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El uso de materiales plásticos se ha extendido notablemente en las últimas décadas, especialmente en la industria química, donde se usan productos corrosivos. La favorable relación resistencia a la corrosión/precio/vida útil de los plásticos frente a otros materiales ha hecho que su uso sea cada día más frecuente, no solo en la industria química, sino en otros campos como el tratamiento de aguas.
El desarrollo de los materiales plásticos comenzó a mediados del siglo XX, lo que los convierte en materiales muy “jóvenes” frente a otros materiales de uso habitual en el mundo industrial, como el acero o el hormigón, con casi dos siglos de historia a sus espaldas. Por este motivo el grado de conocimiento de los materiales plásticos por parte de los actores implicados en su uso es, por lo general, muy inferior al conocimiento de esos otros materiales tradicionales. Este inferior grado de conocimiento, sumado a las importantes diferencias de comportamiento entre los plásticos y los materiales de uso tradicional en la industria, pueden dificultar notablemente su buen diseño, uso y mantenimiento, lo que no solo supone un coste económico superior para el usuario, sino que puede incrementar el riesgo de accidentes durante su vida útil.
A la vista de estas cuestiones, desde la Comisión Técnica de Almacenamiento de Productos Químicos de Bequinor se plantea la necesidad de disponer de un documento técnico de referencia sobre el uso de materiales plásticos, especialmente para el almacenamiento de productos corrosivos dado su especial riesgo en caso de accidente. Con este objetivo nace la guía de buenas prácticas para equipos de tuberías de PRFV y laminado dual, como un documento que sirva de soporte técnico para todos los actores implicados en el diseño, uso y mantenimiento de este tipo de equipamiento, que no tengan un conocimiento profundo de estos materiales. Esta guía recoge las cuestiones que se detallan a continuación, teniendo en cuenta el estado del arte actual en esta materia.
El diseño de equipos de PRFV (plástico reforzado con fibra de vidrio) y laminado dual (liner interior de termoplástico reforzado con PRFV) debe realizarse teniendo en cuenta los mismos parámetros que se considerarían para un material metálico, pero teniendo en cuenta las particularidades de estos materiales. A continuación se detallan las cuestiones principales que se deben considerar y que se recogen en la guía de buenas prácticas:
La selección de las materias primas es el punto de partida para cualquier diseño con materiales plásticos, y debe basarse en dos parámetros básicos:
Para poder realizar una correcta selección de las materias primas que se usarán en este tipo de equipos será por tanto necesario conocer los distintos tipos de resinas, fibras de vidrio y termoplásticos disponibles en el mercado, así como las propiedades, usos habituales y límites de utilización de cada uno de ellos.
Una vez seleccionadas las materias primas para la fabricación de los equipos, será necesario establecer las propiedades mecánicas de los materiales, lo que permitirá calcular adecuadamente el espesor mínimo requerido para cada una de sus partes. Dado que el PRFV es un material composite y, por lo tanto, heterogéneo, sus propiedades no son uniformes ni constantes y varían notablemente en función de tres parámetros:
El Reglamento de Almacenamiento de Productos Químicos (APQ) indica que los equipos deben ser diseñados mediante las normas aplicables según la reglamentación vigente o, en caso de no existir dichas normas aplicables, mediante códigos de diseño de reconocido prestigio. Los códigos de reconocido prestigio para equipos y tuberías de materiales metálicos son ampliamente conocidos en el mundo de la ingeniería, por lo que su aplicación no plantea especiales problemas. Sin embargo, los códigos de diseño, tanto para equipos como para tuberías de PRFV, son, por lo general, grandes desconocidos entre las ingenierías, lo que dificulta notablemente la selección de un código de diseño adecuado -y en muchas ocasiones actualizado- para cada proyecto.
La guía de buenas prácticas recoge un listado de los códigos de diseño actualmente vigentes en esta materia, tanto para equipos como para tuberías de PRFV, comentando además brevemente las ventajas y desventajas de cada uno de ellos, con el objetivo de que las ingenierías o usuarios puedan seleccionar el más conveniente para la aplicación prevista.
El comportamiento durante su vida útil del PRFV y los termoplásticos es muy distinto al de los tradicionales materiales metálicos usados en la industria. Por este motivo el establecimiento de la vida útil del equipo, así como los planes de mantenimiento e inspección de este tipo de equipos, se deben preparar con un enfoque muy distinto al que se aplica para materiales metálicos. Las bases para establecer estos elementos, imprescindibles para el buen uso y mantenimiento de los equipos, son las siguientes:
Los mecanismos de degradación que afectan a los materiales metálicos (pérdida de espesor por corrosión fundamentalmente y otros como la corrosión bajo tensión) no son aplicables para los materiales plásticos. Los mecanismos de degradación más habituales en estos materiales suelen ir asociados a la difusión del fluido a través de la red cristalina de la matriz de resina, degradación de dicha resina, ataque químico a las fibras de vidrio, absorción de fluido por parte del material y, en el caso de los termoplásticos, también puede darse la fisuración bajo tensión, especialmente en las soldaduras entre las distintas partes.
El conocimiento de estos mecanismos es esencial para poder establecer la vida útil prevista para el equipo, que estará estrechamente relacionada con la naturaleza de las materias primas empleadas para la fabricación y su resistencia frente al fluido, así como al espesor de la capa interior anticorrosión. Dado que el espesor y la naturaleza de la capa interior anticorrosión del equipo deben establecerse en la fase de diseño del equipo, será por tanto necesario conocer estos mecanismos de degradación y su velocidad de progresión en dicha fase, más aún para equipos dentro del ámbito de aplicación de la ITC-MIE APQ 06 del Reglamento de Almacenamiento de Productos Químicos, en los que se exige al fabricante establecer la vida útil prevista para los equipos.
Al igual que sucede con cualquier otro tipo de equipo metálico, el mantenimiento de los equipos y tuberías de materiales plásticos debe realizarse conforme a los resultados obtenidos durante su inspección. La muy distinta naturaleza de estos materiales frente a los metales, unida a la también muy distinta naturaleza de los mecanismos de degradación a los que se ven sometidos, hace que las técnicas de inspección para los equipos metálicos no sean válidas para los equipos de materiales plásticos.
Como ejemplo de lo anterior cabe destacar que los equipos metálicos sufren por lo general una corrosión asociada a la pérdida de espesor, por lo que la medida del espesor de pared es una muy buena técnica de inspección en estos casos. Sin embargo, los equipos de materiales plásticos rara vez sufren pérdidas de espesor durante su vida útil, por lo que este tipo de medición no resulta útil para evaluar su estado.
Al igual que ocurre con las técnicas de inspección para materiales metálicos, se puede hacer una subdivisión entre ensayos destructivos no destructivos para las técnicas de inspección de materiales plásticos. Entre los ensayos no destructivos aplicables destacan los siguientes:
Entre los ensayos destructivos cabe destacar los siguientes:
El conocimiento, tanto de los posibles mecanismos de corrosión como de las técnicas de inspección que pueden proporcionar información fiable sobre el estado de los equipos a lo largo de su vida útil, es fundamental para poder establecer un programa de inspección y mantenimiento adecuado en cada caso.
En el ámbito de los equipos metálicos es muy frecuente exigir que los soldadores que ejecutan los trabajos de fabricación o reparación estén debidamente homologados conforme al procedimiento de soldadura correspondiente. Sin embargo, existe un alto grado de desconocimiento en este mismo campo en lo que se refiere a los equipos de materiales plásticos.
Al igual que ocurre con los operarios implicados en trabajos sobre equipos metálicos, existen normas de referencia que permiten la homologación tanto de los laminadores que fabrican los elementos de PRFV como de los soldadores que ejecutan las uniones entre piezas de termoplástico. Por lo tanto, una buena práctica para garantizar la correcta ejecución de los trabajos sobre este tipo de equipos sería exigir que los operarios que los ejecuten estén debidamente homologados por un organismo independiente. La guía de buenas prácticas incluye un listado de normas de referencia conforme a las que es posible realizar la homologación de estos operarios para cada tipo de material.
La guía de buenas prácticas para equipos y tuberías de PRFV y laminado dual pretende ser un soporte técnico actualizado que permita los siguientes objetivos:
Estos conocimientos deben servir como base a todos los actores implicados que no sean especialistas en este campo, para ejecutar correctamente el diseño, la fabricación, el uso y el mantenimiento de los equipos de materiales plásticos.
