materia prima, los
manufactureros y los aplicadores han resultado en un revestimiento
que deberá mantener su posición como revestimiento estándar para
el siglo 21. El revestimiento de resina epóxica es una tecnología que
esta mejorando constantemente para alcanzar los nuevos retos que
presenta la industria de las tuberías de acero.
En los primeros días de revestimiento de tuberías el concepto
de medición de rendimiento estaba muy limitado, pocos estándares
eran universalmente utilizados y las pruebas eran difíciles de
comparar o duplicar. Las especificaciones consistían en un estándar
mínimo que estaba siempre abierto a excepciones o interpretaciones.
Los revestimientos eran aplicados con todos los problemas asociados
de superficie pobre o irregular, clima no predecible y equipo de
revestimiento variable.
Los revestimientos han mejorado constantemente en las áreas
de formulación, manufactura de productos y en su aplicación.
DERECHOS RESERVADOS
Los manufactureros de resinas han respondido a los
requerimientos de los aplicadores de ofrecer mejores parámetros de
aplicación. Como resultado, nuevas formulaciones generalmente
ofrecen una mejor ventana de aplicación que las formulaciones
pasadas, lo que da a los aplicadores una mejor oportunidad de
optimizar el rendimiento de los revestimientos.
Capas adicionales como lo son las resinas epóxicas texturizadas
para uso bajo concreto y las resinas revestidoras para resistencia
mecánica han hecho del revestimiento de resina epóxica mas
competitiva sobre otras tecnologías. Estos nuevos productos pueden
ser aplicados sobre el revestimiento de resina epóxica durante el
proceso de aplicación sin manejo adicional y con muy poco equipo
adicional. Los aplicadores generalmente encuentran este tipo de
tecnología de revestimientos como la de mejor relación de
efectividad-costo y la menos problemática que otras alternativas.
Estos revestimientos con capas adicionales también ofrecen a las
compañías soluciones especificas a retos de construcción y operación.
Más que nunca, la información técnica de los productos es un
punto de referencia importantísimo. Esta es una fuente de
información confiable concerniente a propiedades típicas de un
producto específico. Los estándares de pruebas referenciados pueden
DERECHOS RESERVADOS
variar para cada prueba individual así que se hace muy importante
estudiarlos muy cuidadosamente.
Con el requerimiento de un desempeño mas duro en los
revestimientos de las tuberías por parte de los clientes, los
aplicadores han respondido admirablemente. La industria que una vez
tenia un manual de calidad “en alguna parte” esta ahora cumpliendo
activamente con una multitud de estándares.
Son numerosos los puntos de inspección de calidad que
documentan el proceso de aplicación dentro de la planta aplicadora
de revestimiento. La cantidad de información útil disponible puede
facilitar la identificación de problemas, si es necesario, y permite la
examinación del proceso de revestimiento para optimizar las pruebas
de desempeño y las ratas de producción de la planta.
La industria del revestimiento con resina epóxica ha
evolucionado y puede tomar orgullo en las mejoras continuas de hoy
en día. El proceso es ciertamente más predecible. Las expectativas
son altas en cada etapa del proceso de revestimiento, y lo mas
importante, esas expectativas son alcanzadas. El revestimiento ha
estado cambiando y continúa haciéndolo dentro de los pilares de su
formulación, manufactura, y aplicación.
DERECHOS RESERVADOS
DERECHOS RESERVADOS
RECOMENDACIONES
DERECHOS RESERVADOS
RECOMENDACIONES
Del producto de este trabajo de investigación se pueden hacer
las siguientes recomendaciones:
1. Será de suma importancia para la planta revestidora mantener
un estricto control de calidad en cada una de las etapas que
involucra el proceso de revestimiento.
2. La planta revestidora deberá mantenerse al tanto de los
cambios y mejoras tecnológicas que se presentan diariamente
con el fin de que puedan suministrar un revestimiento
adecuado a las cambiantes demandas que exige la industria.
3. El cliente deberá conocer muy bien todas y cada una de las
condiciones a las cuales someterá la tubería una vez revestida
de forma tal que pueda exigir un revestimiento que sea capaz
de soportar o incluso superar tales condiciones de operación.
4. El cliente deberá exigir que los parámetros y especificaciones
de control de calidad sean cumplidos fielmente en todas y cada
una de las etapas del revestimiento, ya que estos existen con el
mismo propósito de garantizar un revestimiento exitoso
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cumpliendo así todos los requerimientos deseados, e incluso
deberá proponer cualquier control adicional si así lo requiera.
5. El cliente deberá controlar además el proceso de transporte e
instalación de la tubería revestida hasta su sitio de destino, ya
que estos son también aspectos importantísimos que pueden
afectar enormemente la calidad final de la tubería revestida en
su protección contra la corrosión.
6. El cliente deberá garantizar un adecuado mantenimiento y
monitoreo en tiempo real de la tubería revestida una vez que
esta este operativa, de forma tal que se pueda observar
cualquier falla si se llegase a presentar y llevar a cabo los
ajustes para minimizar el daño, reduciendo el mantenimiento
innecesario y disminuir el riesgo de una falla no esperada.
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BIBLIOGRAFIA
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BIBLIOGRAFIA
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
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Ingeniería. Universidad del Zulia.
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industriales. Laboratorio de Corrosión. Facultad de Ingeniería.
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• Measuring Relative Humidity. (Winter 2004, Volume 9, Issue
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• The Value of Third Party Inspection of Coatings. (Spring 2004,
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• 3M Corrosion Protection Products.
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• Pierre R. Roberge. (1999). Handbook of Corrosion Engineering.
McGraw-Hill.
TRABAJOS DE GRADO:
• CARRERO y CURIEL (1985). “Estudio de las propiedades
protectoras para metales de un recubrimiento a base de
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plástico (poliestireno-butadieno)”. Trabajo especial de grado
para optar al titulo de Ingeniero Civil. Universidad del Zulia.
Facultad de Ingeniería.
• AMENEIROS, MESTRE y PORTILLO (1984). “Determinación de
las propiedades anticorrosivas de un producto a base de tanino,
aplicado como recubrimiento al acero utilizado como material
de construcción”. Trabajo especial de grado para optar al titulo
de Ingeniero Civil. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería.
• PAVAN, PEREZ y QUINTERO (1985). “Revestimiento de
tuberías”. Trabajo especial de grado para optar al titulo de
Ingeniero Civil. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería.
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