Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA LA ELABORACION DE PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACION DE REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS Elaborado por: Ing. Marcos Sandoval C.I.V - 29665 CERTIFICADO API 936 - 49571 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS GENERALIDADES: Hoy en día las exigencias de producción de las industrias se ve aumentada por el avance del desarrollo de las sociedades de manera que estas, deben garantizar que sus equipos se mantengan el mayor tiempo posible en operación, esto implica el uso de mejores materiales para sus equipos como son el acero y los refractarios. Al ser los revestimientos refractarios componentes fundamentales de los equipos (Hornos, calderas, intercambiadores etc) utilizados en los procesos de transformación del petróleo y cualquier otra materia prima, para convertirlo en subproductos de utilidad para la sociedad, debemos contar con un buen sistema de información que nos garantice la calidad en la procura, preparación, instalación y durabilidad de dichos revestimientos refractarios. Su importancia estriba en que una mala calidad de los materiales refractarios aplicados así como una ineficiente instalación hacen disminuir la vida útil de estos generando paradas indeseadas, daños y pérdidas económicos a la industria. Estos requisitos están dirigidas a todas aquellas industrias cuyos procesos de producción requieren el uso de elevadas temperaturas para transformar las materias primas y obtener el producto final, en especial la industria del petróleo y petroquímica. Estos requisitos le serán de gran utilidad para la elaboración de las especificaciones técnicas requeridas para la contratación de los servicios de procura e instalación de materiales refractarios. 1.- OBJETIVO Definir con la mayor precisión cuales son los requisitos que debemos utilizar en la elaboración de un Procedimiento de Trabajo (PT) que nos garanticen la calidad de los trabajos de selección e instalación de revestimientos refractarios ejecutados. 2.- ALCANCE Abarca todos y cada uno de aquellos equipos con revestimientos refractarios aislantes del calor como calentadores de crudo, hornos de vacío, de coquificación retardada, viscoreductores, reactores de lecho fluidizado, reformadores de hidrogeno, tratamiento de azufre, calderas etc, que requieren ser sometidos a elevadas temperaturas para realizar la transformación del petróleo en sub – productos de utilidad. 3.- REFERENCIAS A TOMAR EN CUENTA .- Planos Aprobados para Construcción. .- Hojas Técnicas de los materiales refractarios .- American Petroleum Institute (API) RP 936, “Refractory Installation Quality Control Guidelines – Inspection and Testing Monolithic Refractory Lining and Materials”. .- EXXON MOBIL GP- 19-03-03 Lining for Fired Heaters .- Norma API STANDARD 560 Fired Heaters for General Refinery Service 2 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS .- Monolithic Refractories: Installation and Dryout API TECHNICAL REPORT 980 FIRST EDITION, APRIL 2018 .- Applications of Refractory Lining Materials API TECHNICAL REPORT 979 FIRST EDITION, OCTOBER 2018 .- Monolithic Refractories: Manufacture, Properties, and Selection API THECNICAL REPORT 978 FIRST EDITION MARCH 2019 .- UOP LL 3-22-6, 3-24-3, 3-25-5 201 Monolithic Refrac tori es: Installation and Dr yout API TECHN ICAL R EPORT 980 FIRST EDIT ION , APRIL .- American Society for Testing Materials – ASTM .- A 479 “Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes for use in Boilers and Other Pressure Vessels” .- A 516 “Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Moderate - and Lower-Temperature Service” .- A 820 “Standard Specification for Steel Fibers for Fiber-Reinforced Concrete” .- C 20 “Standard Test Methods for Apparent Porosity, Water Absorption, Apparent Specific Gravity, and Bulk Density of Burned Refractory Brick and Shapes by Boiling Water” .- C 71 “Terminology Relating to Refractories” .- C 113 “Standard Test Method for Reheat Change of Refractory Brick” .- C 133 “Standard Test Methods for Cold Crushing Strength and Modulus of Rupture of Refractories” .- C 134 “Standard Test Methods for Size, Dimensional Measurements, and Bulk Density of Refractory Brick and Insulating Firebrick” .- 201 “Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories” .- C 309 “Standard Specification for Liquid Membrane-Forming Compounds for Curing Concrete” .- C 704 “Standard Test Method for Abrasion Resistance of Refractory Materials at Room Temperature” .- C 865 “Standard Practice for Firing Refractory Concrete Specimens” .- D 4285 “Standard Test Method for Indicating Oil or Water in Compressed Air” .- E 220 “Standard Test Method for Calibration of Thermocouples by Comparison Techniques” .- American Welding Society (AWS) A 5.4/ASME SFA-5.4, “Specification for Stainless Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”. .- AWS A 5.9/ASME SFA-5.9, “Specification for Bare Stainless Steel Welding Electrodes and Rods”. 3 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS .- AWS A 5.11/ASME SFA-5.11, “Specification for Nickel and Nickel-Alloy Welding Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”. .- The Society for Protective Coatings (SSPC), Specification SP-7, “Brush-Off Blast Cleaning”. .- National, state, and local governmental regulations and laws 4.- DEFINICIÓN DE TERMINOS a) CLIENTE O DUEÑO DEL EQUIPO: Es aquella persona o responsable del equipo a ser intervenido. b) INSPECTOR DE CALIDAD: El Ingeniero o Técnico, asignado por el Dueño del equipo, que deberá hacer cumplir el alcance y las normas descritos en el Procedimiento de Trabajo (PT) que será ejecutado por el Contratista. Debe contar con una amplia experiencia en materia de refractarios y tener la certificación API 936 (Mínimo 5 años). c) CONTRATISTA: Es aquel ente jurídico que en un proceso de licitación y después de haber cumplido con los requisitos exigidos por el Cliente, realizará los trabajos de instalación de Revestimientos Refractarios. d) PROCEDIMIENTO DE TRABAJO (PT): Es el compendio de toda la información y normas bajo la cual se regirá la ejecución de los trabajos de Instalación de Revestimientos Refractarios y que forma parte legal del Contrato de Trabajo. e) PARÁMETROS DE CALIDAD: Son los lineamientos solicitados por el Cliente y a ser ejecutados por el Contratista a fin de que se garantice la Calidad del Revestimiento refractario Instalado. f) REVESTIMIENTO REFRACTARIO: Es el producto final obtenido de la aplicación de los materiales refractarios sobre una superficie metálica. g) CONCRETO REFRACTARIO: Son el aglomerado de materiales minerales no metálicos e inorgánicos de diferente granulometría unidos con un cemento refractario mezclados con un componente fluido (Generalmente agua) h) SEGURIDAD INDUSTRIAL: Son todas y cada una de las leyes, normas, procedimientos de seguridad del trabajador, de la higiene y protección del medio ambiente nacionales e internacionales exigidas por el Estado-Gobierno y las propias exigidas por el cliente. i) EQUIPO DE TRABAJO: Es el personal, multidisciplinario, asignado por el Dueño del equipo que se encargará de elaborar el Procedimiento de Trabajo (PT). 5.- RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 4 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS Se debe recopilar toda la información que sea necesaria para poder elaborar un buen Procedimiento de Trabajo (PT), en base a ella vamos a definir todos los parámetros y lineamientos que se deben cumplir antes, durante y después de la Instalación de los Materiales Refractarios. 5.1 INSPECCIÓN El INSPECTOR del Cliente debe realizar una inspección minuciosa del ó los equipos a intervenir en materia de refractarios. Si el equipo está fuera de operación, el INSPECTOR debe ingresar al equipo y revisar cada una de las zonas que contengan Revestimientos Refractarios y evaluar los daños observados. En el caso de que el ó los equipos estén en operación, debe inspeccionar a través de las mirillas y realizar termografía en todas las paredes del equipo para detectar puntos calientes, los cuales son indicativos de que existe una falla en el Revestimiento Refractario. Luego de realizada la inspección el INSPECTOR debe elaborar el respectivo informe sobre lo observado donde debe indicar la ubicación, lugar o posible sitio del daño, cantidad de daño observada, material que se debe aplicar y cualquier otra información que venga a mejorar la elaboración del Procedimiento de Trabajo (PT) 5.2 REVISIÓN DE DOCUMENTOS Es de suma importancia la revisión de todos los documentos recopilados sobre el equipo o los equipos a intervenir, el INSPECTOR, debe tomar esta información, calificarla y tenerla disponible para cuando se vaya a elaborar el Procedimiento de Trabajo (PT). 5.3 HISTORIAL DEL (LOS) EQUIPOS A INTERVENIR El equipo multidisciplinario asignado por el Dueño del equipo se encargará de revisar en cada disciplina la información que se tenga sobre la historia del quipo o equipos a intervenir, reparaciones anteriores, materiales utilizados, métodos, tiempos de ejecución etc. 5.4 REVISIÓN DE PLANOS Un aspecto importante y a tomar en cuenta es la revisión de los planos “Como Construido” ya que estos cuentan con toda la información sobre el revestimiento instalado. Se debe tener un plano general del equipo donde se represente cada una de las zonas que contienen revestimientos refractarios, como piso, paredes de zona de radiación, techos, zona de transición, zona de convección, chimenea. Los planos de detalle de aplicación, formas, espesores, diseño y distribución de anclajes, etc. 5.5 CONSULTA A OPERACIONES El departamento de operaciones, es el encargado de operar el equipo y lleva diariamente los parámetros bajo los cuales trabaja el revestimiento refractario. Variaciones de los parámetros de operación pueden influir en el comportamiento físico-químico del revestimiento refractario, efectos como temperatura, presión y gases de combustión afectan el comportamiento del material cambian notablemente las características de diseño de los mismos. Con la información 5 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS suministrada por los operadores del equipo podemos diagnosticar o aproximar los sitios de reparación. 6.- REQUERIMIENTOS GENERALES DEL TRABAJO El Procedimiento de Trabajo (PT) debe indicar cuales son los requerimientos del trabajo. Todo trabajo exige una serie de requisitos mínimos que deben ser cumplidos o realizados para poder llevarse a cabo, garantizándose la seguridad del personal, equipos involucrados y la calidad del suministro e instalación de los materiales a colocar. 6.1 SEGURIDAD INDUSTRIAL, HIGIENE Y AMBIENTE Uno de los requisitos predominantes en todo trabajo es la SEGURIDAD, existen leyes y normas nacionales propias de cada país, leyes y normas internacionales y normas y leyes para cada industria. Cada trabajo requiere de unas condiciones de seguridad para el trabajador y para los equipos intervenidos, por lo tanto en todo Procedimiento de Trabajo (PT) se debe colocar o indicar cuales son las normas a cumplir dependiendo de las condiciones de riesgo para cada actividad a llevar a cabo. En este aspecto, se debe tomar en cuenta la condición física del trabajador, el ambiente de trabajo (Temperatura, presión, atmosfera, presencia de gases etc) y la higiene que se debe mantener en el ambiente de trabajo. Requerimiento como el Equipo de Protección Personal, equipos para determinar la condición de la atmosfera y del ambiente, equipos de rescate y primeros auxilios deben ser bien definidos dentro de estos requisitos. 6.2 REQUISITOS DEL PERSONAL A PARTICIPAR EN EL TRABAJO Uno de los aspectos más importantes para la ejecución de trabajos con materiales refractarios es el Factor Humano. El personal involucrado en la ejecución del trabajo debe tener ciertas características intrínsecas del trabajo, capacidad física, experiencia, conocimientos, capacitación. El personal Técnico y de Supervisión (Ingenieros, técnicos etc.) deben contar con una hoja de vida donde describa toda su actuación en la disciplina que vaya a realizar en el trabajo, igualmente los artesanos como mecánicos, electricistas, soldadores, albañiles refractaristas, etc. 6.3 DOCUMENTOS DE REFERENCIA A CONSULTAR PARA EJECUTAR EL TRABAJO La importancia de los documentos de referencia en la ejecución de un trabajo estriba en que con ellos podemos ver con claridad cuál es la metodología a seguir y, además, nos suministra suficiente información sobre los requerimientos del trabajo. Dentro de algunos de estos documentos tenemos las normas aplicables, los procedimientos a implementar, escritos de experiencias anteriores, hojas técnicas, parámetros de operación, etc. 6.4 PLANOS DE REFERENCIA NECESARIOS PARA LA EJECUCIÓN DEL TRABAJO 6 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS Como ya vimos en 4.4 la importancia de los planos es indiscutible y se deben mantener en la obra, algunos de estos planos serian: plano general del equipo, plano de detalles por zonas y planos de detalles del revestimiento refractario a instalar. 6.5 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS REQUERIDAS PARA LA EJECUCIÓN DEL TRABAJO Para la ejecución de cada trabajo se requiere el uso de equipos, máquinas y herramientas que son intrínsecas a cada trabajo, por lo tanto, de acuerdo a la naturaleza de cada uno es fundamental que aparezca en el Procedimiento de Trabajo (PT) los equipos, máquinas y herramientas que se requieren para la ejecución del trabajo en cantidad y calidad operativa. 6.6 MATERIALES REFRACTARIOS A UTILIZAR EN EL TRABAJO La calidad de los materiales refractarios a instalar debe contar con la absoluta aprobación del Cliente o Dueño del equipo. Luego de revisada la información por el equipo multidisciplinario se debe realizar la procura. Debido a que existen en el mercado una gran variedad de fabricantes de materiales refractarios es conveniente que tengamos a la mano una tabla de equivalencia de los fabricantes. 7.- CONTROL DE CALIDAD Los parámetros de cómo se va a medir o controlar la calidad deben ser descritos en el Procedimiento de Trabajo (PT) con el fin de indicarle al Instalador cuales son y cómo va a ser medido su trabajo. El éxito del trabajo está en mantener la calidad a lo largo del mismo, es decir, a través del cumplimiento de las diferentes etapas secuenciales y que deben ser cubiertas en su totalidad. Los Inspectores deben estar formados y tener amplios conocimientos de los diferentes métodos de inspección que existen y que están normados para poder ejecutar su labor. Los métodos más utilizados son la Inspección, visual, la prueba de sonido con martillo (Hammer test), la prueba de bola y mano (Ball and hand), la prueba de doblez de anclajes. a) PRE-INSTALACIÓN Durante la preinstalación se deben tomar en cuenta todos los aspectos y la información, que nos facilitan las normas nacionales e internacionales, para garantizar que tenemos el pleno conocimiento del trabajo que vamos a realizar. La norma API 936 nos ofrece una secuencia de los pasos a seguir antes de proceder a la instalación de un revestimiento refractario. En ella nos exige el cumplimiento de ciertos puntos necesarios para cumplir con la calidad del trabajo que vamos a ejecutar. Igualmente las normas descritas por algunos de los Licenciantes de los equipos (API, ASTM, AWS, Exxon Mobil, Texaco, Chevron, Shell, UOP, etc) nos facilitan la información que requerimos para realizar el trabajo con la calidad esperada. b) INSTALACIÓN Durante esta etapa, la intervención directa del personal calificado es de vital importancia ya que de ellos depende la mejor preparación, e instalación del material a aplicar. Las normas nos suministran las herramientas necesarias para calificar al personal obteniéndose de esta forma las personas con mayores conocimientos y experiencia en la 7 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS ejecución de los trabajos tanto de preparación como de instalación de los materiales refractarios. La vida útil del revestimiento exige que sea instalado con la mejor calidad posible por lo que se requiere de personal altamente calificado, esto nos lleva a concluir que personal que no cumpla con los requisitos exigidos no debe ser autorizado a trabajar en la preparación y en la instalación de materiales refractarios. Los Inspectores de calidad son los encargados de velar por el cumplimiento de las normas de calidad exigidas durante la preparación e instalación de los revestimientos refractarios. c) POST-INSTALACIÓN Luego de instalados los materiales refractarios, es menester realizar la debida inspección para comprobar, mediante los métodos adecuados, que el revestimiento refractario cumple con las propiedades físicas (Resistencia a la temperatura, al desgaste y abrasión y al choque térmico, a la deformación en frío, a las fuerzas de compresión etc.) y químicas (resistencia a las escorias, a sustancias, corrosivas, a gases, etc) para los cuales fueron instalados. 8.- REQUERIMIENTOS ESPECIFICOS Existen unos requerimientos específicos, que son intrínsecos de la actividad, para garantizar la calidad durante la preparación e instalación de los materiales refractarios. Estos requerimientos deben ser muy bien detallados en el Procedimiento de Trabajo (PT) para no crear confusión en el ente instalador. 8.1 PREPARACIÓN DE SUPERFICIE Se debe especificar cual tipo de procedimiento de limpieza de superficie se debe aplicar para conseguir la mejor limpieza de superficie para evitar la contaminación del material refractario instalado. 8.2 TRAZADO E INSTALACIÓN DE ANCLAJES Los anclajes son los elementos, metálicos o cerámicos que soportan la estructura del revestimiento refractario, de allí la necesidad de conocer muy bien cuál es el la calidad, el diseño o posición de los anclajes en la superficie a revestir así como el procedimiento de soldadura a emplear. 8.3 ELABORACIÓN E INSTALACIÓN DE ENCOFRADOS Los encofrados, metálicos, de madera, de plástico, etc, son estructuras diseñadas para dar forma a los revestimientos refractarios, por lo que estos deben ser construidos con la mayor exactitud dimensional posible y la mayor impermeabilidad para evitar sobre o bajas dimensiones o fugas del material instalado. 8.4 PREPARACIÓN DE (LOS) MATERIALES REFRACTARIOS SEGÚN EL METÓDO DE INSTALACIÓN Existen diferentes métodos de instalación de materiales refractarios. Para cada forma de presentación del material refractario, existirán un ó unos métodos de instalación. Se requieren amplios conocimientos de cada método para garantizar la mejor instalación. 8 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS 8.4.1 IMPORTANCIA DEL AGUA EN LA PREPARACIÓN DE LOS REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS El agua como vehículo de transporte y de liga hidráulica debe poseer unas características especiales de manera que no contamine o degrade la calidad del revestimiento refractario a instalar. Es de obligatoriedad usar agua con la calidad y especificaciones exigidas por las normas en la preparación de los materiales refractarios. 8.4.2 MÉTODOS DE INSTALACIÓN A continuación algunos métodos de instalación, los cuales deben ser bien descritos y definidos en la elaboración de los procedimientos de preparación e instalación de revestimientos refractarios, bien sean, livianos o densos, ácidos o básicos, ladrillos o concretos, etc. 8.4.2.1 Método de vaciado (Casting) 8.4.2.2 Método de proyección, lanzado o disparado (Gunning) a) Por vía seca b) Por vía húmeda (Shotcrete) 8.4.2.3 Método de apisonado a) Manual (Hand Packing) b) Herramientas de mano, con aire a presión, hidráulicas o eléctricas. 8.4.2.4 Instalación de refractarios previamente conformados a) Ladrillos refractarios aislantes y densos b) Piezas especiales y piezas de quemadores 8.4.2.5 Instalación de refractarios fabricados con fibra cerámica a) Manta cerámica b) Módulos de fibra cerámica c) Papel cerámico d) Cordones y cintas de fibra cerámica 9.- CURADO DE LOS REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS Este proceso es de vital importancia ya que es la primera etapa de consolidación del revestimiento refractario, aquí se da inicio a la transformación física del mismo, comenzando a imprimirle las propiedades de diseño. Su importancia es fundamental por lo que el instalador y el inspector deben hacerlo cumplir rigurosamente y debe aparecer en el Procedimiento de Trabajo (PT) de manera bien definida y obligatoria. 10.- SECADO (DRY OUT) DE LOS REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS 9 Elab: M.S REQUISITOS (MINIMOS) PARA ELABORACION DE LOS PROCEDIMIENTOS DE TRABAJO (PT) EN LA INSTALACIÓN DE MATERIALES REFRACTARIOS En el Procedimiento de Trabajo (PT) esta actividad debe ser bien desarrollada dada su importancia. Durante este proceso, el revestimiento o material refractario instalado adquiere las propiedades físicas y químicas que le harán soportar y resistir a los parámetros de operación (Temperatura, presión, flujos, gases, escorias, et.) para los cuales fueron diseñados. El personal que ejecuta esta labor debe, obligatoriamente, tener los conocimientos y la experiencia para llevarla a cabo. Es de suma importancia la correcta ejecución de este proceso ya que de lo contrario vamos a obtener un revestimiento pobre en calidad, durabilidad y que no va a cumplir con las exigencias para los cuales fueron instalados. 11.- INSPECCIÓN DEL REVESTIMIENTO REFRACTARIO En el Procedimiento de Trabajo (PT) se deben contemplar los métodos de inspección que va a aplicar durante todo el proceso de instalación del revestimiento refractario. Es importante realizar la inspección con los métodos establecidos después de la instalación y el curado y luego después del secado. Durante la inspección después del curado, podemos detectar anomalías, defectos y fallas en el revestimiento aplicado, las cuales deberán ser reparadas antes de someterse a secado. Igualmente se debe realizar una inspección rigurosa después del secado por si se debe efectuar alguna reparación ante de ser sometido a trabajos de operación. Generalmente si la inspección realizada durante el curado fue satisfactoria, y el proceso de secado fue bien realizado el revestimiento se somete directamente al proceso de operación sin realizársele la inspección final 12.- REPARACIONES DE LOS REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS Todo Procedimiento de Trabajo (PT) debe contener la forma y métodos de reparación del revestimiento refractario instalado de ser requerida. Si durante la inspección después del curado, o el secado del revestimiento refractario se observan y detectan fallas como grietas, poros, bajos o altos espesores, sonidos de vacío etc, es requisito obligatorio realizar la reparación correspondiente siguiendo el o los procedimientos que dictan las normas. Tanto los Inspectores como los instaladores deben tener conocimientos de cómo llevar a cabo estas reparaciones. 12.- ACEPTACIÓN DEL TRABAJO. Todo Procedimiento de Trabajo (PT) debe tener los documentos de aceptación del trabajo ejecutado con un acta de recepción provisional por un periodo de garantía prudencial por si se suceden daños por mala instalación y un acta de recepción definitiva donde se libera al contratista instalador de cualquier daño que sufra el revestimiento refractario instalado por este. El Dueño del equipo, el Inspector de calidad y el representante de la compañía instaladora deben firmar dichas actas de aceptación del trabajo. 10
