Aplicaciones de los tubos de polipropileno en la industria energética

Para muchas aplicaciones, la tubería de acero es la solución, sobre todo en centrales eléctricas donde las presiones y temperaturas superan los límites de presión y temperatura de la tubería termoplástica. Hay algunas excepciones a esta regla no escrita, y en este artículo hablaremos de algunas de estas aplicaciones en las que la tubería de polipropileno funciona de forma ejemplar en la aplicación correcta.

El polipropileno (PP) es un material de resina adecuado para una amplia gama de aplicaciones con un intervalo de pH de 1 a 14 y a temperaturas que apenas superan los 200° F. Los tamaños de las tuberías van de 1/2″ a 48″ en SDR 11, con una presión nominal de 150 psi, y de 4″ a 55″ en SDR 33, con una presión nominal de 45 psi. El PP también se ofrece en SDR 17, a 90 psi.

Un fabricante, Borealis, clasifica su PPr como RA130E-8427, DIN 8078 y DIN 8077. RA130E-8427 es una resina de copolímero aleatorio de alto peso molecular que presenta una alta resistencia a la soldadura, resistencia al impacto y una relajación más rápida debido a un módulo de elasticidad más bajo. Este material es apto para el reciclado mediante métodos modernos de reciclado.

Para ponerlo en perspectiva, aquí tienes tres aplicaciones típicas de agua caliente:

Aplicación 1:

• P1: 40 psi
• T1: 170° F
• LN: 3
• SG: El agua de precalentamiento de la caldera sale del desaireador y se envía de nuevo al depósito de agua de la caldera.
• Vida útil prevista para la tubería de PP: El envejecimiento por calor limita la vida útil de la tubería a un máximo de 16 años, permitiendo 63psi con agua. En aplicaciones químicas, la presión máxima de funcionamiento es de 42 psi. En resumen, el tubo fallará por fatiga térmica antes de que la presión sea un problema. Este resultado es real tanto para el PPR como para el PPH.

  

Aplicación 2:

• P1: 50 psi
• T1: 190° F
• LN: de 2″ a 6
• SG: El agua de retorno de la condensación de la caldera va a los depósitos de agua limpia de precalentamiento para que el agua alcance la temperatura adecuada.
• Vida útil prevista para la tubería de PP: El calor limitará la vida esperada del tubo a no más de siete años a un máximo de 50 psi. El calor provocará el fallo a los diez años, por lo que aunque se reduzca la presión, no aumentará la esperanza de vida. En este caso, no hay diferencia significativa entre PPR y PPH.

Aplicación 3:

• P1: 35 psi
• T1: 45° F
• LN: de 2″ a 4
• SG: Agua fresca recién filtrada e iniciando el ciclo de precalentamiento.
• Vida útil esperada de la tubería de PP: Se espera una vida útil completa (50 años hasta 124 psi). Dada la muy baja presión en esta aplicación, la tubería será muy adecuada.

Como puedes ver en estos tres ejemplos, la esperanza de vida de los tubos de polipropileno varía en función de la presión-temperatura de cada aplicación. Una buena regla general con las aplicaciones de tuberías termoplásticas es que cuanto mayor sea la temperatura de la aplicación, menor debe ser la presión.

Basándose en los años de vida útil estimados, esta aplicación podría proporcionar al usuario final una vida útil de la tubería más larga de lo esperado que la tubería metálica. La tubería de PPr no se oxida ni acumula depósitos de calcio en la pared interior de la tubería gracias a su valor de número Hazen-Williams de 150 para el acabado superficial ID.

Los productos químicos en el tratamiento del agua pueden ser un problema constante para las tuberías metálicas, ya que pueden atacarlas químicamente y provocar picaduras, incrustaciones y agujeros, que pueden causar problemas medioambientales. Los productos químicos típicos utilizados en las aplicaciones de tratamiento químico del agua son.

• Hipoclorito sódico (lejía) – PE100-RC o PP hasta 3mg/L con una temperatura máxima de 104° F para PP.
• Productos químicos corrosivos (álcalis) – El PP funciona de forma excelente.
• Disolventes orgánicos (lejías) – El PP que no funciona bien para altas concentraciones o altas temperaturas puede utilizarse para aplicaciones de drenaje.
• Ácidos fuertes y cáusticos acuosos – El PP funciona bien hasta concentraciones del 80% y está condicionado a cualquier concentración superior al 80%.
• Ácidos clorhídrico e fluorhídrico – El PP funciona bien para concentraciones del 20% y 40%, respectivamente, debido a la difusión del ácido.

El polipropileno funciona bien para cada uno de estos tipos de productos químicos en función de las condiciones de presión/temperatura para el material de las tuberías de PP. Como se ha detallado anteriormente, el Hipoclorito Sódico (lejía) funcionaría mejor con el material PE100-RC.

Como en todas las aplicaciones químicas, es necesario consultar con tu proveedor de tuberías para seleccionar el material adecuado en función de la aplicación y la esperanza de vida estimada. El PVDF o el ECTFE (Halar®) pueden ser la mejor opción en algunas aplicaciones en las que la tubería de PP no es buena.

El agua desionizada ultrapura (DI) y los sistemas de agua de ósmosis inversa (RO) son oportunidades de aplicación adicionales para los tubos de PP. Uno de los problemas de los sistemas de agua desionizada y de ósmosis inversa es mantener la resistividad (índice de Ohm) una vez que el agua sale del sistema. Muchas instalaciones utilizan tuberías de PVC, CPVC o incluso acero al carbono para sus sistemas de tuberías de agua DI o RO. Pero, ¿qué ocurre cuando desionizas el agua? Para desionizar, eliminas iones del agua, tras lo cual el agua busca constantemente reponer los iones que ha perdido; en estos casos, lo hará del entorno de la tubería que la rodea. «Lixiviar«describe este fenómeno cuando el agua desionizada lixivia material de la pared del diámetro interior de la tubería al intentar reemplazar los iones que le faltan, y es la razón principal por la que debes seleccionar el material de tubería adecuado para tu sistema; de lo contrario, corres el riesgo de contaminar el medio dentro de la tubería. Si te gastas 50.000, 75.000 o 100.000 dólares en un sistema de agua desionizada para tener un valor Ohm del agua de «X», tu sistema de tuberías debería darte el valor Ohm que pagaste para que te instalaran.

El segundo problema más importante de las tuberías sin PP es que tienes zonas en las que se forma agua estancada. El agua estancada puede crear bacterias y causar daños a tu clasificación de agua. Estos son factores críticos que debes tener en cuenta al seleccionar adecuadamente tu sistema de tuberías para el sistema de tuberías de agua DI o RO. El PP es un excelente sustituto de las tuberías de PVC, CPVC o WCB; consulta las directrices ASTM, ASME, USP, TOC, Resistividad, TDS y bacterias para más detalles.

Hay muchas formas de fusionar adecuadamente los tubos de polipropileno.Dos técnicas habituales son la fusión a tope y la fusión por encastre, frente a la opción del cemento disolvente o la soldadura metálica para tuberías de PVC/CPVC y metal. Al fusionar tuberías, puedes eliminar las posibles zonas de fuga calentando el material hasta que esté fundido, luego empujándolo con fuerza y manteniéndolo en su sitio hasta que se enfríe. Así, habrás creado un cordón de soldadura más fuerte que el propio tubo. Otras formas de fusionar tubos de PP son la fusión por IR (sin contacto), la fusión sin cordón y la soldadura por electrofusión .

Estos cinco ejemplos de fusión te permitirán comprender mejor cómo fusionar tubos de PP. Cada uno tiene sus propias ventajas y entornos ideales, pero la decisión final sobre el método de soldadura adecuado se basa en los requisitos de tu proceso. La fusión por infrarrojos (IR) y la fusión sin cordón son típicas de los procesos farmacéuticos y de virutas de silicio, mientras que la soldadura a tope, por encastre y la electrofusión son típicas de los entornos industriales.

Tanto si se trata de agua de alimentación de caldera, sistema de tratamiento químico de caldera, sistema de precalentamiento de agua, agua desionizada o un sistema de ósmosis inversa, el polipropileno es una alternativa excelente a los sistemas de tuberías metálicas en las centrales eléctricas. Recuerda que sólo algunas aplicaciones son de alta temperatura y alta presión, por lo que puede ser beneficioso buscar otras opciones para tus aplicaciones de agua para centrales eléctricas.

AVISO DEL EDITOR: Ten en cuenta que la información de este artículo sólo tiene fines educativos y no sustituye a ninguna información técnica ni especificación de producto de Asahi/America.
Consulta al departamento técnico de Asahi/America en el 1-800-343-3618 o en [email protected] sobre todas las aplicaciones de productos en lo que respecta a la selección de materiales en función de la presión, la temperatura, los factores medioambientales, los productos químicos, los medios, la aplicación, etc.