NRF-034-PEMEX-2011 DV_22feb11

Número de Documento NRF-034-PEMEX-2011

SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX-EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

17 de febrero de 2012

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COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS

AISLAMIENTOS TERMICOS PARA ALTAS TEMPERATURAS EN EQUIPOS, RECIPIENTES

Y TUBERIA SUPERFICIAL

ESTA NORMA DE REFERENCIA CANCELA A LA NRF-034-PEMEX-2004

Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y

Organismos Subsidiarios

AISLAMIENTOS TÉRMICOS PARA ALTAS TEMPERATURAS EN

EQUIPOS, RECIPIENTES Y TUBERÍA SUPERFICIAL

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CONTENIDO

CAPÍTULO PÁGINA 0. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 4 1. OBJETIVO ............................................................................................................................................ 4 2. ALCANCE ............................................................................................................................................. 5 3. CAMPO DE APLICACIÓN ................................................................................................................... 5 4. ACTUALIZACIÓN ................................................................................................................................ 5 5. REFERENCIAS .................................................................................................................................... 6 6. DEFINICIONES .................................................................................................................................... 6 7. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS .......................................................................................................... 7 8. DESARROLLO ..................................................................................................................................... 7

8.1 Sistema termoaislante................................................................................................................. 7 8.2 Materiales ......................................................................................................................................... 8 8.3 Diseño ...................................................................................................................................................... 17 8.4 Instalación ......................................................................................................................................... 18 8.5 Termoaislantes removibles ......................................................................................................... 30 8.6 Soportes ..................................................................................................................................... 31 8.7 Inspección final ................................................................................................................................................................. 36 8.8 Suministro, transportación, manejo y almacenaje ...................................................................... 36

9. RESPONSABILIDADES ..................................................................................................................... 37 10. CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES .................................. 38 11. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 38 12. ANEXOS ............................................................................................................................................... 40

Anexo A Ejemplo de cálculo Suministro, transportación, manejo y almacenaje .......................... 40 Anexo B Tabla-1, Máxima transferencia de calor permisible ....................................................... 44 Anexo C Tablas de espesores ...................................................................................................... 45





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0. INTRODUCCIÓN En petróleos Mexicanos se desarrollan procesos industriales que requieren mantener las temperaturas de los fluidos por arriba de la temperatura del medio ambiente y en algunos casos temperaturas elevadas que requieren para su manejo aleaciones especiales, por lo que dichos procesos requieren de sistemas termoaislantes eficientes que permitan la conservación del calor entre otras características. Por lo tanto, dentro de esta norma de referencia se definen las características que deben cumplir los materiales termoaislantes para alta temperatura, de manera que nos permita, dentro de lo tecnológicamente razonable, la conservación del calor, su manejo no sea peligroso para el personal, no incremente riesgos a las instalaciones por contener materiales inflamables o combustibles y no ser residuos peligrosos tanto el material sobrante de la instalación como el retirado de este cuando envejezca o por otro motivo requiera su reemplazo. Este documento se realizó en atención y cumplimiento a: Ley de Petróleos Mexicanos y su reglamento Ley de la Comisión Nacional de Hidrocarburos Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente. Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público. Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas. Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Reglamento de Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas. Reglamento de la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público. CNPMOS-001 Guía para la Emisión de Normas de Referencia de Petróleos Mexicanos y Organismos subsidiarios (26 de julio de 2001). Lista de participantes Pemex-Exploración y Producción. Pemex-Gas y Petroquímica Básica. Pemex-Refinación. Pemex-Petroquímica. Petróleos Mexicanos. Participantes Externos Instituto Mexicano del Petróleo Aislante Minerales, S. A. de C.V. Hilti Mexicana, S. A. de C.V. 1. OBJETIVO Establecer los requisitos técnicos y documentales, para la contratación del diseño, adquisición de materiales y la instalación de un sistema termoaislante.





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2. ALCANCE La presente Norma de Referencia establece los requisitos mínimos para el diseño, materiales e instalación requeridos para conformar un sistema termoaislante de alta temperatura con rango de 310 K (37 °C) a 1088 K (815 °C) evitando riesgos en la salud de los trabajadores y minimizando el impacto ambiental para las instalaciones donde se apliquen estos materiales. Para instalaciones existentes, cuando se sustituya el sistema termoaislante, el nuevo material seleccionado puede ser cualquiera de los indicados en esta norma y debe cumplir con la máxima transferencia de calor permisible Fuera del alcance a) No incluye sistemas termoaislantes con aplicación de materiales refractarios. b) No se contempla en el contenido de esta norma:

- Protección contra fuego. - Aislamientos térmicos para edificios, refrigeradores, aire acondicionado y equipos de ventilación.

3. CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición y contratación de los bienes y servicios, que se lleven a cabo en los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, en donde se requiera utilizar sistemas termoaislantes para altas temperaturas. Por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación: licitación pública, invitación a cuando menos tres personas, o adjudicación directa, como parte de los requisitos que debe cumplir el proveedor, contratista o licitante 4. ACTUALIZACION Las sugerencias para la revisión y actualización de esta norma, deben enviarse al Secretario del Subcomité Técnico de Normalización de PEP, quien deberá programar y realizar la actualización de acuerdo a la procedencia de las mismas, y en su caso, a través del Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, procederá a inscribirla en el programa anual de Normalización de PEMEX. Sin embargo, esta norma se debe revisar y actualizar, al menos cada 5 años o antes, si las sugerencias y recomendaciones de cambio lo ameritan. Las propuestas y sugerencias de cambio deben elaborarse en el formato CNPMOS-001-A01 de la Guía para la Emisión de Normas de Referencia CNPMOS-001-A01, Rev. 1 del 30 de septiembre de 2004 y dirigirse a: PEMEX-Exploración y Producción. Subdirección de Distribución y Comercialización. Coordinación de Normalización. Bahía de Ballenas 5, Edificio “D”, PB., entrada por Bahía del Espíritu Santo s/n. Col. Verónica Anzures, México D. F., CP 11 300. Teléfono directo: 1944-9286. Conmutador: 1944-2500 extensión 326-90 Correo Electrónico: [email protected]

mailto:[email protected]





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5. REFERENCIAS 5.1 NOM-009-ENER-1995. Eficiencia energética en aislamientos térmicos industriales editada en el Diario Oficial de la Federación el 08 de Noviembre de 1995. 5.2 NOM-008-SCFI-2002. Sistema General de Unidades de Medida. 5.3 NOM-085-ECOL-1994. Contaminación atmosférica para fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles, sólidos, líquidos, gaseosos o cualquiera de sus combinaciones. 5.4 NMX-C-379-1993. Industria de la construcción - Materiales termoaislantes - Cemento Monolítico de Fibras Minerales - Especificaciones. 5.5 NMX-C-376-1992. Industria de la Construcción - Materiales Termoaislantes - Perdidas de Masa por Abrasión e Impacto - Método de Prueba. 6. DEFINICIONES Para los efectos de esta norma de referencia, aplican las definiciones de la NOM -009-ENER-1995, y las siguientes: 6.1 Calor específico. Característica que implica intercambio térmico entre la masa termoaislante y el sustrato metálico. La cantidad de calor transferida depende de la densidad del termoaislante, por lo que debe ser considerado en el diseño. 6.2 Código equivalente. Se refiere a un documento que exija el cumplimiento de las características propias del material, en nivel cuantitativo y para efectos de calidad igual o superior, al propuesto en esta norma de referencia. 6.3 Densidad. Es la masa por unidad de volumen de un material. El término es aplicable a mezclas y sustancias puras y a la materia en el estado sólido, líquido, gaseoso o de plasma. Las unidades comunes de la densidad son gramos por centímetro cúbico y slugs o libras por pie cúbico. 6.4 Difusividad térmica. Es la velocidad con que un termoaislante gana o pierde calor y su temperatura se modifica a través de él. 6.5 Estabilidad dimensional. Es la propiedad que indica la habilidad del termoaislante para conservar su forma y tamaño frente al envejecimiento, o cuando está sujeto a temperatura constante o cambiante. 6.6 Expansión. Propiedad que define el cambio dimensional de un material, termoaislante, tubería o equipo, cuando su temperatura cambia, este cambio es reversible. 6.7 Higroscopía. Es la tendencia de un material a absorber vapor de agua de la humedad ambiental. 6.8 pH (Potencial de hidrógeno). Es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno en gramos equivalentes por litro. Se mide en una escala de 0 a 14, siendo 7 el punto neutro. Las sustancias ácidas reportan valores por abajo de 7 y las alcalinas por arriba de 7. 6.9 Resiliencia. Propiedad típica de los termoaislantes fibrosos por la cual recuperan su forma y dimensión cuando desaparece la fuerza deformante.





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6.10 Resistencia a la compresión. Capacidad que tiene el termoaislante para no deformarse cuando sea sometido a cargas o fuerzas o abusos mecánicos. 6.11 Servicio a temperatura dual. Esto ocurre cuando la tubería o equipo opera durante un tiempo en cierta temperatura (alta o baja) y de forma inmediata, cambia a operar a una temperatura contrastante (baja o alta). 6.12 Temperatura ambiente (Ta). Es la temperatura del aire en el medio circundante al lugar donde se encuentra situado el sistema termoaislante. De acuerdo con los datos meteorológicos de la zona de referencia, la temperatura ambiente para diseño se toma la media anual de los últimos cinco años. 7. SIMBOLOS Y ABREVIATURAS LGEEPA Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente. ppm Partes por millón. Para los efectos de esta norma con relación a: simbología y valores de unidades de medida, referirse a la NOM-008 SCFI-2002 "Sistema General de Unidades de Medida”. 8. DESARROLLO En este capítulo se establecen las características y propiedades que deben cumplir los materiales que conforman un sistema termoaislante, también conocido como sistema de aislamiento térmico, aplicable a equipos, tuberías y sus accesorios, que trabajan dentro del rango de temperaturas de 310 K (37 °C) a 1088 K (815 °C), requeridos para la conservación del calor en los procesos. También incluye requisitos para: el diseño, la instalación de los materiales suministrados y el manejo, así como soportes aislados y protección personal. 8.1 Sistema termoaislante El sistema de aislamiento térmico o termoaislante para esta norma consta como mínimo de las siguientes partes: material termoaislante o aislamiento térmico, materiales de sujeción del aislamiento térmico, acabado (metálico y no metálico), material de sujeción de acabado, materiales de sello del acabado metálico, juntas de expansión para material aislante rígido como se muestra en la figura 1 y como complemento soportes aislantes que aunque forman parte del sistema termoaislante en este documento se analizaran como parte complementaria.





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Superficie

metálica

Termoaislante

Material de

sujeción del

termoaislante

Acabado Junta de

expansión

Material de

sujeción del

acabado

Soporte

aislante

Figura 1 Sistema termoaislante o aislamiento térmico (Típico) El espesor del material termoaislante debe cumplir con el método de cálculo amparado en esta norma. Para que el sistema termoaislante trabaje lo más eficiente posible, se debe cumplir con los requerimientos de instalación indicados en esta norma y en la cual se incluye los soportes aislantes. Para la protección personal debe ser por una barrera de lámina perforada y no por material termoaislante. 8.2 Materiales 8.2.1 Material Termoaislante Los materiales termoaislantes deben cumplir con los siguientes requisitos:

Deben ser resistentes al paso de calor dentro del rango de temperatura especificado.

No deben ser corrosivos para la superficie del metal donde se instalará por lo que el usuario debe especificar el material por aislar.

Su manejo no debe causar daños al personal por lo que no deben ser tóxicos y deben ser libres de asbesto y no deben ser clasificados como cancerígenos.

No deben incrementar el riesgo en la instalación, por lo que no deben ser inflamables o combustibles y en caso de exponerse al fuego no deben desprender vapores tóxicos.

Deben ser clasificados como residuos de manejo especial, tanto el material sobrante de la instalación inicial como el retirado cuando se terminó su tiempo de vida útil. No es permitido el uso de materiales que para su disposición final sean clasificados como residuo peligroso.

Deben ser resistentes a bacterias y hongos

Deben mantener sus propiedades, aún sometidos a temperaturas extremas. Después de 96 horas operando en ésta condición, no debe presentar grietas, roturas o disminución de espesor.

La conductividad térmica debe ser constante a través de la vida útil de los mismos.

Se requiere que los termoaislantes y materiales complementarios sean, en seco, y con pH alcalino 7.5





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como mínimo. Se debe evitar el uso de materiales que al humedecerse adquieran condiciones de acidez para evitar corrosión.

Debe evitarse el uso de materiales higroscópicos, ya que la presencia de agua genera soluciones de sustancias arrastradas por el vapor ambiental, como cloruros, nitratos y sulfatos, provocando corrosión sobre el acero al carbón y acero inoxidable. Los materiales aplicables para los sistemas de aislamiento térmico son los indicados en la tabla 1.

Material termoaislante Tipo genérico Formas de presentación y

aplicación Especificación ASTM o

equivalente

Lana de roca Fibras Minerales

Colchas Preformado para tubería Placas Cemento Monolítico

ASTM C592 Tipo II ASTM C547 Tipo II ASTM C612 Tipo V

ASTM C449

Fibra de vidrio Fibras Minerales Colchas Preformado para tubería

ASTM C592 Tipo I ASTM C547 Tipo I

Perlita expandida Granulares Preformado para tubería Placas

ASTM C610 ASTM C610

Silicato de calcio Granulares Preformado para tubería Placas

ASTM C533 Tipo I ASTM C533 Tipo I y II

Tabla 1 Materiales para sistemas termoaislantes





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8.2.1.1 Termoaislante a base de lana de roca (fibras minerales) Las propiedades mecánicas y las dimensiones se muestran en las tablas 2 y 3 respectivamente.

Características Especificación ASTM o equivalente

Colcha ASTM C 592

Tipo II

Preformado ASTM C547

Tipo II

Placas/Tabla ASTM C612

Tipo V

Cemento ASTM C449

Temperatura máxima de uso

ASTM C411 649°C 649°C 982°C 649°C

Densidad

ASTM C167/C302/C303

96 a 192 kg/m3

ASTM C167

112 a 128 kg/m3

ASTM C302

250 a 260 kg/m3

ASTM C303 - - -

Absorción de vapor de agua, máxima

ASTM C1104 5% 5% 5% - - -

Índice de propagación de flama,

máxima.

ASTM E84 o UL723

25 25 25 - - -

Índice de producción de humo

ASTM E84 ó UL723 50 50 50 - - -

Corrosión

Acero inoxidable ASTM C795 Nula Nula Nula Nula

Contenido máximo de cloruros

ASTM C795 60 ppm 60 ppm 60 ppm 60 ppm

Contenido máximo de material no

convertido a fibra (“shot”) sobre malla

No.100 US

ASTM C1335

25,0 % 25,0 % 25,0 % - - -

Contenido máximo de aceite.

(Pérdidas por ignición) 1,0 % - - - - - - - - -

Azufre máximo 1,5 % 1,5 % 1,5 % - - -

pH 7.5 a 9.5 7.5 a 10 7.5 a 10

La conductividad térmica que muestre el fabricante debe contar con certificado de un laboratorio reconocido donde avale el cumplimiento de lo establecido para superficies planas con el método ASTM C177 y en preformados con el ASTM C 335 ó en su caso lo indicado en la ISO-13787.

Tabla 2 Propiedades de la lana de roca

Dimensiones

Especificación ASTM o equivalente

Colcha

ASTM C592

Preformado

ASTM C585

Placas

ASTM C612 Tabla 2

Espesor 25 a 102 mm (1 a 4 in) 25 a 102 mm (1 a 4 in) 25 a 76 mm (1 a 3 in) *

Incrementos de espesor 13 mm (½ in) 13 mm (½ in) 13 mm (½ in)

Largo 2 440 mm (8 ft) ** 914 mm (3 ft) 1 220 mm (4 ft)

Ancho 610 mm (2 ft) - - - 305 mm (1 ft)

Diámetro nominal - - - 15 a 750 DN (½ a 30 NPS) - - -

*: Todos los espesores mayores a 1 in se pueden producir por capas **: Largo de acuerdo al diámetro exterior de la tubería.

Tabla 3 Dimensiones de la lana de roca





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Adicional a las especificaciones mencionadas en la tabla 2, los termoaislantes de lana de roca deben cumplir con los requerimientos del ASTM C592 o equivalente para colcha / ASTM C547 o equivalente para preformado / ASTM C612 o equivalente para placa/tabla y ASTM C449 o equivalente para cemento. La colcha debe ser cosida a una cubierta metálica, las costuras longitudinales deben estar separadas como máximo 100 mm entre ellas ver figura 2. Puede suministrarse con las siguientes combinaciones:

Una cara con malla hexagonal

Una cara con metal desplegado

Dos caras con malla hexagonal

Dos caras con metal desplegado

Una cara con malla hexagonal y otra con metal desplegable. La malla hexagonal debe ser como mínimo de calibre 22 con recubrimiento galvanizado. El metal desplegable debe ser barnizado y como mínimo de calibre 26 de 600 gr/m

2

Colcha cosida a

malla metálica

100 mm

Separación de costuras

Figura 2 Colcha con armada con metal





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8.2.1.2 Termoaislante a base de fibra de vidrio (fibras minerales) Las propiedades mecánicas y las dimensiones se muestran en las tablas 4 y 5 respectivamente

Características


Colcha

ASTM C 592

Tipo I

Cañuela preformada

ASTM C547

Tipo I


ASTM C411 454°C 454°C

Densidad

ASTM C167/C302/C303

96 kg/m3 mínima

ASTM C167

80 a 96 kg/m3

ASTM C302

Absorción de vapor de agua, máxima

ASTM C1104 5% 5%

Índice de propagación de flama,

máxima.

ASTM E84 o UL723

25 25


ASTM E84 o UL723 50 50

Corrosión

Acero inoxidable ASTM C795 Nula Nula

Contenido máximo de cloruros

ASTM C795 60 ppm 60 ppm


Tabla 4 Propiedades de la fibra de vidrio

Dimensiones


Colcha

ASTM C592

Cañuela preformada

ASTM C585

Espesor 25 a 102 mm (1 a 4 in) 25 a 76 mm (1 a 3 in)

Incrementos de espesor 13 mm (½ in) 13 mm (½ in)

Largo 2440 mm (8 ft) 915 mm (3 ft)

Ancho 610 mm (2 ft) - - -

Diámetro nominal - - - 15 a 750 DN (½ a 30 NPS)

*: Todos los espesores mayores a 1 in se pueden producir por capas

Tabla 5 Dimensiones de la fibra de vidrio

Adicional a las especificaciones mencionadas en la tabla 4, los termoaislantes de fibra de vidrio deben cumplir con los requerimientos del ASTM C592 o equivalente para colcha / ASTM C547 o equivalente para preformado. La colcha debe ser cosida a una cubierta metálica, las costuras longitudinales deben estar separadas como máximo 100 mm entre ellas y puede suministrarse con las siguientes combinaciones:





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Una cara con malla hexagonal

Una cara con metal desplegado

Dos caras con malla hexagonal

Dos caras con metal desplegado

Una cara con malla hexagonal y otra con metal desplegable. La malla hexagonal debe ser como mínimo de calibre 22 con recubrimiento galvanizado. El metal desplegable debe ser barnizado y como mínimo de calibre 26 de 600 gr/m

2

8.2.1.3 Termoaislante a base de perlita expandida (granulares) En la tabla 6 se muestran las propiedades mecánicas y en la tabla 7 las dimensiones

Características


Cañuela preformada

ASTM C 610

Placa/ Tabla

ASTM C 610


ASTM C411 649°C 649°C

Densidad Mínima

Densidad Máxima

ASTM C302/C303

160 kg/m3

224 kg/m3

ASTM C302

160 kg/m3

224 kg/m3

ASTM C303

Resistencia a la compresión en 5% de deformación

mínima

ASTM C165

483 kPa 483 kPa

Máxima humedad contenida, % en peso

ASTM C1616 10% 10%

Absorción en agua, después de calentarse a 316°C e

inmersión en agua por 48 horas, % en peso

ASTM C209

50% 50%

Índice de propagación de flama, máxima.

ASTM E84 0 0


ASTM E84 5 5

Corrosión

Acero inoxidable ASTM C795 Nula Nula

Contenido máximo de cloruros 100 ppm

Proporción de silicato de sodio a cloruros 20 a 1

pH 8.5 mínimo


Tabla 6 Propiedades de la perlita expandida





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Dimensiones


Cañuela preformada

ASTM C585/C450

Placa

ASTM C610

Espesor 25 a 102 mm (1 a 4 in) 38 a 152 mm (1½ a 6 in) *


Largo 914 mm (3 ft) 914 mm (3 ft)

Ancho - - -

152 mm (6 in)

305 mm (12 in)

457 mm (18 in)

Diámetro nominal

Espesor mínimo

Hasta 150 DN (6 NPS)

25 mm (1 in) - - -

Diámetro nominal

Espesor mínimo


38 mm (1.5 in) - - -

Diámetro nominal

Espesor mínimo


51 mm (2 in) - - -

Diámetros mayores usar

segmentos - - -

* Todos los espesores mayores a 25 mm (1 in) se pueden producir por capas

Tabla 7 Dimensiones de la perlita expandida

8.2.1.4 Termoaislante a base de silicato de calcio (granulares) En la tabla 8 se muestran las propiedades mecánicas y en la tabla 9 las dimensiones

Características Especificación ASTM o equivalente

Preformado ASTM C533 Tipo I

Placas ASTM C533 Tipo I

Temperatura máxima de uso ASTM C411 649 °C 649 °C

Densidad Máxima ASTM C302/C303 240 kg/m

3

ASTM C302 240 kg/m

3

ASTM C303

Resistencia a la flexión, mínima ASTM C203 344 kPa 344 kPa

Resistencia a la compresión en 5% de deformación mínima ASTM C165

- - - 688 kPa

Máxima humedad contenida, % en peso ASTM C1616 20% 20%

Índice de propagación de flama, máxima ASTM E84 0 0

Índice de producción de humo ASTM E84 0 0

Corrosión Acero inoxidable ASTM C795 Nula Nula

Contenido máximo de cloruros 200 ppm

Proporción de silicato de sodio a cloruros 20 a 1

pH 9 a 10


Tabla 8 Propiedades de silicato de calcio





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Dimensiones Especificación ASTM o

equivalente

Cañuela preformado ASTM C585/C450

Placa ASTM C533 Tipo I

Espesor 25 a 75 mm (1 a 3 in) 25 a 75 mm (1 a 3 in) *


Largo 914 mm (3 ft) 914 mm (3 ft)

Ancho - - - 152 mm (6 in) 305 mm (12 in)

Diámetro nominal Espesor mínimo

Hasta 150 DN (6 NPS) 25 mm (1 in)

Diámetro nominal Espesor mínimo

Hasta 350 DN (14 NPS) 38 mm (1.5 in)

Diámetros mayores

usar segmentos

* Todos los espesores mayores a 25 mm (1 in) se pueden producir por capas

Tabla 9 Propiedades del silicato de calcio

8.2.2 Materiales de sujeción del termoaislante

Fleje de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.51 mm y ancho de 13 y 19 mm.

Para fijación del fleje, su respectivo sello de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 167 o equivalente con ancho de acuerdo al fleje de 13 y 19 mm.

Resortes tensores de acero inoxidable, aleación T 302, con una longitud 122 mm, diámetro del alambre del resorte 2.6 mm, elongación máxima 235 mm con 100 kg de carga. Aplicable solo para aislamientos granulares (silicato de calcio y perlita expandida.

8.2.3 Material de juntas de expansión Las juntas de expansión deben ser de fibra mineral granulada que cumpla con requerimientos de ASTM C764 o equivalente, la densidad instalada debe ser mayor a 95 kg/cm

3, temperatura de servicio hasta 750° (ASTM

C411 o equivalente), absorción de agua menor a 1% en volumen, no debe contener asbesto, no debe ser corrosivo, para aceros inoxidables debe cumplir con ASTM C795 o equivalente y tener un pH alcalino 7.5 a 10, el índice de propagación de flama y humo deben ser cero de acuerdo con ASTM E84 o equivalente. Las juntas de expansión son aplicables solo para sistemas termoaislantes a base de materiales granulares (perlita expandida y silicato de calcio), los materiales a base de fibras minerales (fibra de vidrio y lana de roca) no requieren de juntas de expansión. 8.2.4 Material del acabado Se debe utilizar para proteger el termoaislante del clima y el abuso mecánico. 8.2.4.1 Material del acabado metálico Para tuberías.

Lámina de aluminio lisa, con recubrimiento anticorrosivo-dieléctrico laminado en caliente, aleación 3003 ó 3105 o semejante, dureza H-14, ASTM B209 o equivalente, espesor 0.6 mm (0.024 in) rollos en 91.4 cm de ancho.





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Cuando se tenga experiencia de ataque por corrosión en laminas de aluminio debe usarse, lámina de acero inoxidable lisa, tipo 304 con un espesor de 0.40 mm (0.016 in), rollo en 91.4 cm de ancho. Para equipos y en forma opcional podrá ser aplicado en Tuberías con diámetro exterior mayor a 609.6 mm (24 in).

Usar lámina de aluminio acanalada de 32x102 mm (1¼ x 4 in) acabado estuco realzado, aleación 3105 o semejante, dureza H-14, ASTM B209, espesor 0.61 mm (0.024 in), de 91 cm (36 in) de ancho, esta no requiere rolado y se adapta con facilidad a superficies curvas. Ver figura 3.

Superficie

metálica

Lamina acanalada

Termoaislante

Figura 3 Lámina acanalada (típico)

Cuando se tenga experiencia de ataque por corrosión en laminas de aluminio debe usarse, lámina de acero inoxidable lisa, tipo 304 con un espesor de 0.40 mm (0.016 in), rollo en 91.4 cm de ancho.

8.2.4.2 Material del acabado no metálico

Cemento monolítico

Emulsión asfáltico-acuosa tipo mastic, Reforzado. Permeable al vapor de agua. Rendimiento aproximado 2,50 litros/m

2. Tiempo de secado medio de 1 a 8 horas y total de 36 horas.

Malla hexagonal de acero galvanizado calibre 22 8.2.4.3 Material de sujeción del acabado metálico

Fleje de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.51 mm y ancho de 13 y 19 mm. Para fijación del fleje, su respectivo sello de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 167 o equivalente con ancho de acuerdo al fleje de 13 y 19 mm.

Pijas de acero inoxidable AISI 304 (o equivalente), cabeza plana o hexagonal ranurada, número 8

(diámetro 3,0 mm, Largo 19 mm), con roldana metálica de ajuste y arandela de hule butilo. (solo para

materiales fibrosos)

Remaches ciegos de alta resistencia, en material de acero inoxidable tipo 304, sellado hermético por el lado remachado. Con diámetro de 3.2 mm (1/8 in). grip desde 1 mm hasta 20 mm. Cabeza alomada, ala ancha y avellanada (Solo para materiales granulares)

Clips S de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.4 mm y ancho 19 mm. Para fijación laminas del acabado metálico en tuberías y equipo verticales. Ver figura 4.

Clips J de acero inoxidable AISI 304, ASTM A 240 o equivalente, espesor 0.4 mm y ancho 19 mm. Para fijación de flejes en tuberías y equipo verticales. Ver figura 4.

Resortes tensores plano de acero inoxidable, aleación T 302, con una longitud 122 mm, diámetro del alambre del resorte 2.6 mm, elongación máxima 235 mm con 100 kg de carga.





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Espesor = 0.4 mmEspesor = 0.4 mm

Clip “S” Clip “J”

Figura 4 Clips “S” y “J” (típico)

8.2.5 Materiales de sello del acabado metálico

Material requerido para el sello de los traslapes en las láminas del acabado para evitar el paso de humedad del aires y agua de lluvia. Con 98% en volumen de no-volátiles (99% peso) de acuerdo con ASTM D 2369 o equivalente, es un material flexible, “foster foamseal sealant 30-45” o equivalente.

Material requerido para el sello de los traslapes en las laminas del acabado para evitar el paso de humedad del aires y agua de lluvia. Con 52 a 58% en volumen de no-volátiles (65% peso) de acuerdo con ASTM C 461 o equivalente, es un material flexible “foster elastolar sealant 95-44” o equivalente.

8.3 Diseño 8.3.1 Consideraciones generales:

El procedimiento de cálculo para la pérdida de calor y las temperaturas de superficie en equipos o tuberías aisladas, se basa en que el sistema aislante es "homogéneo"; entendiéndose por sistema homogéneo al espesor de un mismo tipo de termoaislante.

Cuando sea requerido un sistema formado por dos o más materiales termoaislantes los cálculos deben ser entregados indicando la temperatura en cada interface.

El cálculo de la transferencia de calor para tuberías de 600 DN (24 NPS) de diámetro nominal y menores se tomara como superficies cilíndricas.

El cálculo de la transferencia de calor para tuberías mayores de 600 DN (24 NPS) de diámetro nominal se tomara como superficies planas.

El espesor mínimo no podrá ser menor a 25 mm (1 in) aun cuando por cálculo resulte menor.

Cuando el cálculo del espesor del material termoaislante no sea igual a los espesores disponibles por los fabricantes, se debe seleccionar el espesor del fabricante inmediato superior al valor calculado.





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Para la selección del espesor del aislamiento, su pérdida de calor no debe ser mayor a la máxima transferencia de calor permisible que se indica en las tablas de esta norma.

Para cada instalación dependiendo de ubicación geográfica, se debe proporcionar al personal de PEMEX para su aprobación la temperatura ambiente, humedad relativa, velocidad del viento, que se tomaran para el cálculo.

La emisividad será de acuerdo al material de acabado seleccionado.

Se debe solicitar al usuario de PEMEX la temperatura de operación del fluido, para incluirse en el diseño del sistema termoaislante.

Se debe considerar en el diseño del sistema termoaislante los espacios disponibles por el espesor requerido del material termoaislante. Para temperaturas mayores a 150 °C, se debe considerar el material termoaislante con menor conductividad térmica reportado en su ASTM correspondiente para la obtención de un menor espesor.

Para tuberías sometidas a vibración, los materiales termoaislantes fibrosos, no deben ser de baja densidad a fin de obtener su mayor resistencia a los esfuerzos de vibración de las tuberías y equipo en operación, referencias NMX-C-376, ASTM C 203 y ASTM C 165 o equivalentes.

Antes de la adquisición de los materiales, el diseñador debe entregar para validación, las memorias de cálculo de los espesores de los diferentes tipos de sistemas termoaislantes que deben cumplir con los criterios de esta norma.

8.3.2 Cálculo de transferência de calor Para calcular la transferencia de calor debe ser de acuerdo a la geometría de la superficie donde se instalara el sistema termoaislante, debiendo ajustarse al modelo de cálculos de transferencia de calor en superficies planas o al cálculo de transferencia de calor en superficies cilíndricas. Los métodos para el cálculo de la trasferencia de calor deben estar basados en lo establecido en la NOM-009-ENER-1995 o en la ISO 12241. En el “Anexo A” se ejemplifica un método de cálculo de la norma oficial mexicana. Para efectos del cálculo, la conductividad térmica del material proporcionada por el fabricante debe estar avalada con un certificado de un laboratorio reconocido donde avale el cumplimiento de lo establecido para superficies planas con el método ASTM C177 y en preformados con el ASTM C 335 ó en su caso lo indicado en la ISO-13787. 8.3.3 Máxima transferencia de calor permisible Este parámetro debe considerarse para calcular el espesor de un termoaislante. Los valores de la máxima transferencia de calor permisible deben cumplir con los especificados en la Tabla B-1 del anexo B (cambiar coma por punto). 8.4 Instalación 8.4.1 Requerimientos previos para la instalación del sistema termoaislante Se debe tener garantizada su integridad mecánica, por lo que deben haber sido sometidos a una prueba de resistencia mecánica (prueba hidrostática o neumática). Se debe inspeccionar la superficie donde se instalara el aislamiento térmico, verificando que no se tengan objetos metálicos soldados como varillas, puntos de soldadura, alambres, concreto u objetos, la superficie debe estar limpia para que permita el libre movimiento del aislamiento térmico durante las contracciones y elongaciones al calentarse y retornar a la temperatura ambiente.





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En el caso de las tuberías, equipos de materiales en acero al carbón, acero de media y baja aleación es necesario realizar limpieza y aplicar recubrimiento anticorrosivo de acuerdo con lo establecido en la Norma de Referencia NRF-053-PEMEX-2006. Se debe verificar que no exista incompatibilidad química de los materiales que componen el sistema aislante para evitar corrosión del metal donde se aplicara o que se presente una degradación prematura, por tanto el material aislante como la tubería deben estar secos durante todo el proceso de instalación. 8.4.2 Instalación del material termoaislante Las juntas longitudinales y transversales de las piezas prefabricadas y colchas deben acoplarse perfectamente, no deben quedar separaciones y deben unirse firmemente con toda la superficie del contorno de las piezas. Para el caso de los preformados cuando se instalen dos o más capas las juntas longitudinales deben quedar giradas a 90° entre una capa y otra. Para el caso de las juntas circunferenciales deben las capas de aislamiento deben quedar alternadas a la mitad del preformado como se muestra en la figura 5.

Junta circunferencial

Junta longitudinal en la última capa

en la horizontalJuntas longitudinales:

-Segunda capa giradas a

90° de la primera.

-Tercera capa giradas a 90°

de la segunda

Tubo

Figura 5 Instalación juntas de termoaislante (típico) Para el caso de colchas las juntas longitudinales deben quedar giradas, la separación entre dos juntas longitudinales y circunferenciales deben estar separadas como mínimo 75 mm (3 in) como mínimo.





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Las colchas deben ser cosidas con alambre de un espesor no menor a calibre 16, de acero galvanizado, en las uniones de cierre de la colcha y con otras colchas tanto las juntas longitudinales como las juntas transversales, de manera que se ajuste la colcha a la superficie metálica y quede conformada como una sola pieza. El espesor del aislamiento térmico deberá incrementarse como mínimo en las fracciones de al menos 13 mm (1/2 in) o en fracciones mayores en apego a los espesores permitidos la sección de materiales termoaislantes de esta norma (8.2.1). Los ramales o derivaciones del cabezal o tuberías que salen de equipos equipo, deben aislarse hasta 50 cm después de la primera válvula de bloqueo. Todo saliente metálico de tubería o equipo se debe aislar cuando menos a una distancia de 4 veces el espesor usado, rematando con el mismo aislamiento achaflanado, para evitar quemaduras al personal. Las válvulas deben aislarse cubriendo la brida del bonete hasta el estopero, En equipos verticales el faldón debe aislarse cuando menos en una longitud de cuatro veces el espesor del aislamiento, tomando como referencia la soldadura de la tapa inferior ver figura 17. Los instrumentos deben aislarse y dejarse visibles solamente las partes fundamentales Las placas de datos e identificación sobre equipos o tubería, se deben dejar descubiertas. Las bridas, válvulas, instrumentos de medición, bombas y equipos o accesorios de mantenimiento frecuente, deben aislarse con termoaislantes removibles. Como alternativa a termoaislantes removibles se podrá forrar con el material termoaislante los accesorios indicados, previa consulta y aprobación del organismo subsidiario. En los termoaislantes preformados podrán aplicarse en su dimensión original o podrán redimensionarse, haciendo trazos y cortes necesarios dependiendo de los accesorios y conexiones de tubería, válvula así como en bombas o equipo de geometría no uniforme, de manera que se asegure que acoplen perfectamente sobre la superficie donde se instalaran, no dejando espacio entre estas. Para conformar codos en tuberías en diámetro nominal de 80 DN (3 NPS) y menores, se sigue el contorno de la tubería con cortes de 45° sobre los extremos coincidentes. Para codos en tuberías en diámetro nominal de 100 DN (4 NPS) y mayores, debe ser en sectores, considerando el diámetro y forma del accesorio en cuestión. Una vez que se instale el aislante térmico deben tomarse precauciones para protegerlo contra la intemperie hasta que sea instalado el acabado. 8.4.3 Sujeción del material termoaislante El criterio para sujetar el material termoaislante es el siguiente:

Tuberías hasta de 600 DN (24 NPS) con una o más capas de material termoaislante, usar flejes de acero inoxidable de 13 mm de ancho en la última capa

Tuberías mayores a 600 DN (24 NPS) o equipos con una capa o más capas de material termoaislante, usar flejes de acero inoxidable de 19 mm de ancho en la última capa.

Las cabezas de los equipos serán sujetas con flejes sobre un anillo, el ajuste de estos no debe causar roturas o agrietamiento de las placas.





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Los flejes deben instalarse sobre el material termoaislante a una separación máxima de 300 mm, ver figura 6. Para el caso de accesorios como codos y ajustes por terminaciones, se deben colocar cuando menos un fleje por cada segmento aislamiento térmico. El ajuste de los flejes no debe causar deformaciones en los termoaislantes a base de fibras minerales y para el caso de los granulares roturas o agrietamiento de las placas.

Secciones de materia

l term

oaislante

Flejes de sujeción del materia

l term

oaislante

separados a 300 mm como m

áximo

300 mm

300 mm

300 mm

300 mm

Pared

metálica

Figura 6 Separación entre flejes (típico) El diseñador deben incluir resortes tensores de acero inoxidable, aleación T 302, para absorber el incremento del diámetro de la superficie metálica de la tubería o equipo cuando alcanza la temperatura máxima de operación, adicional al incremento de longitud indicada, se debe incluir la fuerza del apriete, para seleccionar el numero de resortes requeridos y no sobrepasar la elongación máxima permitida. El uso de estos resortes debe ser especialmente considerada para materiales termoaislantes granulares y para superficies planas (equipos y tuberías con diámetros nominales mayores a 600 DN (24 NPS). 8.4.4 Instalación de acabado del material termoaislante El acabado tienen la función de proteger al sistema aislante del clima y el abuso mecánico, este puede ser metálico o no metálico, el acabado metálico será el usado dentro de las instalaciones y el no metálico se será usado solo por solicitud expresa de PEMEX en aquellos lugares donde el recubrimiento metálico (lamina de aluminio) no pueda ser instalada por limitaciones de la geometría de la superficie. Debido a que no se emplea barrera de vapor en materiales termoaislantes para servicio caliente y a que estos retienen el agua. En caso de presentarse paso de agua, con lleva a un derroche de energía por su evaporación y al fenómeno de corrosión bajo el aislamiento que se presenta hasta la temperatura de 150 °C, por lo anterior es muy importante la instalación del acabado metálico y su sello en las juntas circunferenciales y longitudinales.





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Antes de instalar el acabado el contratista debe inspeccionar que la superficie del aislamiento térmico no debe haber huecos o superficie sin cubrir. 8.4.4.1 Instalación de acabado metálico del material termoaislante Una vez cortada la lámina lisa de acabado, en toda su periferia debe hacerse un engargolado La lámina del acabado en ningún caso debe de entrar en contacto con la superficie caliente. En tuberías y cuerpo de recipientes de diámetro exterior menor a 609.6 mm (24 in), la lámina lisa debe ser previamente rolado para mejorar su adaptación a la superficie cilíndrica. La lámina de acabado no debe quedar separada de la superficie del aislamiento térmico, no deben haber bolsas, quedar sumido, forzado y/o deformado por sus propios elementos de sujeción El traslape en las láminas de acabado debe ser tal que permita el escurrimiento del agua, sin que esta penetre bajo la lámina del acabado, esto reduce riesgos de afectación del material termoaislante y un deterioro prematuro de la lámina. El traslape de la lámina de acabado tanto en juntas longitudinales como trasversales para tuberías debe ser de 5 cm como mínimo, para equipos el traslape debe de ser de 7.5 cm como mínimo. En el caso de tuberías y equipos horizontales, el traslape longitudinal de las láminas de acabado debe ser del lado opuesto al impacto de los vientos dominantes y por debajo del la horizontal tomando como referencia el centro de la tubería y para las juntas circunferenciales el traslape no debe estar a favor de los vientos dominantes ver figura 7. En tuberías y equipos verticales, el traslape longitudinal de las láminas de acabado debe ser de lado opuesto de los vientos dominantes y el circunferencial la lámina superior debe quedar por encima de la lámina inferior como se muestra en la figura 7.





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A

A

A

A

A

Acabado MetálicoAislamiento

térmico

Engargolado en toda la

periferia de la lamina del acabado

Traslape

Traslape

Embonar

lámina por arriba

Embonar

lámina por debajo

Vientos

Dominantes

Vientos

Dominantes

Traslape opuesto al impacto

de los vientos dominantes

Embonar lámina

por arriba

Embonar lámina

por debajo

A= 5 cm mínimo para tuberías

A= 7.5 cm para equipos

Figura 7 Traslapes de láminas acabado metálico (típico)

En los lugares con terminación de aislamiento en la vertical como boquillas, tuberías, soportes colgantes, instalar botaguas soldados, con la finalidad de reducir la entrada de agua bajo aislamiento, en la figura 8 se muestra el botaguas para terminación de tuberías, en la figura 9 botaguas en boquilla de equipos.





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Tubería

Placa de 9.5 mm (3/8 in) de espesor como mínimo

del mismo grado de soldabilidad del material del

tubo.

Acabado del

aislamiento

Placa soldada en

toda la periferia15° con respecto

a la horizontal5 cm

5 cm

Figura 8 Botaguas en terminación de aislamiento en tubería (típico)

En las cabezas de los recipientes o en los accesorios de tubería, se debe trazar y cortar la lámina metálica en segmentos siguiendo la forma geométrica a fin de lograr el mejor acoplamiento contra el contorno del aislamiento térmico instalado. En equipos donde la cubierta metálica no está apoyada en soportes, estos segmentos se deben anclar a un anillo flotante colocado sobre el aislamiento de las boquillas de las cabezas. Este anillo flotante o aro para sujeción de aislamiento debe ser de alambrón de acero inoxidable, ver figura 9.

Figura 9 Botaguas en boquilla y aro para sujeción de aislamiento (típico)

Espesor de aislamiento+25.4 mm (1 in)

Longitud del espárrago

50.8 mm (2 in)

Anillo botagua 9.5 mm (3/8 in) de espesor fabricado de placa rolada 15° de inclinación. Ver Detalle “A”

Aro para sujeción de aislamiento. Ver Detalle “B”

Típico de anillo botaguas para boquilla vertical superior, para evitar la filtración de agua entre el aislamiento y la pared de la boquilla

CASQUETE SUPERIOR (DOMO)

6.4 mm (¼ in)

15°





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Fig. 9 Detalle A “Botaguas” (típico)

Figura 9 Detalle de B “Aro para sujeción de aislamiento” (típico)

Diámetro exterior de la boquilla

4 piezas de placa de 25.4X25.4X9.5 mm (2X2X 3/8 in) repartidas de manera simétrica

Típico

Barra de 12.7 mm (½ in) de diámetro

¼ in

25.4 mm (1 in) de separación entre el aislamiento y el anillo botaguas

25.4 mm (1 in) de separación entre el paso de tuberías y el anillo botaguas

Longitud = largo del espárrago

Rejilla Irving Rejilla Irving

Boquilla

Soldadura de filete continúa

Lámina

Fleje

Sello Lámina

+

15°

Roda-pie





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La terminación de la lámina de acabado en anillos atiesadores para evitar la entrada de agua, se debe dejar una inclinación aproximada de 23 ° como se muestra en la figura 10. Para los aislamientos granulares se debe instalar una junta de expansión bajo del anillo atiesador. Los Termoaislantes a base de fibras minerales no requieren la junta de expansión.

Figura 10 Acabado soportes y anillo atiesador (típico)

En equipos con tapas planas instaladas en la horizontal y donde se puede acumular agua, se debe dejar la terminación del aislamiento cónica con una pendiente mínima de 5 cm por cada metro, tomando la parte central como la más elevada, para asegurar el libre escurrimiento de agua. En las terminaciones, en la horizontal del material termoaislante o donde se instalen aislamientos removibles, para reducir los daños corrosivos bajo el aislamiento causados por el paso del agua, la terminación debe ser en dos secciones, separadas de 10 o 15 cm, las láminas del acabado debe aplicarse “sello del acabado metálico” en la uniones con la superficie del tubo. Ver figura 11

Longitud de A

entre 10 y 15 cm

Asilamiento

removible

A

Lamina de

acabado

Instalar doble lámina de

acabado en las terminación

o en donde se instalen

aislamiento removibles

Sello del acabado metálico

en la unión con la pared del

tubo

Figura 11 Acabado del sistema termoaislante en uniones horizontales

Junta de

expansión

Termoaislante

Pared del

equipo

Anillo

atiesador

E

E

E

E

E= Espesor del T ermoaislante

23 °

23 ° Acabado

Junta de

expansión

Pared del

equipo

1.0 cm de claro

perimetral

Termoaislante

A = ½ del

espesor de la

última capa

A

Soporte de

Termoaislante Acabado

Fleje

Fleje





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8.4.4.2 Acabado no metálico del material termoaislante Este tipo de acabado está limitado para superficies irregulares, donde por la geometría de la pieza no sea posible la instalación del acabado metálico. 8.4.5 Material de sujeción del acabado metálico No se debe dejar ninguna sección del acabado metálico sin sujetar. El ajuste de los flejes no debe producir aplastamiento o compresión de los materiales fibrosos ni roturas o agrietamientos en las materiales granulares. En equipos y tuberías (instalados en posición vertical) como columnas de fraccionamiento y sus tuberías bajantes, donde se puede deslizar las láminas de material de acabado, deben instalarse clips “S” que permiten fijar las láminas unas con otras. Los clips “S” deben instalarse a una separación máxima de 30 cm. En equipos y tuberías instaladas en posición vertical, donde se puede deslizar los flejes que sujetan las laminas del acabado, deben instalarse clips “J”, que sujeten al fleje. Los clips “J” deben instalarse a una separación máxima de 40 cm y se deben fijar a la lámina con pijas para termoaislantes fibrosos y con remaches para termoaislantes granulares. Los flejes deben instalarse a una separación máxima de 30 cm centro a centro, tanto para tuberías como para equipos, asegurando la instalación de un fleje en los extremos de cada lámina del acabado metálico ver figura 12. En tramos menores de 20 cm como son cortes para conformar codos, bridas u otros accesorios deben colocarse cuando menos un fleje por cada segmento.

Flejes

FlejesLamina

acabado

metálico

Lamina

acabado

metálico

Figura 12 Instalación de flejes sobre lámina de acabado metálico.





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El criterio para la selección del ancho del fleje es el siguiente: - Tuberías hasta de 600 DN (24 NPS), usar flejes de acero inoxidable de 13 mm de ancho - Tuberías mayores a 600 DN (24 NPS), usar flejes de acero inoxidable de 19 mm de ancho - En equipos se debe sujetar todas las capas de aislamiento térmico con flejes de acero inoxidable de 19

mm de espesor, en las cabezas será con flejes sobre anillo. Los remaches o pijas deben instalarse como complemento de los flejes, estos deben colocarse sobre los traslapes, con una separación 15 cm como máximo tanto en las juntas circunferenciales y longitudinal de tuberías y equipos. En los accesorios de tubería se debe reducir la separación a 10 cm como máximo. Las pijas deben instalarse para termoaislantes fibrosos y los remaches para termoaislantes granulares. En los equipos debe usarse resortes tensores para unir las puntas de los flejes y mantener firmemente unido el fleje al equipo y que este no se afloje por las contracciones del equipo en la operación. En tuberías no es requerido el uso de resortes. En las cabezas de los recipientes o accesorios de tubería no se usan flejes La lámina debe quedar fija con sólo los traslapes engargolados. 8.4.6 Material de sello del acabado metálico Cuando se use cubierta metálica como acabado, deben aplicarse en todos sus traslapes de las juntas longitudinales y circunferenciales material de sello tipo en superficies limpias. El “foster elastolar sealant 95-44” o equivalente se debe aplicar en superficies limpias y secas a temperaturas de 4 °C a 38 °C, con un espesor de 1.6 mm a 3.2 mm, tiene un tiempo de secado al tacto de ½ media horas y totalmente 72 horas. El “foster foamseal sealant 30-45” o equivalente aplicar en superficies limpias y secas a temperaturas de 10 °C a 43 °C, con un espesor de 1.6 mm a 3.2 mm, tiene un tiempo de secado al tacto de 24 horas y totalmente 7 días La aplicación del sellador es de suma importancia para evitar el paso de agua, la omisión de este sello o su mala aplicación puede permitir el paso del agua y causar problemas de corrosión bajo el aislamiento en superficies metálicas con temperaturas menores a 150 °C y la pérdidas de calor por la evaporación del agua. En instalaciones existentes es importante inspeccionar frecuentemente el material de sello del acabado metálico, cuando se detecte deterioro por los efectos de la exposición al medio ambiente, debe reemplazarse oportunamente y mantenerlos siempre en buen estado 8.4.7 Registros de inspección Cuando se requieran instalar registros de inspección, que permitan el retiro del aislamiento en una zona localizada para realizar trabajos de medición de espesores en tuberías, estas deben ser por solicitadas por el área usuaria en las bases de licitación. En los tubos dejar cuatro registros de 0,101 m (4 in) de diámetro en las cuatro posiciones: arriba, abajo y a los lados, en cada una de las uniones de soldadura de los tubos y tubos con conexiones, para el caso de los codos se debe incluir tres registros uno en la parte externa y dos en los laterales, en las te´s rectas o reducidas debe incluir tres registros uno en la parte opuesta del ramal y dos en los laterales, en las reducciones excéntricas y concéntricas también se deben incluir cuatro registros como en los tubos muestra en la figura 13





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10,16 cm

10,16 cm

(4 in)

del fluido 10,16 cm

(4 in)

10,16 cmDirección 10,16 cm

(4 in)

10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.) 10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.)

10,16 cm

(4 pulg.)

Figura 13 Registros de inspección

8.4.8 Trazas eléctricas calefactoras instaladas en tuberías Cuando se instalen trazas eléctricas debe seccionarse el termoaislante de manera que permita remover el termoaislante del área que cubra la traza, sin afectar el resto del sistema termoaislante. Debe consultarse con los fabricantes de las trazas para no dañar sus conexiones y al mismo tiempo garantizar el sello de la terminación del material termoaislante. 8.4.9 Protección personal Los arreglos de tubería y equipos deben incluir cubiertas fabricadas de lámina perforada de aluminio o acero inoxidable para protección del personal donde no se requiera conservación de calor; la lámina debe estar separada de la superficie caliente (periferia del tubo) cuando menos 127 mm (5 in). En instalaciones industriales costa afuera, el aluminio debe ser resistente a ambientes marinos para evitar la corrosión, ver figura 15 Las perforaciones en las láminas tanto de aluminio como de acero inoxidable deben un diámetro no mayor a 13 mm (1/2 in). Los soportes deben ser del mismo material del equipo o tubería y estar unidos a ellos por soldadura. La cantidad de soportes debe ser la suficiente para mantener firme la lámina perforada, pero nunca se podrá tener menos de tres soportes y la separación entre soportes nunca debe ser mayor a 60 cm. La unión con la lámina perforada con el soporte deben ser mediante una placa aislante de PTFE, baquelita u otro material aislantes fijada con tornillos o con pernos de sujeción roscados. Los pernos de sujeción roscados deben ser de material de acero inoxidable Cr 500 o equivalente que incluya arandela metálica del mismo material del perno y arandela de sellado de elastómero. Para colocarlo debe usarse broca con tope de perforación. Como se muestra en la figura 14





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Perno de sujeción

roscado

Arandela

metálica

Arandela de

sellado

(elastómero)

Figura 14 Perno de sujeción roscado

La temperatura entre la superficie de la lamina perforada no debe ser mayor de 45 °C. No es permitido el uso de ningún material termoaislante, por la corrosión bajo el aislamiento que se presenta. La protección personal debe instalarse al menos desde 2 m del nivel de piso terminado o del nivel de piso de plataformas.

Lamina perforada para

protección del personal,

orificios no mayores 13 mm

(1/2 in)

Superficie metálica caliente

“pared de equipo o tubería”

Soporte para sujetar lamina

perforada, soldado a la

superficie metálica

Material aislante

con espesor de 3

mm o mayor

Perno de

sujeción roscado

o

tornillos, fijar la

tuerca con punto

de soldadura

Lamina perforada, barrera para

protección del personal, temperatura

de superficie menor a 45 C

Soportes para

lamina perforadaSuperficie metálica

caliente

no requiere

conservación de calor

Detalle del soporte para lamina

perforada

Figura 15 Barrera para protección personal

8.5 Termoaislantes removibles El espesor debe ser igual o mayor al del termoaislante fijo adyacente y debe usarse entre otras, en las siguientes áreas de mantenimiento frecuente: a) Válvulas en tubería. b) Juego de Bridas en tubería. c) Registros de hombre y puertos de inspección.





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d) Tapas Bridadas de cabezas de cambiadores de calor. e) Cuerpos de bombas f) Cuerpos de turbinas g) Cuerpos de compresores h) Indicadores de nivel (Nivel óptico “LG”, trasmisores de nivel) i) Juntas de expansión Se requiere que sean prefabricados. El proveedor, contratista o licitante debe proporcionar los dibujos suficientes para que puedan desarrollar el forro a la medida. Normalmente este forro está compuesto de múltiples piezas; por tanto, deben entregar junto con el forro un dibujo de identificación. Cada pieza debe estar etiquetada de acuerdo al dibujo. Este procedimiento debe utilizarse cuando se trate de áreas complicadas. Estos contenedores, hechos de tela de materiales fibrosos de los permitidos en esta norma de referencia y en los rangos de temperatura especificados en la sección de materiales termoaislantes. Deben contar con una cubierta de malla de acero inoxidable AISI 304 ó equivalente, de al menos con una densidad 60 kg/m

3, hecha de alambre de 0.28 mm de diámetro como mínimo, contar con elementos de cierre

rápido y costura adicional de alambre de acero inoxidable como mínimo calibre 18, en válvulas y bridas, ésta costura debe colocarse en el fondo. Cuando se trate de piezas múltiples, ninguna de ellas debe pesar más de 25 kg. Cuando el forro tiene un diámetro interno menor al diámetro externo del termoaislante fijo se coloca a presión para evitar su propio movimiento. Cuando el forro tiene un diámetro interno mayor al diámetro externo del termoaislante fijo, se coloca traslapado 76 mm sobre éste. El proveedor, contratista o licitante debe prever un sistema adecuado para impedir el deslizamiento o asentamiento del termoaislante dentro del forro contenedor. Todas las uniones deben ser a tope. Cada pieza debe conservar siempre su etiqueta de identificación. El material aislante debe ser cubierto en su totalidad por una lona de material ignifugo y ser impermeable, de manera que no sea combustible y mantenga seca la superficie metálica para evitar la corrosión.. Equipos como bombas, compresores, turbinas entre otros se deben forrar con cubiertas aislantes flexibles y removibles (ASTM C-1094 o equivalente). 8.6 Soportes Otro de los aspectos importantes en la instalación de aislamiento térmico son los soportes, estos también deben mantener aislado el sistema, por lo que no deben propiciar puentes térmicos que faciliten la transferencia de calor. Eliminando puntos de desperdicios de energía y condensación de agua que propicia el deterioro prematuro de las instalaciones y condiciones de riesgo. 8.6.1 Soportes aislantes para tuberías Las tuberías forradas con termoaislantes para la conservación de calor, se debe incluir como parte del sistema termoaislante los soportes.





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Los soportes para servicio caliente, su elemento termoaislante a base de silicato de calcio ASTM C533 Tipo I e insertos de silicato de calcio ASTM C656 tipo 1 grado 3 u otros materiales equivalentes (no corrosivo, no combustible, capacidad de carga, resistencia al paso de calor, temperatura servicio) y cumpla con las dimensiones de STD ASTM C585 o equivalente, en el caso de uso de materiales equivalentes, estará sujeto a revisión y aprobados por el organismo subsidiario correspondiente. Ver dibujo 13. Características del soporte aislante: • Permite el desplazamiento axial arriba de +/- 114.3 mm (4 ½ in) en centro o 228.6 mm (9 in) si la calza está

fuera del acero de soporte. • Rango de temperatura a 650 °C (1 200 °F) • Características del soporte aislamiento de silicato de calcio con agregados estructurales de silicato de

calcio de alta densidad • Soporte construido de acuerdo con ASME B31.3 y MSS-SP58 • Silicato de Calcio tratado con mezcla repelente (impermeable al agua) • Para todos los diámetros, la altura “C” debe tener 100 mm como mínimo y debe ajustarse de acuerdo al

espesor del aislamiento requerido por el diseñador para conservación de calor, así como debe asegurar que la silletas apoyen sobre todos y cada uno de los puntos de apoyo. La elevación “C” siempre debe ser mayor al espesor del aislamiento “T”. Ver figura 16

• Para las tuberías que requieren pendiente (slope) o libre escurrimiento del líquido (Free drain), debe ajustarse la elevación de la altura “C” asegurando que todos los soportes apoyen en los marcos elevados mochetas u otros soportes y asegurar que carguen el peso de la tubería. Ver figura 16

12” 1½”1½”

4½”

a

b

4” mínimo

cC

d

304.8 mm

12 in

114.3 mm

4 ½ in

38.1 mm

1 ½ in

38.1 mm

1 ½ in

a.- Soporte aislante de sil8icato de calcio ASTM C533 Tipo I e insertos de material silicato de calcio ASTM C 656 tipo I grado 3 o equivalente (60lb/ft

3=961kg/m

3),

dimensiones de acuerdo con STD ASTM C 585 o equivalente. b.- Placas envolventes de material acero al carbono ASTM A 36 o equivalente con un espesor mínimo: 9.5 mm (3/8 in) para diámetros nominales de 300 DN (12 NPS) y menores. 11.1 mm (7∕16 in) para diámetros nominales de 350 a 600 DN (14 a 24 NPS). c.- Patín de material acero al carbono ASTM A 36 o equivalente con un espesor mínimo de 12.7 mm (½ in). Las placas envolventes (b) y del patín (c) debe aplicarse un recubrimiento galvanizado. d.- Tornillos material ASTM A 307 o especificación ASTM A 193 Gr B7 o equivalente.

Figura 16 Soporte aislante

Los soportes de este apartado no son limitativos por lo que podrán usarse otros tipos de acuerdo a los requerimientos del análisis de flexibilidad, con la condicionante que el diseño de los soportes mantenga aislado el tubo y no formen puentes térmicos.





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Los soportes deben ser los suficientes para cargar el peso de las tuberías y sistema aislante, como son tuberías bajantes de columnas fraccionadoras y en corredores de tuberías. Sobre el material aislante del soporte, se debe proteger con la lámina del acabado metálico y posteriormente instalar una placa envolvente que sujete firmemente el arreglo. La placa envolvente debe ser de Acero al Carbón de especificación ASTM A 36 o equivalente con recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente, sujeta con tornillos ASTM A 307 o equivalente y tuercas A194 Gr 2H o equivalente ambos con recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente. Se debe unir el termoaislante en todo su contorno a cada pieza de los soportes aislantes. 8.6.2 Soportes para el aislamiento en equipos En equipos instalados en posición vertical se deben instalar anillos para soportar el aislamiento, en el caso de una capa el anillo debe tener un ancho de la mitad del espesor del aislamiento, en caso de dos o más capas el ancho del anillo debe ser hasta la mitad del espesor de la última capa del aislamiento, para el caso de recipientes a presión se muestra en la figura 17. Los anillos deben dejarse separados 1 cm de la pared del equipo, para que en caso de de paso de agua, no se acumule en los anillos y desgaste la pared del recipiente por corrosión. Los anillos deben descansar sobre soporte (ángulo), el soporte debe ser fabricado de un material de la misma especificación de la pared del recipiente, con un espesor no menor a 6.4 mm (¼ in), los lados del ángulo no deben ser menores a 38.1 mm (1½ in) y deben unirse por soldadura en toda su periferia a la pared del recipiente y las uniones de las placas. En caso de que el ángulo no sea del mismo material de la pared del recipiente, debe soldarse sobre una placa de refuerzo. La placa debe ser del mismo material de la pared equipo y soldarse en toda la periferia, debe tener un orificio de 6 mm de diámetro en la parte más baja. Entre el ángulo y el anillo soporte debe instalarse una placa de 1.2 cm de espesor de micarta (material aislante). También debe colocarse una arandela de micarta en lado de la tuerca del tornillo que sujeta al ángulo, esto para reducir áreas donde se puedan presentar puentes térmicos. Los tornillos de fijación del soporte de los extremos deben ser apretados al llegue para permitir un desplazamiento independiente entre el anillo y la pared del equipo. Los anillos soporte deben estar separados uno de otro a una longitud máxima de 3.6 m. Los anillos soporte deben soldarse a la pared de recipientes verticales a presión con una separación de 60 cm como máximo, para tanques de almacenamiento atmosféricos la separación máxima debe ser de 120 cm Todos los faldones de las torres se deben aislar por el interior y exterior de la misma forma y con el mismo espesor que las paredes de los equipos, hasta una distancia de cuando menos 4 veces el espesor del aislamiento seleccionado tomado desde la soldadura del faldón con la pared del recipiente sujeta a presión. En la terminación del aislamiento debe instalarse un anillo botaguas donde iniciara la protección del recubrimiento a prueba de fuego. Ver figura 17. Para soportar el aislamiento térmico en el fondo del equipo, por el interior del faldón debe instalarse un anillo fabricado del mismo grado de soldabilidad del material del faldón de 6 mm (1/4 in) de espesor y con el mismo





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acho del espesor del aislamiento. Además de un anillo fabricado de alambrón soportado por soleras y fijado con soldadura del anillo soporte y que sobresalga del aislamiento de la cabeza inferior del equipo y de la pared del faldón, el anillo es para fijar los flejes que sujetan al aislamiento, ver figura 17. En la unión del faldón con la pared del equipo en caso de que por diseño requerir una cámara de aire debe respetarse el arreglo para no invadir la sección con el termoaislante. En instalaciones existentes, cuando se detecte que los soportes del equipo son insuficientes y por relevado de esfuerzos no sea posible soldar sobre la pared del equipo, usar sistemas de sujeción flotante o pegados. El proveedor, contratista o licitante debe presentar su propuesta del sistema, misma que debe ser avalada por PEMEX con aprobación del responsable de integridad mecánica.

4

1

Protección contra fuego (Fire proofing)

Soporte y botaguas, ver detalle 1

Claro perimetral de 1.0 cm entre pared del recipiente y

soporte de termoaislante

5 cm

2.5 cm

Venteo

Entrada

hombre

30°

Termoaislante o

aislamiento térmico

2 cm

4

1

3.0 cm

1.0 cm claro perimetral entre pared del recipiente y soporte de termoaislante

3.6 m separación máxima entre soportes del termoaislante.

Juntas de expansión a bajo de cada soporte solo aplica para termoaislante granular

1/2 del espesor de la última capa del termoaislante

Juntas de expansión a bajo de anillo atiezador, solo aplica para termoaislante granular

Anillo atiezador

Soporte de termoaislante, ver detalle 2

4 veces el espesor del termoaislante

Anillo de alambrón para sujetar fleje.

Anillo soporte del aislamiento

Anillo flotante

Terminación de termoaislante de acuerdo con diseñador.

Figura 17 Soportes de aislamiento de equipos en posición vertical





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Anillo para soporte de aislamiento

Detalle B

Pared del recipiente

Detalle A

2 cm

8 cm Detalle B Detalle A

Claro perimietral de 1 cm

entre la pared del recipiente y anillo soporte de asilamiento

3 cm

Faldón

T= Espesor RCAPF

Botaguas: fabricado de placa de espesor de 0.6 cm, unidas entres si y al faldón por cordón continúo de soldadura, placa inclina con un ángulo de 30° respecto a la horizontal

5 cm

T

E

E=espesor de aislamiento

1 cm

Anillo para soporte de aislamiento

Solera

Botaguas

La separación entre los dos soportes debe ser de 60 cm como maximo, medidos sobre la pared exterior del faldón. Por lo que de acuerdo al diámetro exterior del faldón, será el número de segmetos del anillo soporte de aislamiento

Vista de planta

Figura 17 Detalle 1 soportes de aislamiento de equipos en posición vertical

Figura 17 Detalle 2 soportes de aislamiento de equipos en posición vertical





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8.7 Inspección final La instalación debe ser inspeccionada para corroborar que los espesores de termoaislantes usados y los tipos de materiales y formas de colocación de los acabados estén de acuerdo a los requisitos de esta norma. Cualquier detalle de diseño para selección, adquisición, manejo, almacenaje o montaje, de cualquier material o procedimiento que intervenga en el sistema termoaislante y que no sea contemplado en los requisitos de esta norma, debe ser recomendado por el proveedor, contratista o licitante de acuerdo con su propia experiencia, y aprobado por PEMEX para su aplicación. Una vez concluida la instalación del sistema termoaislante y el sistema alcance la temperatura de operación, se debe medir la temperatura de superficie del material termoaislante y la del medio ambiente y verificar que la diferencial de temperatura medida debe ser igual o menor a la diferencial de temperatura indicada en la memoria de cálculo entregada para el sistema termoaislante. La diferencial debe ser comparada para cada diámetro nominal para las tuberías. En caso de obtenerse diferentes valores de diferencial de temperatura por las lecturas tomadas, ninguna lectura debe ser mayor a las reportadas en la memoria de cálculo. Los instrumentos de medición deben cumplir con la NRF-111-PEMEX-2006. 8.8 Suministro, transportación, manejo y almacenaje El proveedor, contratista o licitante debe presentar para la aprobación de PEMEX los procedimientos para la identificación, manejo, almacenaje y montaje de los materiales que conforman el sistema termoaislante. PEMEX en caso de realizar trabajos por administración, debe hacerle saber al proveedor, contratista o licitante el tiempo que se propone tener los materiales en almacén. El proveedor, contratista o licitante debe informar por escrito acerca de las mínimas condiciones de protección y almacenaje a fin de prevenir situaciones emergentes. El proveedor, contratista o licitante debe proporcionar, oportunamente, una lista completa de materiales, unitarios y totales, con su peso, dimensiones y volumen para prevenir espacios de almacenamiento. El proveedor, contratista o licitante debe informar oportunamente por escrito, si algún material requiere de manejo o almacenamiento especial. 8.9 Documentación que debe proporcionar el proveedor, contratista o licitante a) Conductividad térmica declarada del material termoaislante avalada por un certificado de un laboratorio

reconocido que cumpla con el método ASTM C177 para superficies planas y con el método ASTM C 335 para preformados ó en su caso lo indicado en la prueba ISO 13787

b) Certificados de calidad de producto donde muestre valores dentro de los parámetros indicados sección 8.2.1 de esta noma.

c) Memoria de cálculo del sistema termoaislante y una tabla resumen donde se indique, para cada diámetro, el espesor de termoaislante, su temperatura de superficie y su diferencial con el medio ambiente.

d) Procedimientos de instalación del sistema termoaislante que cumplan con los requerimientos establecidos en esta norma.





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9. RESPONSABILIDADES 9.1 Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios. Vigilar la aplicación y cumplimiento de los requisitos y especificaciones de esta norma indicados en el capítulo 8, en las actividades de: selección, cálculo de espesor, instalación y mantenimiento del material del termoaislante en servicio de alta temperatura para recipientes, equipo y tubería. 9.2 Área usuaria de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios 9.2.1 Verificar el cumplimiento de esta norma, en la contratación de servicios o subcontratación que tengan por objeto diseñar, instalar o dar mantenimiento a los sistemas termoaislantes en alta temperatura. 9.2.2 Verificar que los licitantes cuenten con personal técnico especializado y con experiencia en el manejo e interpretación de esta norma. 9.3 Proveedor, contratista o licitante. Cumplir como mínimo con los requerimientos especificados en esta norma, para la selección, cálculo de espesor, instalación y mantenimiento del material termoaislante en alta temperatura para recipientes, equipo y tuberías. El proveedor, contratista o licitante debe responder plenamente ante la ocurrencia de fallas en la operación del sistema termoaislante, que se originen por no aplicar lo indicado en esta norma. 9.3.1 Considerar dentro del personal especialista, a un responsable o gerente técnico con experiencia previa en trabajos similares, que se comprometa a mantener durante el desarrollo de los trabajos y hasta su entrega final la aplicación de esta norma, con la finalidad de garantizar la correcta ejecución de los mismos. 9.3.2 Llevar al campo herramientas suficientes y equipo de montaje para el desarrollo de los trabajos. 9.3.3 En el caso de materiales que impliquen riesgo, debe informar a Petróleos Mexicanos las mínimas condiciones de protección y almacenaje, a fin de prevenir situaciones emergentes. 9.3.4 Proporcionar oportunamente a Petróleos Mexicanos una lista completa de materiales, unitarios y totales, con su peso, dimensiones y volumen para prevenir espacios de almacenamiento. Contar en el lugar de trabajo con dibujos aprobados para construcción, especificaciones y normas aplicables (referidas en la presente norma) para su uso en la ejecución de la obra. En caso de necesitarse soportes adicionales para el montaje del termoaislante, que no hayan sido especificados o que no se muestren en los dibujos para construcción, éstos serán diseñados y suministrados por el proveedor, contratista o licitante previa justificación y autorización por PEMEX. Los dibujos para costeo de aislamiento térmico, tanto en equipo como en tubería, deben mostrar con claridad la localización y el dimensionamiento de los soportes. 9.3.5 Presentar sus procedimientos y programas de seguridad del personal, disponibilidad y mantenimiento de equipo auxiliar; debiendo observar las medidas de seguridad particulares que establezca Petróleos Mexicanos. 9.3.6 Remover todo tipo basura y materiales sobrantes del trabajo de montaje. La obra no debe darse por concluida hasta no haber dejado el área en buen estado de limpieza y disponer de estos desperdicios si n afectar ambiente y equilibrio ecológico. 9.3.7 Proporcionar información que certifique el cumplimiento de la LGEEPA y sus reglamentos aplicables en los materiales que emplea, el tipo de actividad que se realiza y los residuos que se generan.





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9.3.8 Informar a Petróleos Mexicanos el tiempo máximo de almacenamiento de los materiales sin degradación de los mismos. Enlistar, recibir, inspeccionar, almacenar y manejar los materiales termoaislantes y accesorios, con el cuidado suficiente para asegurar su totalidad y prevenirlos de daños ó efectos del clima. 9.3.9 Conocer el tipo y alcance de la obra a realizarse. 9.3.10 Contar con personal especialista y capacitado para la realización del montaje; y del mismo modo, para la supervisión, control y administración de la obra. El responsable de la obra debe ser capaz de realizar el trabajo en coordinación con la supervisión de PEMEX y con otros contratistas que simultáneamente puedan estar trabajando en el proyecto. 9.3.11 Desarrollar y poner en práctica procedimientos y programas de seguridad del personal, además de disponibilidad y mantenimiento de equipo auxiliar. 10. CONCORDANCIA Esta norma no tiene concordancia con ninguna norma mexicana ni internacional 11. BIBLIOGRAFIA. La bibliografía se debe considerar en su última edición. 11.1 ASTM C 195, Especificación estándar de cemento para aislamientos térmicos de fibra mineral (Standard Specification for Mineral Fiber Thermal Insulation Cement). 11.2 ASTM C 547, Especificación estándar de aislamiento de fibra mineral para tubería (Standard Specification for Mineral Fiber Pipe Insulation). 11.3 ASTM C 592, Especificación estándar de colchas de lana mineral para aislamiento y aislamiento tipo colcha para tubería (Cubiertas con malla metálica) (Tipo Industr ial) (Standard Specification for Mineral Fiber Blanket Insulation and Blanked-Type. Pipe Insulation)(Metal-Mesh Covered) (Industrial Type). 11.4 ASTM C 610, Especificación estándar de bloques moldeados de perlita expandida y aislamientos térmicos para tubería (Standard Specification for Molded Expanded Perlite Block and Pipe Thermal Insulation). 11.5 ASTM C 533, Especificación estándar de bloques de silicato de calcio y aislamiento térmico para tubería (Standard Specification for Calcium Silicate Block and Pipe Thermal Insulation). 11.6 ASTM C 165, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades a la compresión de aislantes térmicos (Standard Test Method For Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations). 11.7 ASTM C 168, Estándar de terminología en aislamientos térmicos (Standard Terminology Relating to Thermal Insulation). 11.08 ASTM C 177, Método estándar de prueba para mediciones de flujo de calor en estado estacionario y las propiedades de transmisión térmica por medio del aparato de placa caliente protegida (Standard Test Method for Steady - State Heat Flux Measurements and Thermal Transmission Properties by Means of the





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Guarded - Hot Plate Apparatus). 11.09 ASTM C 302, Método estándar de prueba para la densidad y dimensiones de aislamiento térmico preformado tipo cubierta para tuberías (Standard Test Method for Density and Dimensions of Preformed Pipe - Covering - Type Thermal Insulation). 11.10 ASTM C 303, Método estándar de prueba para la densidad y dimensiones de aislamiento térmico tipo bloque y placa preformados (Standard Test Methods for Dimensions and Density of Preformed Block –and Board Type Thermal Insulation). 11.11 ASTM 335, Método estándar de prueba para mediciones de flujo de calor en estado estacionario y las propiedades de transmisión térmica para aislamiento de materiales preformados para tubería. 11.12 ASTM C 450, Práctica estándar para la prefabricación y fabricación en campo de aislamiento térmico para cubiertas de accesorios para tubería, de cédula y soportes de recipientes (Standard Practice for Prefabrication and Field Fabrication of Thermal Insulating Fitting Covers for NPS Piping, and Vessel Lagging). 11.13 ASTM C 518, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades de transmisión térmica de calor en estado estacionario por medio de un aparato de medición de flujo de calor (Standard Test Method for Steady - State Heat Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus). 11.14 ASTM C 612, Especificación estándar de aislamientos térmicos en bloque y placa de fibra mineral y (Standard Specification for Mineral Fiber Block and Board Thermal Insulation). 11.15 ASTM C 692, Método estándar de prueba para la evaluación de la influencia del aislamiento térmico en la tendencia a la fisuración por corrosión bajo esfuerzo de los aceros inoxidables austeníticos (Standard Test Method Evaluating the Influence of Thermal Insulation on External Stress Corrosion Cracking Tendency of Austenitic Stainless Steel). 11.16 ASTM C 795, Especificación estándar de Aislamientos térmicos para utilizarse en contacto con aceros inoxidables austeníticos (Standard Specification for Thermal Insulation For Use in Contact with Austenitic Stainless Steel). 11.17 ASTM C 871, Métodos estándar de prueba para el análisis químico de materiales para aislantes térmicos por medio del filtrado de iones de cloro, fluor, silicato y sodio (Standard Test Methods for Chemical Analysis of Thermal Insulation Materials for Leachable Chloride, Fluoride, Silicate and Sodium Ions). 11.18 ASTM C 203, Método estándar de prueba para la medición de las propiedades de carga de ruptura y flexión para aislantes térmicos tipo bloque (Standard Test Methods for Breaking Load and flexural Properties of Block-Type Thermal Insulation). 11.19 ASTM B 209M, Especificación estándar para placa y lamina de aluminio y aleación de aluminio (métrico) (Standard Specification for Aluminum and Aluminum/Alloy Sheet and Plate(metric). 11.20 ASTM A 167, Especificación estándar para placa, lamina y fleje de acero inoxidable y acero al cromo- niquel resistente a la corrosión (Standard Specification for Stainless and Heat/ Resisting Chromium/Nickel, Steel, Plate, Sheet and Strip). 11.21 ASTM C 585, Practica estándar para los diámetros interiores y exteriores de aislamiento térmico rígido para dimensiones nominales de tubería y tubo delgado (Standard Practice for Inner and Outer





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Diameters of Rigid Thermal Insulation for Nominal Sizes of Pipe and Tubing (NPS System). 11.22 ASTM C 1094, Guía estándar para cubiertas de aislamiento flexibles y removibles (Standard Guide for Flexible Removable Insulation Covers). 11.23 ASTM C 553, Especificación para colchas aislantes de lana mineral para aplicaciones comerciales e industriales (Specification for Mineral Fiber Blanket Thermal Insulation for Commercial and Industrial Applications). 12. ANEXOS Anexo A Ejemplo de cálculo El ejemplo que se muestra está en apego de lo establecido en la NOM-009-ENER-1995. Se tiene una tubería de 0,3048 m de diámetro (12 in) con una temperatura de operación de 633 K (360 °C). La temperatura ambiente es 305 K (32 °C). La velocidad del aire es 10 000 m/h. La emisividad para aluminio usado es 0,4. Se usa como termoaislante con enchaquetado metálico de aluminio. El espesor termoaislante es 0,1016 m (4 in). Para definir el comportamiento del sistema termoaislante se aplica el siguiente procedimiento: Resumen de datos:

Diámetro nominal (Dn) = 12

Diámetro exterior (Dr) = 12,75 in = 0,3239 m

Diámetro aislado (Da) = Dr + 2E = 0,3239 + (2 x 0,1016)

= 0,5271 m

Top = 633 K (360 °C)

Ta = 305 K (32 °C)

V = 10 000 m/h

ε = 0,4

E = 0,1016 m

Procedemos a aplicar la ecuación (2): transferencia de calor en tuberías (superficies cilíndricas).

2/1/ fkEeq

TaTopQ

El espesor equivalente (E eq) se calcula con la siguiente ecuación: E eq = r2 Ln(r2/r1) r1 = 0,3239/2 = 0,1619 m





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r2 = r1 + E = 0,1619 + 0,1016 = 0,2635 m Entonces: E eq = 0,2635 Ln(0,2635/0,1619) = 0,1283 m La conductividad térmica se determina en función de la temperatura media. Ésta, se calcula de manera aritmética, así:

)3)........((º)(2

CKTsTop

Tm

Sin embargo, Ts (temperatura de la superficie exterior) es desconocida, ya que es una consecuencia de la transferencia de calor que aún no conocemos, de modo que en este momento tenemos una ecuación de dos incógnitas que debemos resolver por tanteo y error. Para empezar, suponemos una temperatura superficial que cumpla la siguiente condición: Top » Ts > Ta Tss = Temperatura de superficie supuesta [K] [°C] Tss = 313 K (40 °C) Entonces,

)º200(4732

313633CKTm

Por otra parte, la ecuación de la conductividad aproximada del material usado: K = 0,06711 - (2.2641 x 10-

4Tm) [K] + (4,196 x 1 0-

7 Tm

2) W/m-K

K = 0,05389 W/m-K (0,04634 kCal-m/h-m

2-°C)

Nota: Corregir la ecuación de conductividad de acuerdo con el material usado.

Este valor lo aplicamos en la ecuación (2)

633 - 305

Q = 0,1283/0,05389 + 1/f

Como f = hr + hc:

hc 3,0075 C Da-0.2

[1,11/(Ts+Ta-510,44)]0,181

[1,8(Ts-Ta)] 0,266

[1+(7,9366x10-4V)]

0,5.

hr 0,9824x10-8 e [(Ta

4-Ts

4)/(Ts -Ta)].





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e Emisividad de la superficie aislada (a dimensional).

C Coeficiente de forma, 1,79 para superficies planas y 1,016 para tuberías, a dimensional.

V Velocidad del aire m/h.

Ta Temperatura ambiente [K]

Ts Temperatura de superficie [K]

Da Diámetro exterior del termoaislante m

Hr = 0,9824 x 10-

8 x 0,4[(305

4 - 313

4)/(305-313)] = 0,4638 m

2-K/W

Hc = 2,7241 x 1,016 x 0,5271

-0,2 [ 1,11/( 313+305-510.44 ) ]

0,.181

[ 1,8 ( 313-305 ) ] 0,266

[ 1+( 7,9366x10

-4 x 10 000 ) ]

0,5 = 8,3545 m

2-K/W

hr + h c = 0,4638 + 8,3545 = 8,8183 m

2-K/W

1/f = 1/(hr + hc) = 0,1134 W/m

2 – K

2/48,1311134,005389,0/1283,0

305633mWQ

Q= 131,48 W/m

2 (113,04 KCal/h-m

2)

Con el resultado de este primer tanteo procedemos a calcular la temperatura de superficie que se deriva de esta transferencia de calor empleando la ecuación. Tsc = Temperatura de superficie calculada [K] [°C] Tsc = Q 1/f + Ta (4)

Tsc = 131,48 x 0,1134 + 305 = 319,91 K (46,91 °C) Entonces:

Tsc - Tss = 319,91- 313 = 6,91 K (°C) Como podemos observar, la diferencia entre la temperatura de superficie calculada y la supuesta es mucho mayor que 1,0, por lo tanto, siendo este valor el máximo aceptable, hacemos un nuevo tanteo. La secuencia es la siguiente: 1) Tss = 320 K(47 °C) 2) hr = 0,9824 x 10-

8 x 0.4[(305

4- 320

4)/(305-320)] = 0,480 m

2-K/W

3) hc = 2,7241 x 1,016 x 0,5271

-0,2 [1,11/(320+305-510,44)]

0,181 [1,8(320-305)]

0,266

[1+(7,9366x10-4

x 10 000)]0,5

= 9,763 m2-K/W





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4) hr + h c = 0,480 + 9,763 = 10,243 m2-K/W

5) 1/f = 1/(hr + hc) = 0,09763 W/m

2 – K

6) Tm = (633 + 320)/2 = 476,50 K (203,50 °C) 7) k = 0,05450 W/m - K (0,04685 k/Cal-m/h-m

2-°C)

8) Q = (633 - 305)/[(0,1283/0,05450) + 0,09763] = 133,73 W/m

2 (114,98 kCal/h-m

2)

9) Tsc = 133,73 x 0,09763 + 305 = 318,06 K (45,06 °C) 10) Tsc- Tss = 320- 318,06 = 1,94 Para este segundo tanteo la diferencia es menor. En sucesivas iteraciones esta diferencia tiende a cero. Bastarían cinco o diez para que las temperaturas de superficie supuesta y calculada se igualen hasta diezmilésimas; entonces, podemos considerar que el cálculo de la transferencia de calor es correcto. Así, el comportamiento del sistema termoaislante queda definido por los siguientes valores. Q = 133,25 W/m

2 (114,57 KCal/h-m

2)

K = 0,05435 W/m- K (0,04673 kCal-m/h-m

2-°C)

Ts = 318 K (45°C) Para sistemas heterogéneos se empleará la siguiente ecuación:

fkEkE

TopTaQ

/12/21/1

Donde: E1 Espesor de la primera capa de termoaislante. k1 Conductividad térmica de la primera capa de termoaislante. E2 Espesor de la segunda capa de termoaislante. k2 Conductividad térmica de la segunda capa de termoaislante





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Anexo B Máxima transferencia de calor permisible

Tabla B-1 Máxima transferencia de calor permisible a través del sistema termoaislante. [W / m] para tubería y [W / m2] para superficies planas

DIÁM. NOM.

DN (NPS)

Temperatura de Operación K [°C]

Hasta 333 60

Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta

373 423 473 523 573 623 673 723 773 823 873 923

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

15 (½) 4,80 10,17 15,83 23,58 30,83 40,83 57,39 65,22 76,52 88,18 100,91 115,74 130,56

20 (¾) 5,60 11,02 17,50 26,02 34,17 41,67 59,13 71,30 83,48 95,45 110,00 125,93 141,67

25 (1) 6,40 12,71 20,0 29,27 38,33 46,67 65,22 78,26 87,83 105,45 120,91 131,48 148,15

40 (1½) 8,00 15,25 24,17 32,52 41,67 55,83 73,91 87,83 103,48 118,18 134,55 155,56 174,07

50 (2) 9,60 17,80 27,50 36,59 47,50 58,33 82,61 98,26 103,48 125,45 142,73 164,81 185,19

75 (3) 12,80 22,03 35,83 46,34 60,00 72,50 94,78 113,91 126,09 152,73 174,55 191,67 214,81

100 (4) 15,20 23,73 36,67 48,78 64,17 85,00 103,48 124,35 145,22 176,36 190,91 220,37 247,22

150 (6) 16,00 28,81 48,33 64,23 79,17 95,00 116,52 140,87 151,30 191,82 217,64 246,30 288,85

200 (8) 26,40 36,44 54,17 76,42 86,67 115,00 140,00 155,77 180,87 212,73 245,07 291,67 325,54

250 (10) 32,00 43,22 64,17 81,30 102,50 123,33 151,30 173,91 211,30 250,91 283,31 321,30 375,46

300 (12) 37,60 50,00 74,17 93,50 117,50 140,83 172,17 197,39 240,00 266,36 319,09 362,04 403,42

350 (14) 40,80 54,24 80,00 101,63 126,67 151,67 185,22 212,17 253,04 285,45 322,73 387,96 430,45

400 (160) 46,40 61,02 90,00 113,82 140,83 169,17 206,09 235,65 266,09 315,45 356,36 405,56 473,15

450 (18) 45,60 67,80 100,00 125,20 155,83 186,67 226,09 259,13 292,17 345,45 390,00 443,52 493,21

500 (20) 50,40 74,58 110,00 137,40 170,83 204,17 246,96 281,74 317,39 352,73 422,73 480,56 533,10

550 (22) 55,20 82,20 119,17 149,59 185,00 220,83 256,88 273,91 343,48 380,49 456,36 517,59 572,77

600 (24) 60,00 88,98 129,17 161,79 200,00 209,17 267,86 294,78 368,70 408,18 462,24 521,62 612,04

650 (26) 65,60 95,76 139,17 173,98 185,83 225,00 282,61 325,22 394,78 435,45 492,29 555,17 651,71

700 (28) 70,40 102,54 149,17 186,18 198,33 246,67 300,87 346,09 380,87 463,64 522,73 594,44 660,52

750 (30) 75,20 109,32 158,33 197,56 217,50 261,67 320,00 366,96 405,22 490,91 553,64 628,70 697,64

S. Pl 29,60 41,53 58,33 71,54 75,83 89,17 106,96 109,57 133,04 142,73 159,09 177,78 207,41

Notas:

1.- SP = superficies planas o diámetros mayores a 762 mm (30 in)

2.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C)

3.- Velocidad de aire = 10 000 m / h

4.- Emisividad = 0,4

Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.





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Anexo C Tablas de espesores

Tabla C-1 Espesores económicos Lana de roca. (Preformado ASTM C547 Tipo II, Colcha ASTM C 592 Tipo II o equivalentes)

Preformado DN (NPS)


Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta Hasta

333 373 423 473 523 573 623 673 723 773 823 873 923

60 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

15 (½) 38 51 64 76 76 76 76 76 89 102 102 114 127

20 (¾) 38 51 64 76 76 89 89 89 89 102 102 114 127

25 (1) 38 51 64 76 76 89 89 89 102 102 102 127 140

40 (1½) 38 51 64 76 89 89 89 89 102 114 114 127 140

50 (2) 38 51 64 76 89 102 102 102 127 127 127 140 152

75 (3) 38 51 64 76 89 102 102 102 127 127 140 152 165

100 (4) 38 64 76 89 102 102 114 114 127 127 152 152 165

150 (6) 38 64 76 89 114 127 127 140 152 152 165 178 178

Colcha DN (NPS)

200 (8) 38 64 89 89 114 127 127 152 165 165 178 178 191

250 (10) 38 64 89 102 114 140 140 165 165 165 178 191 191

300 (12) 38 64 89 102 114 140 140 165 165 178 178 191 203

350 (14) 38 64 89 102 114 140 140 165 165 178 191 191 203

400 (160) 38 64 89 102 114 140 140 165 178 178 191 203 203

450 (18) 38 64 89 102 114 140 140 165 178 178 191 203 216

500 (20) 38 64 89 102 114 140 140 165 178 191 191 203 216

550 (22) 38 64 89 102 114 140 152 178 178 191 191 203 216

600 (24) 38 64 89 102 114 152 152 178 178 191 203 216 216

650 (26) 38 64 89 102 140 152 152 178 178 191 203 216 216

700 (28) 38 64 89 102 140 152 152 178 191 191 203 216 229

750 (30) 38 64 89 102 140 152 152 178 191 191 203 216 229

SP 38 76 89 102 140 152 152 191 191 216 229 241 254

Notas:

1.- Espesor termoaislante en mm.

2.- El espesor del acabado no se incluye.

3.- Temperatura ambiente = 298 K (25 °C).

4.- Velocidad de aire = 10 000 m/h.

5.- Emisividad = 0,4.

Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.





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Tabla C-2 Espesores económicos Fibra de vidrio. (Preformada ASTM C547 Tipo I, Colcha ASTM C 592 Tipo I o equivalentes)

Preformado DN (NPS)



333 373 423 473 523 573 623 673 423 773 823 873 923

60 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

15 (½) 38 51 64 76 89 102 102 102 114

20 (¾) 38 51 64 76 89 102 102 102 127 No aplica

25 (1) 38 51 64 76 89 102 102 102 127

40 (1½) 38 51 64 89 102 102 102 114 152

50 (2) 38 51 64 89 102 114 114 114 152

65 (2½) 38 51 64 89 102 114 114 127 152

75 (3) 38 64 76 89 102 114 114 127 152

100 (4) 38 64 76 89 114 127 127 127 165

150 (6) 38 64 89 102 127 127 152 165 191 Colcha

DN (NPS)

200 (8) 38 64 89 89 127 127 140 165 191

250 (10) 38 64 89 102 127 140 152 178 191

300 (12) 38 64 89 102 127 140 152 178 191

350 (14) 38 64 89 102 127 140 152 178 191

400 (160) 38 64 89 102 127 140 152 178 191

450 (18) 38 64 89 114 127 140 152 178 191

500 (20) 38 64 89 114 127 140 152 178 191

550 (22) 38 64 89 114 127 140 165 191 191

600 (24) 38 64 89 114 127 165 165 191 191

650 (26) 38 64 89 114 140 165 165 191 191

700 (28) 38 64 89 114 140 165 165 191 216

750 (30) 38 64 89 114 140 165 165 191 216

SP 38 76 89 114 140 165 178 303 216

Notas:




4.- Velocidad de aire = 10 000 m/h.

5.- Emisividad = 0,4

6.- Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la se cción de la memoria de cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mostrados, pero no menores.





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Tabla C-3 Espesores económicos Perlita expandida (Preformada y placa ASTM C 610 o equivalente)

Preformado DN (NPS)

Rangos de temperatura (K/°C)


333 373 423 473 523 573 623 673 723 773 823 873 923

60 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

15 (½) 64 76 102 114 127 127 127 140 152 165 165 165 178

20 (¾) 64 76 102 114 140 127 140 140 152 165 165 165 178

25 (1) 64 76 102 114 140 127 140 152 165 165 165 165 178

40 (1½) 64 76 102 127 140 127 140 152 165 178 178 178 178

50 (2) 64 76 102 127 140 140 140 152 165 178 178 178 191

65 (2½) 64 76 102 127 140 140 140 152 165 178 178 178 191

75 (3) 64 89 114 127 152 140 140 152 165 178 178 191 203

100 (4) 64 89 114 127 152 140 152 165 165 178 191 191 203

150 (6) 64 89 114 127 165 152 165 178 191 203 203 216 216

200 (8) 64 102 114 127 165 165 165 178 191 203 216 216 229

250 (10) 64 102 127 140 165 165 178 203 203 216 216 216 229

300 (12) 64 102 127 140 165 165 178 203 203 216 216 216 229

350 (14) 64 102 127 140 165 178 178 203 203 216 216 216 229

400 (160) 64 102 127 140 165 178 178 203 203 216 216 229 229

450 (18) 64 102 127 140 165 178 178 203 203 216 229 229 241

500 (20) 64 102 127 140 165 178 178 203 203 216 229 229 241

550 (22) 64 102 127 140 178 178 191 203 216 229 229 229 241

600 (24) 64 102 127 140 178 191 191 203 216 229 229 241 241

650 (26) 64 102 127 140 178 191 191 203 216 229 229 241 241

700 (28) 64 102 127 140 178 191 191 203 216 229 229 241 254

750 (30) 64 102 127 140 178 191 191 203 216 229 229 241 254

Placa

S.P. 64 114 140 152 191 191 203 216 229 241 254 254 254

Notas:



3.- SP = superficies planas o diámetros mayores a 762 mm (30 in).


4.- Velocidad de aire = 10000 m/h.

5.- Emisividad = 0,4.

6.- Los valores de los espesores mostrados en la tabla, cambian con las variables indicadas en la sección de la memoria de

cálculo y los espesores mostrados con las variables indicadas pueden ser iguales o mayores a los mos trados, pero no menores.

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