Aplicaciones de las tuberías basadas en polímeros en la industria química

Los sistemas de tuberías poliméricas se vienen usando en segmentos bien definidos de la industria de procesos químicos desde hace décadas. Si la elección de los materiales se hace correctamente, se ha probado su sostenibilidad para tratar con casi cualquier carga química a temperaturas de hasta 100 ºC en la región de presión moderada (p < 10 bar). Sin embargo, su potencial excepcional rendimiento aún no se conoce correctamente. En este artículo revisamos brevemente la disponibilidad de tecnologías actualmente disponibles:

Estado del arte

Los sistemas de tuberías son relevantes donde se transportan, distribuyen, dosifican o almacenan medios líquidos o gaseosos. Si bien son comunes en diferentes actividades, en la industria química existen una serie de restricciones para los sistemas de tuberías que deben ser tenidas en cuenta. Veamos a qué nos referimos:

• Los márgenes de seguridad a considerar deben ser más altos para que el sistema funcione correctamente.
• Resistencia química suficientente, o corrosión predecible.
• Comportamiento de corrosión uniforme para todos los componentes con contacto de medios directos.
• Mantenimiento simple, extensión o re-estructuración del sistema.
• Ratio de precio/rendimiento atractivo.
• Alto nivel de disponibilidad de componentes.
• Facilidad de instalación.

Comparado con otras aplicaciones el uso de tuberías en el sector químico se caracteriza conforme a la demanda que implica la seguridad. Esto explica por qué los polímeros se usan aún comparativamente poco - alrededor del 10 % - en el mercado de tuberías de CPI global. Sin embargo, mirando esto desde la perspectiva técnica se espera se incrementen las tasas de adopción de estos materiales.

Ventajas & Caracterización

Los aspectos más decisivos para los materiales en el sector químico es la resistencia química a largo plazo. Es bastante auto-explicatorio que el perfil de la resistencia química de los componentes del sistema de tuberías se definirá por su identidad química. Sin embargo, para un no especialista no es fácil entender que los diferentes polímeros muestran muy grandes diferencias en sus perfiles de resistencia química. Adicionalmente, este perfil puede ser influido, formado y adaptado a una aplicación específica cuando el impacto de la formulación polimérica se explote completamente. Además, la enorme inluencia en las propiedades de los polímeros y la resistencia química pueden también ganarse procesando la formulación. En algunos casos ambos aspectos pueden tener una influencia similar.

Ratio coste-rendimiento y disponibilidad de componentes del sistema

Cuando se comparan sistemas de tuberías basados en polímeros como alternativa a sistemas metálicos, una serie de características son evidentes en los polímeros: Peso ligero, propiedades de aislamiento térmico y eléctrico, a menudo técnicas de unión más simples, además de formas más fáciles de manipulación durante la instalación. También están disponibles soluciones integradas de medición y unidades de control, además de varios sistemas de válvulas. Estos aspectos de sinergia pueden alargarse en caso de que el fabricante sea capaz de suministrar sistemas de tuberías completos para fiferentes aplicaciones.

Uniones múltiples

La unión de sistemas de tuberías basados en polímeros es bastante versátil y está sometida a la elección del polímero. Métodos establecidos en segmentos como drenaje, generación o aguas residuales; tales como las uniones socket, abrazaderas o electrofusión; no se utilizan en el sector químico o petroquímico. En estos sectores predominan las uniones con disolventes y la soldadura térmica. En caso de uniones múltiples y desmontables (por ejemplo  bobinas prefabricadas), es común el uso de bridas - especialmente para unión de bobinas hechas de diferentes materiales.

Soldadura

La soldadura de tuberías de polímeros en la industria química la podemos clasificar en soldadura a tope, socket, barra y fusión.

En los métodos de fusión a tope se elige entre un simple contacto (placas calientes) y soldadura sin contacto (infrarrojo IR). La soldadura IR tiene ventajas sobre otras por una menor formación de burbujas de soldadura debido al volumen reducido del polímero caliente. El proceso BCF se ha aceptado como estándar de la industria farmacéutica y la industria de semiconductores.

Cementación

Para uniones cementadas, se usan varios pegamentos basados en disolventes. Se requiere un ajuste fino de las formulaciones para adaptar los requerimientos individuales definidos por el polímero y el campo de aplicación. Es valioso notar que esta técnica también ha alcanzado el nivel de unión de PVC-U. Por ejemplo, puede hacerse con cementos disolventes especiales que son capaces de arreglárselas con un contacto a largo plazo que resiste a oxidantes fuertes, tales como el ácido sulfúrico concentrado.

Tan pronto como las dimensiones de las tolerancias de la fabricación de tuberías exceden un cierto límite, la unión de cemento-solvente no es factible en la práctica por los huecos que deben puentearse y las fuerzas que se requieren para el procedimiento de ensamblaje. En todos estos casos las láminas duales son una buena alternativa.

Bibliografía: Polymer-Based Piping Systems in the CPI.

Palabras clave: Bead-and-crevice-free (BCF) welding process