Mecanica de Fluidos - Proceso de Pickling & Flushing PDF

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Proceso de pickling y flushing para tuberías de proceso....

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL MECÁNICA DE FLUIDOS

ACTIVIDAD EN LINEA 1

TUTOR: ING. EDUARDO ECHEVERRÍA ALUMNO: LIZAMA PONTES, HERMES ROBERTO CARNET: LP18010

CIUDAD UNIVERSITARIA, 5 DE MARZO DE 2020

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS ÍNDICE PLANTEAMIENTO...............................................................................................................ii DEFINICIÓN......................................................................................................................ii OBJETIVOS.......................................................................................................................ii General............................................................................................................................ii Específicos.......................................................................................................................ii Alcances y Limitaciones....................................................................................................iii MARCO TEÓRICO................................................................................................................1 Pickling y Flushing en tuberías de proceso.........................................................................1 ¿Cuándo vaciar un sistema?.............................................................................................1 ¿De qué manera se realiza la limpieza de Tubería de Proceso, utilizando el procedimiento de Pickling & Flushing?..........................................................................2 Durante la etapa de fabricación/instalación/modificación...........................................2 Estrategias de lavado para sistemas en servicio...........................................................3 Pasos para la realización de una Limpieza Efectiva de tuberías de Proceso, mediante Pickling & Flushing.........................................................................................................4 Determinar los caudales para el flujo durante el procedimiento de pickling & flushing.........................................................................................................................5 Químicos más utilizados para el Proceso de Limpieza por medio de Pickling...............5 Explique paso a paso, como se realiza el armado de circuito para limpieza de tubería de Proceso.............................................................................................................................6 EPP, que se debe utilizar en la Realización del proceso de Limpieza mediante Pickling .........................................................................................................................................6 ¿Qué es un Protocolo de Limpieza de Tuberías de Proceso?..........................................7 Explique cada una de las Partes del Protocolo de Pruebas Hidrostáticas........................7 Parte I: Información general de la obra........................................................................7 Parte II: Objetivo de la prueba.....................................................................................8 Parte III: Diseño de ingeniería.....................................................................................8 Parte IV: Método de prueba.........................................................................................8 Parte V: Responsabilidad del cliente............................................................................8 Parte VI: Procedimiento...............................................................................................8 Parte VII: Resultados de las pruebas............................................................................9 Parte VIII: Validación de los resultados de las pruebas.............................................10

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS Investigue cuáles son las empresas de nuestro país, que se dedican a realizar este proceso de limpieza.......................................................................................................10 CONCLUSIONES................................................................................................................11 VALORACIÓN.....................................................................................................................12 BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................13 ANEXOS..............................................................................................................................14 Anexo 1: Tabla de cotejo para procedimiento de Flushing...............................................14 Anexo 2: Tabla de lineamientos para pruebas hidrostáticas..............................................16

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS INTRODUCCIÓN Los sistemas de tuberías de proceso son sistemas de bajo mantenimiento – necesitando mantenimiento una vez cada ciertos años – que predominan como sistema de transporte de fluidos (gas o líquido) para diferentes tipos de maquinaria. Se catalogan como sistemas abiertos cuando se tiene una alimentación del fluido principal de forma constante para mantener el caudal (flujo) o sistemas cerrados, como los sistemas de calefacción. El presente informe desarrolla el procedimiento de limpieza de dichos sistemas mediante una técnica llamada Pickling y Flushing, que, mediante químicos y flujo de fluido turbulento circulando a través de las tuberías elimina los residuos que causan una atenuación en el servicio de dichas tuberías hacia la maquinaria destino. Exhorto al lector a seguir adelante para identificar detalles de las técnicas antemencionadas y a expandir su conocimiento sobre estos.

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS PLANTEAMIENTO DEFINICIÓN Realiza una investigación donde se expliquen los siguientes aspectos: - ¿De qué manera se realiza la limpieza de Tubería de Proceso, utilizando el procedimiento de Pickling & Flushing? - Pasos para la realización de una Limpieza Efectiva de tuberías de Proceso, mediante el procedimiento de Pickling & Flushing? - Químicos más utilizados para el Proceso de Limpieza por medio de Pickling? -Explique paso a paso, como se realiza el armado de circuito para limpieza de tubería de Proceso. - EPP, que se debe utilizar en la Realización del proceso de Limpieza mediante Pickling? - Que es un Protocolo de Limpieza de Tuberías de Proceso? - Explique cada una de las Partes del Protocolo de Pruebas Hidrostáticas. - Investigue cuáles son las empresas de nuestro país, que se dedican a realizar este proceso de limpieza. OBJETIVOS GENERAL Investigar bibliográficamente los procedimientos de Pickling y Flushing para tuberías de proceso y desarrollar los procedimientos de los mismos en cumplimiento con lineamientos de la cátedra de Mecánica de Fluidos de la escuela de Ingeniería Industrial de la Universidad de El Salvador. ESPECÍFICOS 1. Definir los conceptos de Pickling y Flushing. 2. Desarrollar superficialmente el proceso de Pickling y Flushing para limpieza de tuberías. 3. Validar equipo de protección, químicos a utilizar en los procedimientos y los protocolos a seguir durante el proceso de Pickling y Flushing.

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS ALCANCES Y LIMITACIONES El presente informe abarca las técnicas de Pickling y Flushing para tuberías de proceso, detallando químicos utilizados, protocolos de seguimiento y procedimientos para realizarlos. Se limita a lo antemencionado con adición de presentación de algunas empresas que realizan los procedimientos en El Salvador, y a los procesos más comunes de las técnicas, puesto que la investigación se llevará a cabo durante el período de una semana, y por la cantidad de recursos disponibles para recabar la información.

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS MARCO TEÓRICO PICKLING Y FLUSHING EN TUBERÍAS DE PROCESO ¿CUÁNDO VACIAR UN SISTEMA? Un sistema recién fabricado o uno que está en servicio requiere diferentes enfoques sobre cuándo y cómo realizar el lavado. Esto se debe a los diferentes métodos de procedimiento implementados, pero más debido a las limitaciones prácticas y los requisitos generales de las máquinas individuales. Es importante tener en cuenta que el enjuague puede llevar mucho tiempo y puede ser difícil predecir el tiempo necesario para hacerlo. A menudo, debido a las limitaciones de diseño del sistema, se dedica tan poco como un tercio del tiempo total a la actividad de lavado. Dos tercios del tiempo se utilizan para movilizar equipos y trabajadores de lavado, desmontar componentes sensibles, ensamblar líneas de derivación, conectar mangueras de lavado, limpiar previamente el fluido de lavado, llenar el sistema y calentar el fluido de lavado y las tuberías. Las prácticas de enjuague bien planificadas y realizadas ofrecen un considerable retorno de la inversión. [ CITATION Ito84 \l 1033 ]

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Ilustración 1 - La muestra superior era del depósito de agua después de 15 años de servicio, la muestra de abajo fue después de una limpieza.

¿DE QUÉ MANERA SE REALIZA LA LIMPIEZA DE TUBERÍA DE PROCESO, UTILIZANDO EL PROCEDIMIENTO DE PICKLING & FLUSHING? Dando seguimiento a la etapa del ciclo de vida del sistema, en el momento de la fabricación o modificación de éste, se realiza el proceso de una forma diferente a como se realiza cuando el sistema está funcionando. Durante el proceso de fabricación, modificación o instalación inicial, mayormente se diseña un plan de limpieza para generar una buena práctica, de forma que se invierta la menor cantidad de tiempo y dinero en realizarla, a diferencia de un sistema ya comisionado, que requiere realizar el procedimiento muchas veces sin un plan. Ito, T. recomienda los siguientes criterios a tomar en consideración para un sistema ‘nuevo’ o recientemente modificado [ CITATION Ito84 \l 17418 ]. DURANTE LA ETAPA DE FABRICACIÓN/INSTALACIÓN/MODIFICACIÓN 1. Prepare un procedimiento de lavado completo. Inclúyalo en todas las ofertas y contratos de los proveedores. Vuelva a examinar si las pautas de descarga de API, ASTM, ISO, etc. pueden cumplir con sus propios requisitos (estas normas son solo 2

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS pautas). Es importante especificar las plantillas necesarias para la documentación a fin de respaldar los resultados del análisis de fluidos. La trazabilidad es tan importante como el seguro de responsabilidad civil. Solicite al proveedor del equipo que realice el enjuague según lo especificado y obtenga permiso para desviarse de las especificaciones. 2. Haga que los documentos de descarga del equipo sean una parte importante de las verificaciones de aceptación en su programa de garantía de calidad. Informe el cumplimiento del plan general del programa. 3. Desarrolle un plan sobre cómo controlar sistemáticamente la conexión de subsistemas al sistema principal. La cuestión importante es evitar la propagación de infecciones entre sistemas. Documente los resultados como parte del procedimiento de lavado total. 4. Describa los estándares para los conectores de descarga (dimensiones, ubicación, etc.) como parte del manual de diseño para el contratista de ingeniería. 5. Especifique los puntos de muestreo que se utilizarán para el monitoreo de la condición, durante el enjuague y en servicio. 6. Autorice a un especialista técnico para administrar y aprobar el desempeño y la documentación de los procedimientos de lavado. El especialista también debe manejar los casos de desviación del procedimiento de los proveedores. La autorización debe ser independiente de la disciplina con respecto a los departamentos técnicos y comerciales (tuberías, instrumentación, compras, etc.). Es importante incluir rutinas de verificación cada vez que se conecta un subsistema al sistema principal. La provisión de estas recomendaciones específicas en el plan general genera confianza y elimina los costosos reprocesos al final del proyecto. Ver tabla de cotejo en Anexo 1. ESTRATEGIAS DE LAVADO PARA SISTEMAS EN SERVICIO 1. Limpieza después de una avería, reparación o mantenimiento basado en el tiempo (inspecciones, etc.). a. En un sistema diseñado adecuadamente, los contaminantes de las bombas o fallas del motor están restringidos a cierta parte del sistema mediante 3

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS filtros en línea. En estos casos, lave el depósito, las tuberías y los componentes dentro del área contaminada. b. En la mayoría de los casos, los contaminantes de las averías se extienden por todo el sistema. Si bien algunos contaminantes pueden eliminarse con un filtro de retorno en línea (con derivación) y algunos se depositan en el depósito, todo el sistema debe enjuagarse. c. Considerando el mantenimiento basado en el tiempo, es importante planificar el trabajo para minimizar la cantidad de contaminación externa que ingresa al sistema. Use los revestimientos adecuados lo antes posible hasta que el sistema esté ensamblado y sellado. Para reemplazar componentes completos (como cojinetes o bombas), es posible que el sistema pueda funcionar sin un enjuague extenso. Es importante que el trabajo sea realizado por técnicos capacitados. También es importante que el sistema funcione sin carga completa (sin presión) hasta que se confirme que el nivel de contaminación está dentro de los límites aceptables. 2. Lavado después de modificaciones y / o actualizaciones. Maneje esto de la misma manera que para los sistemas recién fabricados. 3. Lavado proactivo. Los diseños de sistemas más antiguos recogen contaminantes en el depósito. La baja velocidad del fluido también permite que los contaminantes se depositen en las tuberías. La falta de filtración suficiente intensifica el efecto de acumulación. Estas capas de contaminantes ocasionalmente se desprenderán y podrían ocasionar averías y / o fallas. En algunos casos, es más rentable realizar una limpieza periódica (como un enjuague proactivo) en lugar de una actualización costosa o una modificación completa del sistema. Tenga en cuenta que a menudo es posible realizar una descarga mientras el sistema está en funcionamiento. [ CITATION Ito84 \l 17418 ]

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS PASOS PARA LA REALIZACIÓN DE UNA LIMPIEZA EFECTIVA DE TUBERÍAS DE PROCESO, MEDIANTE PICKLING & FLUSHING Pickling & Flushing es un procedimiento de limpieza de residuos dentro de la tubería, usualmente para tuberías de acero al carbono, dado que las de acero inoxidable no retienen óxido. En la parte del Pickling, se acidifica la tubería para destruir los residuos, mientras que el Flushing se usa para removerlos de la misma. Hay muchas formas de realizar el procedimiento, muchas combinaciones de químicos diferentes que pueden utilizarse para llegar al resultado deseado, sin embargo, tomando como ejemplo una línea de 18 metros de largo cuya tubería tiene 12 pulgadas de diámetro y es de material ‘acero al carbono’, se podría realizar lo siguiente al detectarse que el problema es una acumulación de óxido dentro de la misma: 1. Desengrase con hidróxido de sodio al 2-5% durante 60 minutos a 140 °F (o la más alta temperatura posible). 2. Enjuague (Flushing) con agua suave caliente hasta que el pH del efluente mida 7.0 o menos. 3. Configure el sistema para la recirculación y agregue suficiente ácido cítrico para lograr una solución al 10% y circule a 120-140 ° F durante 60 minutos. 4. Enjuague (una vez, no recircular) con agua suave caliente y nitrito de sodio al 1% durante 30 minutos. 5. Drene la tubería y seque con nitrógeno o aire limpio y seco (punto de rocío de -40 ° F) hasta que el punto de rocío de presión del efluente mida -20 ° F o menos. 6. Instalar un colector de válvula de entrada que le permitirá cambiar entre productos químicos sin demora. 7. Purgue con nitrógeno y tape si no va a ponerlo en servicio de inmediato. Es difícil abordar todos los problemas que se pueden encontrar al emprender este proceso, pero ese es el esquema básico. Se necesita una bomba muy grande para lograr las velocidades necesarias del agua durante el procedimiento de Pickling & Flushing.

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DETERMINAR

LOS

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS CAUDALES PARA EL FLUJO DURANTE EL

PROCEDIMIENTO DE PICKLING & FLUSHING El mayor factor en la determinación de los caudales es el flujo de aceite turbulento. El flujo de aceite turbulento requiere un número de Reynolds de ≥2320. Cuanto mayor sea el caudal en el sistema de lavado, menor será la duración del lavado. Intentaremos mantener los caudales en valores nominales, ya que los diámetros de las tuberías en el sistema son grandes. Aunque el número de Reynolds de ≥2320 es suficiente para el flujo turbulento, el número de Reynolds se tomará como 5000 para acortar la duración del lavado y mantener la velocidad de flujo en los niveles aplicables. La tasa de flujo es calculada usando la fórmula Q = Re * v * d * 0,0000471. Q: Caudal (lt / min.) Re: número de Reynolds v: viscosidad del aceite (mm2 / seg) d: diámetro del tubo (mm) Determinaremos los caudales en función de la línea de presión y la línea de retorno más grandes de nuestro sistema. QUÍMICOS MÁS UTILIZADOS PARA EL PROCESO DE LIMPIEZA POR MEDIO DE PICKLING Los métodos principales de Pickling, que a su vez pueden consistir en diferentes procesos, son los siguientes: 1. Pickling de ácido sulfúrico o clorhídrico 2. Pickling de ácido fosfórico 3. Pickling de ácido sulfúrico y dicromato de sodio 4. Derrame alcalino 5. Tratamiento electroquímico El método de Pickling que se utilizará en cualquier escenario particular depende de la naturaleza del óxido y la escala que se eliminará, como el material del que están hechos los artículos, el grado de superficie Pickling deseado y la disponibilidad y el costo del material y el equipo de Pickling.

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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MECANICA DE FLUIDOS EXPLIQUE PASO A PASO, COMO SE REALIZA EL ARMADO DE CIRCUITO PARA LIMPIEZA DE TUBERÍA DE PROCESO. 1. Se desconectan las tuberías de los equipos, válvulas e instrumentos que pueden verse afectados por la presencia de ácido. 2. Se conectan tuberías provisionales o mangueras entre las partes del sistema para establecer un circuito de recirculación, es posible que se requiera armar circuitos parciales o en paralelo dependiendo la complejidad de la instalación. 3. Las mangueras deben ser resistentes a los ácidos e hidrocarburos y las tuberías provisionales deben ser decapadas y pasivadas previamente para evitar la contaminación del circuito a limpiar. 4. Las bombas deben ser de acero inoxidable, centrifugas y de alto caudal, conectadas mediante mangueras a un set de filtros de mangas de 10 micrones en la succión y en la descarga a un manifold de válvulas que permita redireccionar el flujo de manera inversa. 5. El circuito debe quedar conectado a un tanque de acero inoxidable que debe contener los productos necesarios para la limpieza, debe tener acople a mangueras de retorno del flujo y unas resistencias eléctricas que permitan el calentamiento de los productos de manera controlada por medio de una termocupla. 6. Inicialmente se hace una recirculación de agua por el circuito para detectar fuga y hacer las correcciones correspondientes. EPP, QUE SE DEBE UTILIZAR EN LA REALIZACIÓN DEL PROCESO DE LIMPIEZA MEDIANTE PICKLING El equipo puede variar en calidad o elementos, pero como el mínimo admisible se pide: 1. Casco respirad...