Aislamiento de tuberías de acero para gas: materiales para aislamiento y métodos de aplicación

¿Está pensando en instalar gas en su casa o modernizar la tubería de gas? El gasoducto es una de las comunicaciones más valiosas y peligrosas, por lo que su protección confiable es extremadamente importante.

Reconozca que un daño en la tubería de gas y una fuga de este combustible pueden pasar desapercibidos durante mucho tiempo y luego tener consecuencias nefastas. Es mejor estudiar todo cuidadosamente de antemano y ser precavido al instalar la protección, ¿verdad?

Si le interesa el aislamiento de tuberías de acero para gas, en este artículo encontrará respuestas a preguntas como: para qué sirve, qué tipos existen, en qué casos y cómo se utiliza cada tipo de material aislante, cómo se realiza el control de calidad del revestimiento. Mencionaremos todos los tipos de gasoductos: desde los principales hasta las tuberías de baja presión, desde aéreos hasta submarinos, y responderemos a todas las preguntas que surjan.

Funciones del aislamiento del gasoducto

Hoy en día, prácticamente todos los edificios en todas las localidades están conectados al gasoducto; es difícil imaginar la vida de una persona moderna sin el combustible azul. ¡Imagínese la cantidad de tuberías necesarias para implementar una red de suministro así!

Se extienden sobre nuestras cabezas, bajo nuestros pies, profundamente en la tierra e incluso por el lecho marino. Cada centímetro de esta red de gas debe estar protegido de manera confiable y ser absolutamente seguro, ya que una fuga puede provocar un accidente a gran escala, con destrucción y, a veces, víctimas.

Los gasoductos subterráneos modernos se instalan principalmente en tuberías poliméricas: no temen ni la corrosión ni la acción de corrientes parásitas, y también mantienen mejor la temperatura.

Los gasoductos de polietileno no necesitan protección adicional, pero no se pueden usar en todas partes y su reemplazo es costoso, por lo que la mayoría de las tuberías de gas son de acero.

Para que el acero no se oxide ni se deteriore, se trata con compuestos y materiales especiales que aíslan su superficie del entorno. Las funciones principales de dichos recubrimientos son la protección contra la humedad, las influencias químicas, los impactos mecánicos, así como protección dieléctrica.

La protección electroquímica activa forma una carga catódica en la superficie de la tubería, garantizando su estabilidad eléctrica y evitando la influencia de corrientes externas.

Además del recubrimiento, para una protección fiable contra corrientes errantes y continuas, en los gasoductos subterráneos se organiza una protección catódica electroquímica, que asegura la descarga de estas cargas a través de un conductor especial hacia una subestación de drenaje.

Para un gasoducto aéreo, la protección es menos robusta, ya que es más fácil de renovar, y las tuberías solo están expuestas a la humedad atmosférica, secándose regularmente. Para los gasoductos marinos, en cambio, además de una protección fiable contra el entorno agresivo, se requiere una capa adicional de lastre para que la tubería permanezca inmóvil en el fondo, bajo las olas.

Documentos normativos y sus requisitos

Existen 3 documentos principales que regulan la organización de la protección de los gasoductos. RD 153-39.4-091-01 «Instrucción para la protección de tuberías subterráneas urbanas contra la corrosión». Como se desprende del nombre, no se aplica al aislamiento de tuberías de gas con diámetro superior a 83 cm – las de ámbito interurbano e internacional, ni a tuberías instaladas sobre el suelo o bajo el agua.

GOST 9.602-89 – un documento afín que recoge todas las normas y cálculos para la protección de gasoductos subterráneos. Mientras que la instrucción explica cómo y con qué organizar el aislamiento, el GOST indica cuánto se necesitará – desde metros de material y herramientas hasta equipos y horas de trabajo de los empleados.

GOST R 51164-98 Tuberías de acero para gasoductos troncales. Requisitos generales para la protección contra la corrosión. Esta norma llena el vacío de la Instrucción en lo que respecta a los gasoductos troncales. Su protección debe ser especialmente fiable y tiene sus propias particularidades, por lo que las normas de su organización se han recogido en un documento aparte.

Por lo general, los gasoductos de importancia nacional e internacional tienen un diámetro superior a 830 mm, su instalación y mantenimiento son una tarea laboriosa y costosa.

Estos documentos regulan las siguientes cuestiones:

• qué tipos de materiales están permitidos para usar en este tipo de gasoducto en las condiciones indicadas;
• qué nivel de aislamiento reforzado es necesario, si se requiere protección electroquímica;
• quién y cuándo debe proporcionar al gasoducto la protección necesaria;
• tecnología de aplicación del aislamiento en fábrica y en campo, así como para la reparación de daños;
• normas de consumo de materiales y costos de otros recursos para la realización de los trabajos;
• procedimiento de verificación de la calidad del recubrimiento y estándares de indicadores de calidad para todos los parámetros de cada tipo de aislamiento.

Por lo tanto, en estos documentos se describe paso a paso todo el proceso de aislamiento de tuberías, desde la producción en fábrica hasta la inspección posterior a la instalación y durante la operación. No queda espacio para la creatividad, ya que se trata de cuestiones de seguridad.

En caso de daño o aplicación deficiente del recubrimiento aislante, el acero en el suelo se oxida bastante rápido, lo que amenaza con fugas de gas e incendio.

También existen listas separadas que enumeran todos los materiales y fabricantes de aislamiento recomendados para gasoductos.

Considerando la complejidad de los trabajos y la considerable cantidad de normas que deben cumplirse, ni siquiera cuente con poder realizar el aislamiento del gasoducto por su cuenta, y el servicio de gas no aceptará trabajos realizados por un técnico externo.

Tipos de materiales para aislamiento

Según las condiciones de operación y la facilidad de aplicación, existen muchos tipos de recubrimientos para el aislamiento de tuberías de gas. Para los gasoductos aéreos, es suficiente proteger con 2 capas de imprimación y 2 capas de pintura o esmalte.

Las tuberías que estarán en el fondo del mar se recubren con una capa de hormigón sobre el aislamiento principal, para aumentar el peso y proporcionar protección adicional.

A continuación, hablaremos sobre los medios de protección de tuberías de acero bajo tierra.

Revestimientos protectores poliméricos

Polietileno extruido: la protección más progresiva y versátil. Se aplica en tuberías con diámetro de 57 a 2020 mm, se adhiere firmemente, forma una capa continua perfectamente uniforme, protege contra impactos térmicos y mecánicos, y también es fácil de trabajar.

Con este recubrimiento, la tubería de acero prácticamente no se queda atrás en características de protección frente a los análogos poliméricos. Esta protección consta de solo 2 capas: un adhesivo de unión rígido y, propiamente, el polietileno. A pesar de esto, dicho recubrimiento de tipo muy reforzado en tuberías de gran diámetro puede alcanzar 3,5 mm.

Polipropileno extruido se caracteriza por su alta resistencia mecánica: con él se pueden pasar tuberías a través de pozos, para métodos de instalación cerrados, y no preocuparse de que el aislamiento se dañe por fricción o enganche con piedras y tierra. En apariencia y estructura, este tipo de aislamiento no difiere del de polietileno, solo es de 0,3 a 0,5 mm más delgado.

Cintas adhesivas poliméricas pueden ser de polietileno y de policloruro de vinilo, siendo las primeras preferibles, ya que se adhieren 4 veces más fuerte y protegen mejor las tuberías. Con frecuencia, las cintas adhesivas de PET se utilizan para la reparación y el aislamiento de juntas de tuberías con recubrimiento de polietileno extruido, pero también hay tuberías envueltas con ellas en fábrica a lo largo de toda su longitud.

En caso de necesidad, las cintas adhesivas poliméricas permiten reemplazar completamente la protección de la tubería en condiciones de campo, pero para ello se necesita una instalación automatizada especial.

También existe un recubrimiento combinado de PET, en el cual la tubería imprimada se envuelve primero con cinta polimérica adhesiva, y sobre ella se protege con una capa de polietileno extruido. Se utiliza en tuberías de hasta 53 cm de diámetro, y el espesor total no supera los 3 mm.

Aislamiento a base de masillas bituminosas

Este aislamiento difiere fundamentalmente en composición y propiedades, principalmente en el método de aplicación. La adhesión del betún tanto a la tubería como entre las capas se logra mediante el calentamiento y la fusión del propio material, no con una imprimación adhesiva, como en el caso del PET.

Este recubrimiento se aplica sobre una imprimación bituminosa especial, y consta de 2 a 3 capas de masilla, cada una de las cuales se refuerza, y una envoltura protectora de papel exterior. Como resultado, se forma un recubrimiento continuo que sigue completamente la forma de la tubería, donde la fibra de vidrio o malla de refuerzo están como incrustadas en el espesor de la protección.

Como material de refuerzo se utilizan telas de vidrio, malla de vidrio o láminas poliméricas no tejidas. Las cintas de fibra de vidrio se enrollan con una pequeña superposición para formar una capa continua.

La masilla misma, además del betún, contiene diferentes inclusiones (poliméricas, minerales o de caucho) que proporcionan diferentes propiedades al material. También se le añaden aditivos modificadores y plastificantes, que a la hidrofobicidad natural y la capacidad de adhesión añaden elasticidad, flexibilidad, resistencia a temperaturas críticas y durabilidad.

También existen cintas que combinan betún como adhesivo y cintas poliméricas especiales. Los dos tipos principales de estos recubrimientos son PALT, con cinta termorretráctil, y LITKOR, de cinta polimero-bituminosa. Este último, en particular, es necesario para proteger las uniones entre tuberías con diferentes tipos de aislamiento.

Materiales para aislamiento de elementos pequeños

Las salidas de sótano, codos, curvas, recolectores de condensado y otros elementos conformados de los gasoductos también necesitan protección.

Es más conveniente aislar las piezas pequeñas en el lugar de montaje, pero el recubrimiento de fábrica es preferible porque es más uniforme y fiable.

Para ello existen recubrimientos especiales: PAP-M105 y Polur. El primero consta de dos capas de resina de poliéster curada, reforzadas con fibra de vidrio.

Polur, por su parte, se compone principalmente de poliuretano, complementado con aditivos tecnológicos y dividido en componente base y endurecedor. Con estos dos compuestos se aíslan las uniones conformadas tanto en fábrica, como en talleres y directamente en la obra.

¿Cómo se aplica el aislamiento?

La mayor parte del aislamiento se aplica a las tuberías de gas, y a menudo también a las piezas moldeadas del gasoducto, en condiciones de fábrica, ya en la etapa de su producción. Sin embargo, al instalar la tubería surge la necesidad de aislar las uniones, lo cual se realiza en condiciones de obra, es decir, directamente en el lugar de tendido.

Además, en condiciones de campo, con estos mismos materiales se realiza la reparación del revestimiento protector si el daño no supera el 10%, y en ocasiones, incluso el reaislamiento completo de una sección individual. También manualmente, directamente en la ruta, se aíslan los tanques.

Siempre que sea posible, las soldaduras y los elementos con forma se aíslan con el mismo revestimiento que la tubería principal, o uno lo más similar posible.

La realización de trabajos de aislamiento de tuberías de gas es posible a temperaturas superiores a -25 °C, y para cintas adhesivas de polímero, superiores a +10 °C. Si llueve o nieva, debe haber un toldo confiable sobre el lugar de trabajo que impida que la precipitación llegue a la superficie aislada.

En tuberías de gasoducto aéreo

Este tipo de gasoducto se encuentra en el entorno menos agresivo, por lo que el riesgo de óxido se reduce significativamente. Además, los daños son mucho más fáciles de detectar y reparar, por lo que los gasoductos aéreos no requieren aislamiento como tal.

Para proteger contra la precipitación y la humedad atmosférica, según las normas, basta con una capa de 2 capas de imprimación y 2 capas de pintura, esmalte o barniz.

Con una carcasa galvanizada generalmente se protegen las tuberías de escape de gas que requieren aislamiento térmico. Debajo de la carcasa solo se coloca el aislante, no se requiere protección adicional.

Sin embargo, en condiciones de funcionamiento complejas, se utiliza aislamiento térmico de tuberías de gas – lubricantes consistentes, revestimientos de esmalte de vidrio, así como carcasas de aluminio o zinc, que no deben tocar la tubería en sí.

Aislamiento de gasoductos subterráneos

En el suelo, las tuberías están constantemente expuestas a la humedad y, a menudo, a compuestos químicos y corrientes parásitas. Todo esto puede provocar corrosión del metal y fugas de gas, por lo que se intenta que el aislamiento sea lo más confiable posible.

Cada tubería de acero subterránea está protegida doblemente: pasivamente, mediante el revestimiento aislante de la tubería, y activamente, mediante desvío o supresión de corriente con protección catódica.

La mayoría de los materiales que mencionamos anteriormente se pueden usar tanto para el aislamiento básico de fábrica como en el campo. A continuación, hablaremos sobre las etapas principales y los detalles de dichos trabajos.

El aislamiento de polietileno y polipropileno se realiza en la fábrica en varias etapas:

1. Secado de tuberías.
2. Limpieza con perdigones hasta brillo metálico.
3. Calentamiento de tuberías.
4. Aplicación de una base adhesiva sobre la tubería en rotación.
5. Aplicación de la capa de polietileno mediante extrusión, manga o enrollado de cinta.
6. Compactación con un rodillo especial de revestimiento de fluoroplástico.
7. Enfriamiento con agua hasta 70 – 80 °C.
8. Control de calidad del revestimiento obtenido.

Todos los procesos están totalmente automatizados, ya que la precisión informática es la clave de la calidad del producto.

A menudo, antes de aplicar el adhesivo, se recubre la tubería con una fina capa de epoxi para una mejor protección y adhesión. Según los documentos normativos, esto no es obligatorio.

En condiciones de campo, todas las etapas deben mantenerse, pero se realizan con equipos portátiles: amoladoras y limpiadores de chorro de arena, sopletes de gas y lámparas de soldar. Además, existen kits especiales de materiales para aislar uniones y reparar daños, por ejemplo, un manguito retráctil de PET o una cinta polimérica adhesiva.

Para aplicar el aislamiento bituminoso, las tuberías también se limpian, pero con cepillos metálicos, que dejan una superficie limpia pero no lisa. La imprimación, compuesta de betún y gasolina, se vierte sobre las tuberías limpias y se frota con toallas, y en condiciones de obra, con trapos o brochas.

La imprimación para aislamiento bituminoso se fabrica con betún y gasolina purificada en una proporción de 1:3 en volumen. Es extremadamente importante aplicarla en una capa fina y uniforme para la adhesión del recubrimiento a la tubería.

En un plazo máximo de un día, es necesario aplicar el recubrimiento principal: 2-3 capas de masilla, separadas por material de refuerzo y protegidas exteriormente por una capa de papel.

Para el refuerzo se utiliza fibra de vidrio, tela polimérica no tejida o malla. Se enrollan en espiral, uniformemente, con una ligera tensión y solapamiento.

Aplicación de aislamiento en condiciones de campo

Cuando sea necesario reparar daños en el aislamiento de un gasoducto subterráneo, o conectar tuberías con diferentes tipos de aislamiento, es importante seleccionar correctamente los materiales a utilizar.

Los recubrimientos PALT y LITKOR se utilizan solo en condiciones de obra. Ambos se aplican sobre una imprimación bituminosa, pero para el primero es necesario aplicar primero una capa de betún y reforzarla, y luego, directamente sobre la masilla caliente, enrollar la cinta. En el segundo caso, el betún es la capa inferior de la propia cinta, por lo que se enrolla directamente sobre la imprimación, después de derretirla previamente con un soplete.

A pesar de la similitud exterior, no se deben confundir las cintas Litkor con las cintas adhesivas de PET, ya que el uso de una imprimación inadecuada arruinará irremediablemente la calidad del aislamiento.

Las tuberías con recubrimiento de PET por extrusión se reparan con parches termorretráctiles especiales o con cintas bituminoso-poliméricas LITKOR. En el caso de un recubrimiento de fábrica con cinta adhesiva de PET, para la reparación se utiliza la misma cinta, del tipo Polilen. Esto solo es posible en la temporada cálida, ya que la cinta no se adhiere en climas fríos y no tolera el calentamiento.

Para aislar las soldaduras de tuberías con recubrimiento de polietileno extrudido, se aplican manguitos especiales que se fijan mediante termorretracción.

El recubrimiento bituminoso se repara con las mismas masillas bituminosas con refuerzo, cintas bituminoso-poliméricas LITKOR o un material en rollo similar Izoplast-P.

Siempre se pueden conectar diferentes tuberías en cualquier combinación con cintas Litkor, y si falta betún en el recubrimiento original de ambas tuberías, las conexiones directas también se pueden aislar con cintas adhesivas Polilen.

Aislamiento de tuberías bajo el agua

Los gasoductos que estarán en el lecho marino se aíslan con especial cuidado, ya que este entorno es peligroso tanto por daños químicos como mecánicos, y las interrupciones en el funcionamiento de la tubería suelen significar interrupciones en los suministros internacionales de gas.

La mayor parte de la protección de la tubería se obtiene ya en la fábrica. Después de limpiarlas y secarlas, se recubren con un compuesto epoxi, luego se aplica un adhesivo y sobre él una capa de polietileno. En esta etapa, las tuberías se parecen a las tuberías terrestres similares, excepto por la primera capa epoxi, que también se duplica en la superficie interior.

Sin embargo, esto no es todo: en las tuberías preparadas ya se instala protección catódica en la fábrica, luego se construye un armazón de refuerzo y se vierte una capa exterior de hormigón, a menudo con mineral de hierro como relleno.

El hormigonado sobre el aislamiento principal no solo protegerá contra cualquier daño, sino que también fijará firmemente la tubería al fondo marino.

Como resultado de este acabado multicapa, el peso de 1 metro lineal de tubería puede alcanzar las 2 toneladas. Transportar estas tuberías es muy problemático, por lo que no se fabrican demasiado largas, y por cada kilómetro de gasoducto marino hay varias decenas de soldaduras, cada una de las cuales debe estar perfectamente aislada.

La conexión y el aislamiento de las uniones se realizan en una barcaza especial equipada con todo lo necesario. Aquí se sueldan las tuberías y la costura se limpia cuidadosamente con una máquina de granallado. Las tuberías principales tienen un diámetro enorme, por lo que se calientan con sopletes de inducción en lugar de sopletes de propano: resulta más rápido, uniforme y seguro.

Luego se aplica una imprimación y se instala un manguito termorretráctil, fijado con una placa de cierre. El manguito se calienta primero en el centro, a lo largo de la soldadura, y luego se encoge gradualmente con quemadores de gas desde el centro hacia los bordes. Después del control de calidad de esta etapa, se instala una carcasa de revestimiento para el vertido de espuma de poliuretano (PUR). Una vez seca, la tubería se baja al fondo y se cubre con grava.

Control de calidad de la aplicación del aislamiento

La protección de los gasoductos de acero es una tarea responsable, por lo que cada operación realizada debe ser revisada minuciosamente, con la elaboración de un acta de trabajos ocultos realizados y su inclusión en el pasaporte de la tubería. Por muy bueno y adecuado que sea el material de aislamiento, no cumplirá con las funciones que se le asignan si se ha violado la tecnología de trabajo.

Los principales parámetros del recubrimiento terminado que deben verificarse son el espesor, la continuidad y la adherencia a la tubería. Se miden con instrumentos electrónicos especiales: medidores de espesor, detectores de defectos por chispa y adhesímetros respectivamente. No dañan el recubrimiento, por lo que permiten controlar todos los puntos dudosos sin costes adicionales.

En condiciones de fábrica

En fábricas y bases de producción, el espesor del recubrimiento se verifica en el 10% de los tubos de cada lote, en 4 puntos de diferentes lados alrededor de cada tubo, así como en las zonas dudosas.

El aislamiento aplicado a las tuberías por el fabricante siempre es más uniforme, de mejor calidad y más fiable que el realizado en campo, incluso cuando se utilizan materiales similares.

La adherencia, o fuerza de unión al metal y entre capas, las normas exigen verificarla también en el 10% de los productos del lote o cada 100 m.

La continuidad del recubrimiento, es decir, la ausencia de perforaciones, desgarros y otras violaciones pasantes, se verifica en todos los productos aislados en toda el área.

Además, se puede verificar la continuidad dieléctrica del recubrimiento, la resistencia al impacto, el área de desprendimiento después de la polarización catódica y otros ensayos. En el aislamiento con recubrimientos bituminosos, se toma una muestra de propiedades físicas de cada lote de masilla, como mínimo a diario.

En el lugar de instalación o reparación

En condiciones de campo también se verifica la calidad del aislamiento: la continuidad siempre y completamente, y el espesor y la adherencia en cada 10.ª unión soldada aislada.

Además, se verifica el ancho del solapamiento sobre el recubrimiento de fábrica, así como el relieve del aislamiento: la ausencia de ondulaciones, arrugas, bolsas de aire y otros defectos.

Con una adherencia débil de la cinta aislante a la tubería, con el tiempo se despegará y la tubería quedará desprotegida del medio ambiente.

Además, en los gasoductos existentes se verifica regularmente la continuidad del aislamiento. Para ello ni siquiera es necesario desenterrarlos, y en caso de sospecha de daños, se descubren las tuberías y se verifican no solo el espesor, la continuidad y la adherencia, sino también las propiedades dieléctricas del aislamiento.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Ahora usted lo sabe todo – o casi todo – sobre el propósito y los materiales para el aislamiento de diversos gasoductos de acero, y también tiene una idea de las particularidades de su aplicación y verificación de la calidad de la protección.

Y para mayor claridad, le sugerimos ver el video donde se explica detalladamente sobre el aislamiento de uniones soldadas con cinta bituminosa-polimérica:

Instalación de un manguito termorretráctil en la unión soldada:

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