Microsoft PowerPoint - 2.Corrosión y acoples.pdf
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Corrosión y AcoplesSITRAIN – INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS
Febrero de2.014
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CORROSIÓN
Destrucción gradual de unmetal por medios químicos
o electro químicos.
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CORROSIÓN
Producida por reaccionesquímicas entre un metal y
el medio ambiente
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NO existe un materialtotalmente inmune a la
corrosión
Decisión de uso basadaen fluidos en los que se
estará en contacto
CORROSIÓN
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Objetivo frente a la corrosión: Control, no eliminación
Consideraciones en el diseño
CORROSIÓN
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Formas de corrosión – factoresde clasificación
Naturaleza de la sustanciacorrosiva: húmeda (corrienteeléctrica) o seca (reacciónquímica)
Mecanismo de corrosión:químico o electroquímico
Apariencia del metal corroído:uniforme o localizada
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Corrosión: clasificación
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Corrosión “seca”
Reacciones con el aire o en altastemperaturas
Involucra sustancias como:
. Oxígeno
. Halógenos
. Sulfuro de Hidrógeno
. Vapores de azufre
Manifestaciones:
. Oxidación
. Pérdida de brillo
. Desajuste mecánico
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Corrosión “seca”
Características dereacciones:. Oxidación inicial del metal
. Reducción de los no metales
. Formación de compuestos en lainterfaz metal – no metal
. La reacción tiende a ser constanteen el tiempo
. Se conforma una película que sirvede barrera para las sustanciasreactivas (óxido protector)
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Corrosión “húmeda” o galvánica
Situación inicial: dos metales en contacto ointerconectados eléctricamente
Fenómeno: Exposición a una soluciónconductora
Efecto: Diferencia de potencial entre losmetales, circulación de corriente que sulfata unode los metales
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TRIÁNGULO DE LACORROSIÓN
Zonas de contacto de
materiales conductores
a diferentes potenciales
Modo de acoplamiento para
intercambio de cargas libres
(electrones)
Presencia de un electrolito
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Celdagalvánica
Corrosión “húmeda” o galvánica
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Entre mayor sea ladiferencia de potencialentre los dos metales,mayor será la corrosióngalvánica
Muy susceptible depresentarse en ambienteshúmedos o en ambientescon emanación de salesconductoras
Corrosión “húmeda” o galvánica
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El deterioro se producesiempre en solo uno delos metales,denominado metalactivo o ánodo
El material que no sufrese denomina materialmás noble o cátodo
Corrosión “húmeda” o galvánica
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Cuantificación de ladiferencia de potencial:
Potencial de óxidoreducción
A mayor potencial deóxido reducción, masprobable que elmaterial sea anódico
Corrosión “húmeda” o galvánica
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Un área muy grandede metal noble,comparada con elmetal activo,acelerará lacorrosión
Corrosión “húmeda” o galvánica
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Situación práctica: Evitar al máximo la unión de dosmetales que puedan formar una celda galvánica
Ejemplos de metales nobles: Cobre, Plata, Titanio,Bronce
Ejemplos de metales activos: Hierro, Acero, Aluminio
Corrosión “húmeda” o galvánica
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Medidas preventivas
Materiales anticorrosivosen carcasa
Pinturas protectorasfrente a la corrosión
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Manifestaciones
Corrosión uniforme:
Distribución pareja decorrosión, teniendo comoefecto un recubrimiento,producto de movimientosde efectos anódicos -catódicos en la superficiedel metal.
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Manifestaciones
Corrosión localizada:
Ataque localizado quecausa pequeños agujerosen la superficie del metal,debidos a burbujasconcentradas de agentescorrosivos.
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Otros tipos de corrosión.
Por erosión:
Producida por efectos deabrasión / desgastemecánico. Tiene patronesdireccionales y sepresenta con metalesblandos. Ocurre alperderse algúnrecubrimiento, por elefecto mismo de laabrasión.
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Por erosión:
Se observa típicamenteen bombas, agitadores,codos, y en generalpuntos de cambio dedirección de tubería
Manifestaciones
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Por cavitación:
Ocasionadas por laformación y colapso deburbujas de vapor en lasuperficie del metal
La presión del vaporpuede remover partes demetal
Manifestaciones
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Por desgaste:
Cuando piezas de metalse deslizan una sobre laotra
El calor de la fricciónoxida metales, acontinuación el óxido sedesgasta, permitiendoexposición de parteslimpias
Manifestaciones
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Por agrietamiento:
Típico de empaques,traslapes, tornillos,remaches.
En este caso, laspropiedades de la uniónpueden haber cambiado,formación de depósitosde suciedad
Manifestaciones
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Atribuible a:
Cambios de acidez en lagrieta
Escasez de oxígeno en lagrieta
Agotamiento de inhibidoren la grieta
Manifestaciones
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Por picadura:
Se presenta por laformación de picadurasen zonas inatacadas
La forma de controlarlaes teniendo materialeshomogéneos,mantenimiento requerido
Manifestaciones
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Por tensión:
Combinación deesfuerzos de tensión yambientes corrosivos,produciendo fallas porrupturas de material aniveles por debajo de loslímites de rigidez delmismo.
Manifestaciones
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Intergranular:
Producida en la fronterade partículas granuladasde metales. Se presentaen áreas soldadas, endonde se presentasegregación deimpurezas o precipitaciónde intermetálicos.
Manifestaciones
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Intrusión de Hidrógeno:
Absorción de hidrógenodentro de estructuracristalina del metal,manifestado comopérdida de ductilidad,especialmente atemperaturas debajo de100 grados.
Manifestaciones
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Permeación deHidrógeno:
Atomos de hidrógeno sedifunden a través delmetal. Típica enaplicaciones dediafragmas con fluidosde llenado. Puedenproducir errores demedición.
Manifestaciones
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Ruptura por H2S:
Muy común enaplicaciones petrolerasen donde hay fluidos quecontienen agua y H2S.Se manifiesta con laabsorción de moléculasde hidrógeno.
Manifestaciones
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Efectos de la corrosión
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Materiales de construcción:acero inoxidable 316.
* Aleación con contenido de Cromo de almenos 11%, y al menos 50% de hierro.
* Composición de 16-18 Cr y 10-14 Ni, de tipoaustenítico.
* Elevada resistencia a la corrosión por sucontenido de Niquel.
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* Resistente a todas las concentraciones de ácidonítrico y soluciones alcalinas.
* Vulnerable frente a ácidos no oxidantes (H2S04, HCl).
* Aceptablemente resistente a soluciones salinas.
* Buen comportamiento frente a difusiones dehidrógeno.
Materiales de construcción:acero inoxidable 316.
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Aleaciones niqueladas: Monel
* Composición 67Ni - 33Cu
* Resistente a ácidos no oxidantes (HF, H2SO4, H3PO).
* La composición de Níquel ofrece mayor resistenciafrente a soluciones alcalinas.
* Muy permeable al hidrógeno, no recomendable paraestos casos.
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Aleaciones niqueladas: Moneldorado
Ofrece las ventajas del Monel, pero con una capade oro para resolver el problema de la intrusión
de partículas de Hidrógeno.
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Aleaciones niqueladas:Hastelloy C
* Composición de 54Ni - 16Mo - 16Cr.
* Notoria resistencia frente a agentes oxidantes y nooxidantes. (Cloruro férrico, cloruro cúprico, ácidoclorhídrico, ácido sulfúrico en la mayoría deconcentraciones).
* Resistente al agua de mar.
* Permeable al hidrógeno.
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Materiales de construcción:Tantalio
* Util en casos de ácido clorhídrico y cloruroférrico.
* De utilización en la industria química.
* Notoria resistencia a la corrosión en ácidos,soluciones químicas y compuestos orgánicos.
* Muy costoso.
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Materiales de construcción: Acero alcarbón recubierto en Cadmio.
* Los recubrimientos constituyen una medidalimitada de corrosión.
* Aplicable en casos en los que no se requierade un elevado grado de protección.
* El cadmio actúa como electrodo desacrificio.
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Materiales de construcción: Acero alcarbón recubierto en Níquel.
* Misma filosofía de capa protectora del Cadmio.
* Ofrece mayor resistencia a la corrosión, pero esdébil frente al ácido nítrico.
* Utilización de acoples de acero niquelado condiafragmas de Hastelloy C.
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¿Cómo tomar una decisión respecto alos materiales adecuados para una
aplicación?
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Tabla de resistencia química
Base de datos referente ala resistencia de ciertosmateriales metálicos ysintéticos frente a laexposición a diversassustancias
Determina grados deresistencia frente a laexposición a unasustancia específica
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Tabla de resistencia química
Fluidos
Materiales
Diagnóstico / calificación
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Tabla de resistencia química
Calificaciones:
E: Excellent, corrosión demenos de 0,05 mm por año. Lamejor opción para diafragmas
G: Good, corrosión de menosde 0,5 mm por año.
F: Fair, corrosión de hasta1,27 mm por año
P: Poor, corrosión de más de1,27 mm por año
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PROTECCIÓN CATÓDICA
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Protección catódica
Método para reducir oeliminar la corrosión deun metal, haciendo quela superficie de ésteactúe completamentecomo un cátodo cuandose encuentra sumergidoo enterrado en unelectrolito
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Protección catódica: escenarios
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Protección catódica
En la corrosión galvánica..
Anodo: Electrodo que seoxida
Cátodo: Electrodo donde seproduce reducción, no sufre
Si el metal a proteger secomporta como un cátodo,no debe presentarsecorrosión
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Protección catódica
Se logra:
Bien con la aplicación decorriente directa
Bien con la unión deelectrodos de sacrificio (demagnesio, aluminio o zinc)
Muy comúnmente usado enel caso de hierro y acero
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Protección catódica
Electronegatividad: Capacidad deun elemento para retenerelectrones y mantener enlacesfuertes
Al tenerse dos metales encontacto, aquel que tenga menorelectronegatividad sufrirá porcorrosión al someterse a laexposición de un electrolito
La información de laelectronegatividad de losmateriales en la tabla periódica delos elementos.
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Valores de electronegatividad
Hierro: 1,8
Zinc: 1,6
Cobre: 1,9
Magnesio: 1,2
Aluminio: 1,5
Níquel: 1,6
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Protección catódica
Instalación de electrodos de sacrificio
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Protección catódica
Instalación de sistemas rectificadores
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Celda de corrosión: modeloeléctrico
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Protección catódica: modeloeléctrico
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Aplicación de la proteccióncatódica
Neutralización de proceso decorrosión en tuberías deoleoductos
Neutralización del procesode corrosión en tanquesmetálicos ubicados en zonasexteriores y muy húmedas
Neutralización del procesode corrosión de torres detransmisión de energía
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CONEXIONESMECÁNICAS A
PROCESO
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Se entiende como conexión aproceso:
- La forma de acoplar uninstrumento al punto de medición
- Esta depende del área deinstalación y de la presión deoperación
- Debe tener en cuenta aspectos decorrosión del fluido y del ambiente
- Debe tener en cuenta aspectos deasepsia en el punto de medición
CONEXIONES A PROCESO
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CONEXIONES A PROCESO
Una buena condición aproceso debe garantizar:
- Hermeticidad
- Seguridad
- Disponibilidad
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TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
Desarrolladas inicialmente parauniones y para sistemas hidráulicos
Inicialmente, cada fabricante tenia supropio estilo de construcción deroscas, por lo tanto, siempre habíaproblemas de compatibilidad
Joseph Withworth (1.841): EstándarBSP (British standard pipe), utilizadoen la unión de tuberías livianas deacero al carbón
William Sellers (1.864): Rosca detubería cónica nacional (Nationalpipe thread – NPT)
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TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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Roscas BSPS: Tipo BSP paralelo
Roscas BSPT: Tipo BSP cónico
TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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El macho entra hasta el fondo dela pieza hembra, similar a tuercay tornillo.
Los hilos de la rosca soloaseguran la unión, pero noeliminan fugas, el fluido puededeslizarse por la rosca
El sellamiento se puede lograrmediante cinta Teflon porejemplo
TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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Acople BSPT macho y BSPShembra:
El macho al principio entra bien,pero después cuesta
La diferencia de diámetros evitaque el macho pueda llegar hastael fondo
Este hecho es el que asegura launión y evita fugas
TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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Conexión Macho – HembraNPT
Terminación cónica enambos extremos
Mayor probabilidad deestanqueidad
Suele estar acompañada deun precoating
TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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Roscas métricas
Perfil cilíndrico en juntosextremos
Estanqueidad garantizadapor cinta o por arandelas
TIPOS DE CONEXIÓN: ROSCAS
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TIPOS DE CONEXIÓN: BRIDAS
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Finalidad:
Acoplamiento de tramos detubería en diámetros demedios a grandes
Acoplamiento a estructurasque operen con presiones demedias a altas (tuberías,tanques)
Acoplamiento de equipos conmayores volúmenes y pesos
TIPOS DE CONEXIÓN: BRIDAS
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Normas
ANSI:
Hasta 24 inch de tubería
Categorías de presiónentre 150 y 2500 lbs
DIN:
Hasta 500 mm de tuberia
Categorías de presiónentre 10 y 160 bar
TIPOS DE CONEXIÓN: BRIDAS
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TIPOS DE CONEXIÓN: BRIDAS
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TIPOS DE BRIDAS
BRIDAS WELDING -NECK
BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR
BRIDAS LAP JOINT
BRIDA PARA JUNTA CON SOLAPA
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BRIDAS SLIP-ON
BRIDAS CON CUBO PARA SOLDAR
BRIDAS SOCKET WELDING
BRIDAS CON ASIENTO PARA SOLDAR
TIPOS DE BRIDAS
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THREADED
BRIDA ROSCADA
BRIDAS CIEGAS
TIPOS DE BRIDAS
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CONEXIONES HIGIÉNICAS
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Objetivo:
Eliminar la posibilidadde rugosidades o líneasde fuga donde seproduzcan depósitos dematerial
Los depósitos puedenproducir suciedad ycontaminación deproductos terminados
CONEXIONES HIGIÉNICAS
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CONEXIONES HIGIÉNICAS:TRI-CLAMP
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CONEXIONES HIGIÉNICAS:TRI-CLAMP
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CONEXIONES HIGIÉNICAS:TRI-CLAMP
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CONEXIONES HIGIÉNICAS:DIN 11851
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Caracterizada por:
- Superficie externa electropulida
- Baja rugosidad superficial (Ra<1,4 micras)
CONEXIONES HIGIÉNICAS:DIN 11851
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CONEXIONES HIGIÉNICAS:DIN 11851