ET_ENVOLVENTES_MET_P.6.0371.01.pdf

7/22/2019 ET_ENVOLVENTES_MET_P.6.0371.01.pdf

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SUBDIRECCIN DE AUD ITORA DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y

PROTECCIN AMB IENTAL

SUBCOMITE TCNICO DE NORMA LIZA CIN

ESPECIFICACINES TCNICAS PARA PUESTA EN SERVICIO,MANTENIMIENTO Y DESMANTELAMIENTO DE INSTALACIONES

DISEO E INSTALACIN DE ENVOLVENTES NO

METLICAS PARA REHABILITACIN DE TUBERASDE PROCESO EN INSTALACIONES DE PEP

PRIMERA EDICINJULIO 2012

P.6.0371.01

(DESIGN AND INSTALLATION OF NO METAL ENCLOSURESOF REHABILITATION IN PEP FACILITIES PROCESS)


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DISEO E INSTALACIN DE ENVOLVENTES NO METLICAS PARAREHABILITACIN DE TUBERA DE PROCESO EN

INSTALACIONES DE PEPPrimera Edicin P.6.0371.01:2012

P R E F A C I O

Pemex-Exploracin y Produccin (PEP) en cumplimiento de la Ley Federal sobre Metrologa y

Normalizacin y acorde con la facultad que le confieren la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Serviciosdel Sector Pblico y la Ley de Obras Pblicas y Servicios Relacionados con las Mismas, para que emita susnormas y especificaciones tcnicas, edita la presente especificacin tcnica a fin de que se utilice en laadquisicin o contratacin de los servicios objeto de la misma.

En la elaboracin de esta especificacin participaron:

Subdireccin de Auditoria de Seguridad Industrial y Proteccin Ambiental

Subdireccin de Desarrollo de Campos

Subdireccin de Distribucin y Comercializacin

Subdireccin de Gestin de Recursos Tcnicos

Subdireccin de la Unidad de Negocios de Perforacin

Subdireccin de Mantenimiento y Logstica

Subdireccin de Produccin Regin Marina Noreste

Subdireccin de Produccin Regin Marina Suroeste

Subdireccin Produccin Regin Norte

Subdireccin Produccin Regin Sur

Subdireccin de Servicios a Proyectos

Instituto Mexicano del Petrleo


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N D I C E D E C O N T E N I D O Pgina

0. Introduccin ................................................................................................................................. 3

1. Objetivo ....................................................................................................................................... 3

2. Alcance........................................................................................................................................ 4

3. Campo de aplicacin ................................................................................................................... 4

4. Actualizacin ............................................................................................................................... 4

5. Referencias ................................................................................................................................. 4

6. Definiciones ................................................................................................................................. 5

7. Smbolos y Abreviaturas ............................................................................................................. 8

8. Desarrollo .................................................................................................................................... 10

8.1 Metodologa del diseo ............................................................................................................... 10

8.1.1 Verificacin de los efectos de la temperatura de diseo ............................................................ 11

8.1.2 Diseo de envolventes no metlicas para elementos que no presenten fuga ........................... 12

8.1.3 Diseo de envolventes no metlicas para accesorios ................................................................ 13

8.1.4 Diseo de envolventes no metlicas para elementos que presenten fuga ................................ 13

8.1.5 Elementos que presenten corrosin interna ............................................................................... 14

8.2 Clculo del nmero de capas de envolvente no metlica .......................................................... 14

8.3 Clculo de la longitud de la envolvente no metlica ................................................................... 15

8.4 Vida til de la envolvente no metlica ......................................................................................... 15

8.5 Experiencia del contratista instalador de envolventes no metlicas .......................................... 15

8.6 Calificacin del personal tcnico: instaladores de envolventes no metlicas ............................ 16

8.7 Instalacin de envolvente no metlica ........................................................................................ 16

8.8 Inspeccin y pruebas .................................................................................................................. 17

8.9 Informacin que PEP debe proporcionar al contratista para el diseo de las envolventes ....... 18

9. Concordancia con normas internacionales ....................................................................... 18

10. Bibliografa .................................................................................................................................. 18

11. Anexos ........................................................................................................................................ 21


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0. Introduccin

Como parte de las actividades principales que se llevan a cabo en PEMEX-Exploracin y Produccin (PEP),

se encuentra el diseo, construccin, operacin y mantenimiento de las instalaciones para extraccin,recoleccin, procesamiento primario, almacenamiento, medicin y transporte de hidrocarburos.

Referente al mantenimiento de los sistemas de proceso, PEP lleva a cabo actividades de inspeccin conpruebas no destructivas en las tuberas de proceso, tanques de almacenamiento y recipientes sujetos apresin. Los hallazgos que se obtienen como resultado de las inspecciones, son evaluados por cdigo paradeterminar la integridad mecnica de los elementos (tuberas de proceso, tanques o recipientes). Cuando elresultado de la evaluacin por cdigo determina que el elemento evaluado se encuentra Fuera de Norma oCercano al Lmite de Retiro, se propone la sustitucin del elemento. Sin embargo por actividades propias dela operacin, en ocasiones no es posible suspender operaciones para dar una libranza operativa y cortar loselementos para sustitucin por otros elementos nuevos.

Ante tal situacin es necesario que las instalaciones continen en operacin. Basados en la filosofa de

mantener instalaciones confiables sin diferir produccin, PEP ha seleccionado como una accin demitigacin de riesgo ante situaciones de tener elementos con espesores fuera de norma o cercanos al lmitede retiro, instalar envolventes no metlicas conformadas por fibras de alta resistencia mecnica embebidasen una matriz de resinas termoestables.

El uso de envolventes no metlicas permite restituirle a los elementos daados, su capacidad en resistenciaa la presin interna, inclusive en algunos casos llega a incrementar dicha resistencia.

El Diseo e Instalacin de Envolventes No Metlicas para Rehabilitacin de Tuberas de Proceso yRecipientes a Presin en Instalaciones de PEP, surge como parte de las necesidades operativas de PEP,en cumplimiento con las medidas en materia de seguridad y de proteccin ambiental que rigen en territoriomexicano, de acuerdo a lo establecido en la normatividad mexicana e internacional vigente.

Siendo esta la premisa, esta Especificacin Tcnica se elabor de acuerdo al marco tcnico normativoregulatorio emitido por la Ley Federal de Metrologa y Normalizacin y su Reglamento.

Con el objeto de unificar criterios, aprovechar experiencias dispersas y conjuntar resultados de lasinvestigaciones nacionales e internacionales, PEMEX-Exploracin y Produccin emite a travs delSubcomit Tcnico de Normalizacin, la presente Especificacin Tcnica a fin de que se utilice en laadquisicin o contratacin de los servicios objeto de la misma.

1. Objetivo

Establecer los requisitos tcnicos y documentales que se deben cumplir en el Diseo e Instalacin deEnvolventes No Metlicas para Rehabilitacin de Tuberas de Proceso en Instalaciones de PEP, incluyendo

la calificacin del sistema de reparacin y del personal tcnico que realiza la instalacin de las envolventes.


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2. Alcance

La presente especificacin tcnica establece los requisitos mnimos de carcter tcnico y normativo que se

deben cumplir para el Diseo e Instalacin de Envolventes No Metlicas para Rehabilitacin de Tuberas deProceso en Instalaciones de PEP.

Dentro del alcance se considera la rehabilitacin de tubera, codos, tees, curvas, reducciones, entre otros,que se hayan diseado con el cdigo ASME B31.3 y que presenten: prdida de espesor externa porcorrosin, dao mecnico, dao caliente, tallones; prdida de espesor interna por corrosin o erosin; fugascuyo dimetro del defecto no rebase 25,4 milmetros (1.000 in) y previo a la instalacin de la envolvente nometlica se haya sellado la fuga con otro sistema de reparacin y se hayan eliminado los concentradores deesfuerzos generados por tallones, quemadas y otros.

Todos los defectos a reparar deben ser evaluados previos al diseo de la envolvente no metlica, medianteun anlisis de integridad mecnica que demuestre que la reparacin restituye la integridad del elemento.

Se excluye del alcance de esta especificacin tcnica, la rehabilitacin de tubera que presente dao porhidrgeno.

3. Campo de aplicacin

Esta especificacin es de aplicacin general y observancia obligatoria en la adquisicin o contratacin delos servicios objeto de la misma, que se lleven a cabo en los centros de trabajo de PEMEX-Exploracin yProduccin, para la rehabilitacin de tuberas de proceso en instalaciones de PEP, por lo que debe serincluida en los procedimientos de contratacin, licitacin pblica, invitacin a por lo menos tres personas oadjudicacin directa, como parte de los requisitos que debe cumplir el contratista.

4. Actualizacin

A las personas e instituciones que hagan uso de este documento normativo tcnico, se sol ici tacomuniquen por escrito las observaciones que estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia a:

Pemex-Exploracin y Produccin.Subcomit Tcnico de Normalizacin.Representacin de la Gerencia de Administracin del Mantenimiento, Sede MxicoBaha de Ballenas 5, Edificio D, PB., entrada por Baha del Espritu Santo s/nCol. Vernica Anzures, Mxico D. F., C. P. 11 300Telfono directo: 1944-9286Conmutador: 1944-2500, extensin 32690

Correo electrnico: [email protected]

5. Referencias

5.1 NRF-001-PEMEX-2007.Tubera de Acero para Recoleccin y Transporte de Hidrocarburos.


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5.2 NRF-227-PEMEX-2009. Evaluacin de la Integridad Mecnica de Tuberas de Proceso yRecipientes a Presin en Instalaciones Marinas.

5.3 Anexo S: Obligaciones de Seguridad, Salud en el Trabajo y Proteccin Ambiental de losProveedores o Contratistas que realizan Actividades en Instalaciones de PEMEX Exploracin y Produccin.

5.4 ISO/TS-24817. Petroleum, petrochemical and natural gas industries Composite repairs forpipework Qualification and design, installation, testing and inspection (Reparaciones con materialescompuestos para tuberas de la industria del petrleo, petroqumica y gas natural. Calificacin, diseo,instalacin, pruebas e inspeccin).

6. Definiciones

Para efectos de esta especificacin, se debe entender por:

6.1 Accesorio

Conexiones para tubera: codos, tees, curvas y reducciones.

6.2 Anlisis de integridad mecnica

Consiste en la evaluacin del estado estructural de un elemento, basndose en la identificacin del tipo ygrado de severidad de los defectos presentes en l, a partir de los reportes de inspeccin con pruebas nodestructivas y la informacin tcnica del elemento utilizando los datos de operacin actualizados.

6.3 Capa

En una reparacin con envolvente no metlica, es la envoltura simple o lmina conformada por fibrascompuestas que se coloca alrededor de la tubera para efectos de rehabilitacin estructural.

6.4 Compuesto (compsito)

Sistema de resinas termoestables que son reforzadas con fibras.

6.5 Contratista

Persona moral o fsica que celebra contratos de obras pblicas o de servicios relacionados con las mismaspara el diseo e instalacin de envolventes no metlicas.

6.6 Curado

Tiempo necesario para que el compuesto reaccione qumicamente despus de la aplicacin del sistema, yadquiera su resistencia de diseo.

6.7 Dao mecnico

Es aquel dao producido por un agente externo, por ejemplo un impacto.


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6.8 Dao caliente (quemadura)

Es una alteracin micro estructural del acero, con o sin prdida de material, debida al arrastre indebido del

electrodo sobre el metal base.

6.9 Defecto

Discontinuidad de magnitud suficiente para que sea rechazada por las normas o especificacionesaplicables.

6.10 Envolvente no metlica

Es un encamisado no metlico de refuerzo para tuberas y accesorios, conformado por resinastermoestables reforzadas por fibras de alta resistencia.

6.11 Falla

Terminacin de la resistencia de una tubera o de sus accesorios para ejecutar una funcin requerida.

6.12 Fibra de Aramida

Son fibras sintticas derivadas de la poliamida. Su microestructura le da resistencia a la flexin, pero es muydbil a la compresin. Las fibras son muy duras y resistentes a la traccin longitudinal. Tiene buenaresistencia a choques (impactos), a la abrasin, a disolventes orgnicos y al calor. Es sensible a la humedady a los rayos ultravioletas.

6.13 Fibra de Carbono

Material constituido principalmente de carbono, cuya forma alotrpica permite formar filamentos muydelgados de alta resistencia mecnica. Se utiliza combinado con polmeros termofijos, tiene un alto mdulode elasticidad, es de baja densidad, es resistente a una amplia variedad de agentes qumicos, tiene altacapacidad de aislamiento trmico y resistencia a variaciones de temperatura.

6.14 Fibra de Kevlar

Es una fibra sinttica derivada de la poliamida sintetizada. Se emplea embebida en un material compuesto.Entre sus caractersticas se encuentran: alta fuerza extensible, baja rigidez estructural, baja conductividadelctrica, alta resistencia a qumicos, baja contraccin trmica, alta dureza, excelente estabilidaddimensional, alta resistencia al corte.

6.15 Fuga

Prdida de la capacidad de contencin de un elemento de proceso. Evento que permite que el producto

contenido en una tubera se exponga al medio ambiente.

6.16 Grieta o fisura

Hendidura o abertura alargada que se presenta en la pared del elemento metlico o en el cuerpo de lasoldadura, sin importar la profundidad de la hendidura.


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6.17 Laminacin

Discontinuidad tpica del proceso de fabricacin (laminacin o rolado) de la pieza de acero. Proviene de

rechupes, poros, inclusiones, segregaciones. Son de forma alargada y aplanadas, extremadamentedelgadas. Se encuentran alineadas paralelamente a la superficie de trabajo del material y en la direccin delconformado.

6.18 Limpieza a metal blanco (SP-5)

Consiste en remover toda la corrosin y contaminacin visible, escama de laminacin, pintura y cualquiermaterial extrao al 100%.

6.19 Mantenimiento

Es la combinacin de actividades tcnicas y administrativas efectuadas en una instalacin o equipo, con elobjeto de restaurarlo a un estado que le permita continuar desempeando la funcin requerida.

6.20 Material de relleno o resanador

Material no metlico elaborado a base de resinas epxicas que se utiliza para resanar la superficie delelemento metlico antes de aplicar una envolvente no metlica.

6.21 Modo de Falla

Es la manera observada de una falla. Un evento nico, que causa una falla funcional.

6.22 Muesca (ranura, entalla, rayn o talln).

Perdida de material en la pared del elemento metlico producida por el golpe o rozamiento de un objetoagudo.

6.23 Probabilidad

Una medida (expresada en porcentaje o razn) para estimar la posibilidad de que ocurra un evento.

6.24 Propietario

PETRLEOS MEXICANOS y Organismos Subsidiarios.

6.25 Reforzamiento

Sistema de reparacin no metlico que se utiliza para incrementar la resistencia mecnica de un elementometlico.

6.26 Reparacin permanente

Es el reforzamiento de una seccin de tubera que contiene un defecto, mediante la colocacin de unaenvolvente no metlica. Esta reparacin puede considerar una vida til a mediano o a largo plazo deacuerdo a su diseo.


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6.27 Riesgo

Probabilidad de que ocurra un dao.

6.28 Riesgo ALARP (As Low as Reasonably Practicable)

Riesgo tan bajo como sea razonablemente prctico. Los riesgos que se ubiquen en esta regin debenestudiarse a detalle mediante anlisis de costo-beneficio para que pueda tomarse una decisin en cuanto aque se tolere el riesgo o se implanten recomendaciones que permitan reducirlos a la regin de riesgotolerable.

6.29 Riesgo tolerable

El riesgo es de bajo impacto y es tolerado, aunque pudieran tomarse acciones para reducirlo.

6.30 Sistema de reparacin

En las envolventes no metlicas se denomina sistema de reparacin al conjunto integrado por la limpiezadel metal base del elemento a reparar, resanador de superficie metlica, matriz de resina termoestable yfibras para reforzamiento.

6.31 Temperatura de transicin vtrea (Tg)

Es la temperatura a la que se da una seudotransicin termodinmica en materiales vtreos, por lo que seencuentra en vidrios, polmeros y otros materiales inorgnicos amorfos. Es propiamente una transicin. Escuando el polmero deja de ser rgido y comienza a ablandarse.

6.32 Tuberas de proceso

Tubera y accesorios interconectados que conducen fluidos y operan a diferentes condiciones de diseo,existentes en plataformas marinas y en plantas de procesamiento terrestre.

7. Smbolos y abreviaturas

7.1 Aplicables en esta especificacin tcnica

D = Dimetro exterior del elemento a reparar, metro (in)

Es = Mdulo de tensin del acero del elemento a reparar, N/m2(psi)

f = Factor de servicio

L = longitud axial total a cubrir con la envolvente no metlica, metro (in)

Ldefect = longitud axial del defecto, metro (in)

Lover = longitud traslape, metro (in)

Ltaper = longitud del remate de la reparacin (chafln), metro (in)

M = momento de flexin aplicado, Nm (lb-in)

na = nmero de aos de servicio que se requiera mantener el elemento en operacin a partir de la fechade rehabilitacin, aos.

n = nmero de capas de la envolvente no metlica.


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P = presin interna de diseo, N/m2(psi)

Poperacin = Presin de operacin del sistema de proceso al que pertenece la UDC (unidad de control),N/m2(psi).

Psegura = Es la PMPO reducida por prdida de metal localizado (P), N/m2(psi), especificada en la NRF-

227-PEMEX-2009.

pf = Presin de prueba del carrete de tubera, N/m2(psi)

Ptest = Presin de prueba, N/m2(psi)

S = Esfuerzo permisible del elemento a rehabilitar, de acuerdo al cdigo de construccin, N/m2(psi).

Slt = esfuerzo a largo plazo determinado por las pruebas de desempeo obligatorias con un nivel deconfianza mnimo del 95%, del de conformidad con el Anexo III, N/m2(psi)

tc = espesor adicional de laminado de reparacin determinado por el anlisis de integridadmecnica

Tm = Lmite superior de temperatura del sistema de reparacin, C (F)

t = Espesor de pared nominal del elemento a rehabilitar, metro (in)

tlayer = Espesor de la capa del material del sistema de reparacin, metro (in)

trepair = Espesor de diseo de la envolvente no metlica, metro (in)

ts = Espesor de pared mnimo remanente del elemento a rehabilitar, metro (in)

7.2 Relacionadas con esta especificacin tcnica

a = Coeficiente de expansin trmica del compuesto, en la direccin Axial determinado de acuerdo conla Tabla 2, mm/mm C (in/in F)

c = Coeficiente de expansin trmica del compuesto, en la direccin Circunferencial determinado deacuerdo con la Tabla 2, mm/mm C (in/in F)

s = Coeficiente de expansin trmica del acero del elemento a reparar, mm/mm C (in/in F)T = Diferencia de temperatura (absoluta) entre la temperatura de operacin del elemento y la

temperatura de instalacin dela envolvente no metlica, C (F).

E = Mdulo de flexin o doblez del compuesto no metlico determinado por prueba de acuerdo a laTabla 2, N/m2(psi).

Ea = Mdulo de tensin del compuesto no metlico en la direccin axial determinado por prueba deacuerdo a la Tabla 2, N/m2(psi).

Ec = Mdulo de tensin del compuesto no metlico en la direccin circunferencial determinado porprueba de acuerdo a la Tabla 2, N/m2(psi).

a = Deformacin axial de diseo.

a0 = Deformacin axial permisible.

c = deformacin circunferencial de diseo.

c0 = Deformacin circunferencial permisible.

t = Deformacin trmica.

F = Suma de la esfuerzos axiales debidos a la presin, flexin y empuje axial, N (lb). Considerar que lacarga de tensin axial generada por la aplicacin de un momento de flexin es 4M/D.

fc = Factor de reduccin cclica.

fT = Factor de reduccin por temperatura.


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G = Mdulo de corte del compuesto no metlico, N/m2(psi).

HDT= temperatura de la distorsin por calor, C (F)

Plive = Presin interna dentro del elemento en el momento de aplicar la reparacin, N/m

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(psi).Ps = MAWP/MAOP del elemento que contiene el defecto, calculada por API 579/ASME FFS-1, ASMEB31G o equivalente, incluyendo tolerancias por corrosin, N/m2(psi).

Sa = Esfuerzo de cedencia del elemento a rehabilitar tomado del certificado de calidad, N/m2(psi).

sc = Esfuerzo de tensin caracterstico del compsito en la direccin circunferencial, donde el esfuerzocaracterstico es igual al esfuerzo principal menos dos veces la desviacin, N/m2(psi)

Td = temperatura de diseo del sistema de reparacin, C (F)

Tg = temperatura de transicin vtrea, C (F)

= Resistencia al corte del traslape, N/m2(psi)

ca = Relacin de Poisson para el laminado del compuesto en la direccin circunferencial (carga endireccin circunferencial, la contraccin en direccin axial) determinado por la prueba de acuerdocon la Tabla 2.

W = Ancho del defecto de la ranura, metro (in)

7.3 API American Petroleum Institute(Instituto Americano del Petrleo).

7.4 ASME American Society of Mechanics Engineer (Sociedad Americana de IngenierosMecnicos).

7.5 ASTM American Society for Testing and Materials (Sociedad Americana de Prueba yMateriales).

7.6 CNPMOS Comit de Normalizacin de Petrleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

7.7 ISO International Organization for Standardization (Organizacin Internacional de

Normalizacin).

7.8 PEMEX Petrleos Mexicanos.

7.9 PEP PEMEX Exploracin y Produccin.

7.10 LFMN Ley Federal sobre Metrologa y Normalizacin.

7.11 NMX Norma Mexicana.

7.12 NOM Norma Oficial Mexicana.

7.13 NRF Norma de Referencia.

8. Desarrollo

8.1 Metodologa de diseo

El uso de envolventes no metlicas se debe condicionar a que se demuestre que los materiales que la


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integran, soporten la presin, temperatura y condiciones ambientales a la que opera de manera normal elelemento de la tubera que se propone rehabilitar con este sistema de reparacin.

Para efectos de esta especificacin tcnica, se debe considerar como materiales a utilizar en los sistemasde reparacin con envolventes no metlicas, aquellos que estn integrados o conformados por fibras de altaresistencia, como: la Aramida, el Carbono o el Kevlar, las cuales deben tener un entramado que proporcioneen el sentido circunferencial una resistencia ltima a la tensin de por lo menos 77,000 psi la cual esequivalente a la resistencia ltima a la tensin de un acero API 5L X60, que corresponde al grado ms altode acero existente en los elementos a reparar en plataformas marinas y en plantas de procesamientoterrestre.

En caso de emplear un material para resanar un dao externo y previo a la colocacin de la envolvente nometlica, se debe emplear un material resanador, que demuestre tener una resistencia a la compresinmnima de 8,000 psi, a temperatura ambiente, de acuerdo con el mtodo de prueba de la Tabla 2.

Todas las envolventes no metlicas deben considerar en su diseo, la instalacin de un recubrimiento que

posea caractersticas de resistencia de los rayos ultravioleta.

Todos los sistemas de reparacin deben estar calificados de acuerdo con los requisitos del Anexo ICalificacin del sistema de reparacin con envolventes no metlicas, Anexo II Pruebas de calificacin delsistema de reforzamiento con envolventes no metlicas para la rehabilitacin de tubera y Anexo IIIMedicin de los datos de prueba de desempeo de esta Especificacin Tcnica.

El diseo de Envolventes no Metlicas para Rehabilitacin de Tuberas de Proceso, debe cumplir con lasiguiente metodologa, cuya memoria de clculo se debe entregar al personal de PEP, para la validacincorrespondiente.

8.1.1 Verificacin de los efectos de la temperatura de diseo

Para una temperatura de diseo, Td, el sistema de reparacin no se debe usar a una temperatura ms alta

que la temperatura de transicin vtrea menos 30 C (Tg30 C), de acuerdo con la Tabla 1.

Para los sistemas de reparacin en los cuales Tg no se puede medir, el sistema de reparacin no se debeusar arriba de la temperatura de distorsin de calor menos 20 C (HDT20 C), de acuerdo con la Tabla 1.

Para un sistema de reparacin con envolvente no metlica donde el defecto en el substrato no es a travsde la pared de la tubera, la temperatura lmite puede rebajarse a Tg menos 20 C HDT menos 15 C.

Si el sistema de reparacin no cumple con este requisito, no se debe continuar con el diseo.

Propiedadmedida

Para elemento con fugaTm

Para elemento que nopresente fuga

Tm

TgTg30 CTg54 F

Tg20 CTg36 F

HDTHDT25 CHDT45 F

HDT15 CHDT27 F

Tabla 1. Lmites de temperatura de servicio para sistemas de reparacincon envolventes no metlicas


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8.1.2 Diseo de envolventes no metlicas para elementos que no presenten fuga

El diseo de la envolvente no metlica, debe considerar que la rehabilitacin del elemento, se efecta con la

lnea en operacin.

El diseo de la envolvente no metlica para la rehabilitacin de secciones rectas debe contemplar unentramado unidireccional, a menos que se requiera un entramado bidireccional de acuerdo al anlisis deintegridad mecnica.

La funcin del sistema de reparacin con envolvente no metlica, es aportar refuerzo mecnico al elementodaado para que este recupere sus propiedades de resistencia. El espesor de diseo de la envolvente nometlica para presin interna se debe calcular con la ecuacin (1) que se describe a continuacin:

(Poperacin - Psegura) Dtrepair = + tc .(1)

2f Slt

Donde:

D = Dimetro exterior del elemento a rehabilitar, metros (in).

f = Factor de servicio 0.33.

Poperacin = Presin de operacin del sistema de proceso al que pertenece la UDC (unidad de control),N/m2(psi).

Psegura = Es la PMPO reducida por prdida de metal localizado (P), N/m2(psi), especificada en la NRF-

227-PEMEX-2009.

Slt = esfuerzo a largo plazo determinado por las pruebas de desempeo obligatorias con un nivel deconfianza mnimo del 95%, de conformidad con el Anexo III, N/m2(psi)

Tc = Espesor adicional determinado de acuerdo con 8.1.5 de esta Especificacin Tcnica ycualquier espesor agregado de acuerdo con el anlisis de integridad

El instalador del encamisado no metlico, debe presentar la documentacin bsica que contemple el tipo delsistema de polimrico y cargas empleadas, resistencia al ambiente donde va a ser instalada, con relacin alfluido transportado y las condiciones atmosfricas del sitio de instalacin, adicionalmente debe presentar laspropiedades de los materiales del sistema de reparacin sealados en la Tabla 2.


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Propiedades del materialMtodo de prueba

InternacionalMtodo de prueba

ASTM

Propiedadesmecnicas

Modulo de Young en la direccincircunferencial ISO 527 ASTM D3039

Modulo de Young en la direccinlongitudinal

ISO 527 ASTM D3039

Resistencia a la tensin y deformacin enla direccin circunferencial

ISO 527 ASTM D3039

Resistencia a la tensin y deformacin enla direccin longitudinal

ISO 527 ASTM D3039

Coeficiente de Poisson ISO 527 ASTM D3039

Mdulo de corte (en plano). --------- ASTM D5379

Coeficiente de expansin trmica ISO 11359-2 ASTM E831

Temperatura de transicin vtrea de la

resina

ISO 11359-2ASTM D6604, ASTM

E 1640 ASTM E831Temperatura de distorsin de la resina(nota 1).

ISO 75 ASTM D648

Dureza Barcol BS EN 5 ASTM D2583

Dureza Shore. ISO 868 ASTM D2240

Modulo de doblez ISO 178 ASTM D790

Resistencia a la compresin (material derelleno)

--------- ASTM D695

Esfuerzo de adhesin Corte de traslape (nota 2). BS EN 1465ASTM D3165, ASTM

D5868

Datos de desempeo Esfuerzo a largo plazo Anexo III -------------

Notas:(1) Cuando se ejecuta, la carga mnima debe ser de 1,8 MPa (264 psi).(2) Cuando se utiliza la norma ASTM D 3165, ASTM D5868, o la norma BS EN 1465, estas deben servir como una gua generalpara esta prueba. Una muestra del compuesto instalado debe ser el empleado entre placas. El valor del esfuerzo de tensin en lainterface entre el compsito y el elemento rehabilitado q determinado por la ecuacin 26de ISO /TS 24817 Ed. 2006, debe sermenor al obtenido en esta prueba, tomando en cuenta la presin para un circuito fuera de operacin y la temperatura ms bajaalcanzada en la instalacin de PEMEX.

(3) Todas las pruebas se deben realizar empleando la ltima edicin de los estndares de prueba.

Tabla 2. Mtodos de pruebas de la calificacin del sistema de reparacin con envolventes nometlicas

8.1.3 Diseo de envolventes no metlicas para accesorios

Los codos, tees, reducciones y otros elementos similares, se deben disear considerando el doble del valor

del espesor de reparacin del calculado en los elementos rectos y el dimetro para el diseo de laenvolvente no metlica, debe ser el dimetro mayor. El entramado y la resistencia del compsito en elsentido axial, para estos elementos, debe ser determinado por el anlisis de integridad mecnica.

8.1.4 Diseo de Envolventes No Metlicas para Elementos que Presenten Fuga

Este mtodo de diseo debe considerar que el dimetro del defecto que provoca la fuga no debe rebasar25,4 mm (1.000 in) de dimetro, y que previamente a la instalacin de la envolvente se haya sellado la fuga


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con otro sistema de reparacin cuyo diseo no est considerado en el alcance de esta especificacintcnica.

Se deben considerar como mtodos de reparacin para sellos de fuga, los sellos de Vitn sujetados concintas de fibra de carbono, Kevlar o Aramida; medias caas de acero unidas a la tubera con resina epxicay presionadas a la tubera con cintas de fibra de Kevlar o Aramida; o grapas metlicas, entre otros.

El sello debe tener la capacidad de contener la presin interna de operacin de la tubera.

Una vez que se haya sellado la fuga, se debe proceder a cubrir el sello con cuatro capas de envolventes nometlicas. Ests cuatro capas de envolventes no requieren de clculo alguno ya que su funcin es evitar eldeterioro de la unin sello-tubera.

Se deben eliminar los bordes bruscos entre el material del sistema usado para el sello de la fuga y latubera, para garantizar la adherencia de la envolvente no metlica al elemento que se est rehabilitando.

Como prctica del personal operativo, cuando accesorios como bridas de vlvulas o juntas monoblockpresentan fuga tipo escurrimiento de producto en cantidades pequeas, se puede eliminar el uso de sellos yla envolvente no metlica se aplica directamente sobre la fuga.

8.1.5 Elementos que presenten corrosin interna

Cuando el dao a reparar sea generado por corrosin interna, el diseo de la envolvente no metlica debeconsiderar la velocidad de corrosin existente en dicho elemento. De tal manera, que al espesor con el cualse va a disear la envolvente no metlica se le aumente el espesor calculado por la velocidad de corrosinexistente por el tiempo que se quiera conservar en operacin al elemento rehabilitado. Cuando no seconozca dicha velocidad, se debe realizar el clculo aumentando 0,16 mm (0.006 in) por cada ao deservicio que se quiera mantener el elemento en operacin a partir de la fecha de rehabilitacin (na),tomando en cuenta un tiempo de vida til mnima de 10 aos de servicio.

Por lo tanto, para calcular tc,se debe emplear cualquiera de las ecuaciones siguientes:

tc= 0,16 * na (para milmetros) ................................................................................................................... (2)

tc= 0.006 * na (para pulgadas) ................................................................................................................... (3)

8.2 Clculo del nmero de capas de la envolvente no metlica

En general, para los casos en que el elemento a rehabilitar no presente fuga, el nmero de capas de lasenvolventes se debe obtener mediante la ecuacin (4).

.......................................................................................................................................... (4)

Donde n, no debe ser menor a 2 capas.


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8.3 Clculo de la longitud de la envolvente no metlica

La longitud de la reparacin, debe cubrir el rea daada del elemento ms una longitud de traslape a cada

lado de la zona daada, dicha longitud se conoce como, Lover, determinada por la ecuacin (5).

............................................................................................................................. (5)

La longitud mnima axial total de la reparacin (envolvente no metlica) est determinada por la ecuacin(6).

.................................................................................................................. (6)

Donde:

L = longitud axial total a cubrir con la envolvente no metlica, metro (pulgadas in)

D = Dimetro exterior del elemento a rehabilitar, metros (in).

Ldefect = longitud axial del defecto, metros (in).

Lover = longitud de traslape, metros (in)

Ltaper = longitud del remate de la reparacin (chaflan), metros (in)

t = Espesor de pared nominal del elemento, metros (in)

8.4 Vida til de la envolvente no metlica

Este tipo de reparaciones se considera como permanente, sin embargo, es necesaria la inspeccinperidica determinada por el operador con el objeto de detectar indicaciones de deterioro tales como,contacto con productos qumicos, ataque biolgico (hongos), luz ultravioleta y prdida de adherencia con elelemento rehabilitado.

Se deben exceptuar los casos en que los elementos rehabilitados presenten corrosin interna, en cuyo casolos aos de vida til del elemento rehabilitado deben ser los na aos considerados en 8.1.5 de estaEspecificacin Tcnica.

8.5 Experiencia del contratista instalador de envolventes no metlicas

Considerando que la instalacin de envolventes no metlicas para rehabilitacin de tuberas de proceso, esuna accin de Mitigacin de Riesgo, PEMEX-Exploracin y Produccin requiere que los Contratistascuenten con una experiencia mnima comprobable de cinco (5) aos instalando envolventes no metlicas eninstalaciones petroleras.

La experiencia del contratista para efectos de evaluacin tcnica, debe plasmarse en el formato descrito enel Anexo VII de la presente Especificacin Tcnica.


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8.6 Calificacin del Personal Tcnico: Instaladores de Envolventes No Metlicas

Para que el Contratista pueda realizar la rehabilitacin de tuberas y accesorios instalando envolventes no

metlicas, debe ser necesario que cuente con instaladores calificados que cumplan con:

1. Haber tomado un curso de capacitacin impartido por el fabricante del sistema de reparacin conenvolvente no metlica, para reparaciones de tubera sin fugas que requiere nicamente refuerzoestructural y aquellas que requieren previo del sello de la fuga.

2. Deben haber obtenido la calificacin aprobatoria que amerite su certificacin como INSTALADOR. Ladescripcin del alcance del curso de capacitacin se encuentra descrita en el Anexo IV.

3. Que en el periodo de un ao (en el ao previo) deban por lo menos haber instalado 24 envolventes nometlicas bajo supervisin.

4. Que la experiencia en la instalacin de envolventes no metlicas se encuentre documentada.5. Que dentro de las 24 envolventes no metlicas que hayan instalado durante el periodo anual, como se

indica en el nmero 3, deban haber rehabilitado tubera recta y accesorios: codos, curvas, tees yreducciones.

El Contratista debe entregar al personal de PEP, copia de la siguiente informacin:

1. Constancia de la capacitacin emitida por el fabricante del sistema de reparacin con envolvente nometlica, la cual debe contener:a) nombre del propietario del sistema de reparacin no metlico;b) el periodo de la capacitacin (duracin del entrenamiento con la descripcin del tiempo asignado a la

teora y a la prctica con reparaciones fsicas);c) nmero de reparaciones ejecutadas en la capacitacin;d) la fecha de evaluacin y aprobacin de la capacitacin;e) el nombre y firma del instructor;f) nombre y firma del representante del fabricante del sistema de reparacin.

2. Copia legible de la evidencia de la experiencia, misma que debe estar firmada por el supervisor de lareparacin por parte del Contratista, y por el supervisor por parte del propietario de la tuberarehabilitada. Todas las reparaciones con envolventes no metlicas, que el instalador haya realizado,deben estar documentadas en una bitcora, libreta de trabajo o libro de registro.

Considerando que la instalacin de envolventes no metlicas para la rehabilitacin de tuberas de proceso,es una accin de Mitigacin de Riesgo, PEMEX-Exploracin y Produccin no debe aceptar instaladores quese encuentren en etapa de entrenamiento.

8.7 Instalacin de la Envolvente No Metlica

La instalacin de envolventes no metlicas, debe cumplir con lo sealado en el anexo V, de estaEspecificacin Tcnica.

Los materiales de las envolventes no metlicas instaladas en sitio, deben ser los mismos para los cuales el

diseo y las pruebas de calificacin del sistema de reparacin fueron realizados.

Los equipos y/o accesorios, utilizados por el contratista durante la instalacin de envolventes no metlicas,deben cumplir con los requisitos de seguridad establecidos por PEMEX en el Anexo S: Obligaciones deSeguridad, Salud en el Trabajo y Proteccin Ambiental de los Proveedores o Contratistas que realizan

Actividades en Instalaciones de PEMEX-Exploracin y Produccin.

Previo a la instalacin de la envolvente no metlica, el rea del elemento que se va a rehabilitar se debe


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limpiar a metal blanco.

8.8 Inspeccin y Pruebas

Para cada una de los sistemas de rehabilitacin de envolventes no metlicas que se vaya a instalar, elcontratista debe de entregar al personal de PEP, las pruebas de validacin y/o calificacin de acuerdo conla Tabla 2 y Anexos I, II y III de esta Especificacin Tcnica, que ampare al lote del cual provienen losmateriales.Invariablemente, todos los materiales que se utilicen en cada una de las envolventes no metlicas, debentener identificado el nmero de lote de fabricacin, del cual provienen. En caso contrario, el material debeser rechazado por el personal de PEP.

Las pruebas de comportamiento o desempeo deben ser realizadas para cada sistema de reparacin quese quiera emplear en las instalaciones de PEP.

Durante el proceso de instalacin de la envolvente, se debe verificar y proporcionar informes de inspeccin

que demuestren:

1. Que el elemento metlico se encuentre a metal blanco.2. Que la longitud en donde se haya realizado la limpieza contenga la longitud total marcada en el diseo

de la envolvente, e inicie en las fronteras marcadas en el diseo (puntos de inicio y trmino).3. Que la temperatura del elemento no rebase la temperatura indicada en el diseo de la envolvente.4. Que el defecto para el cual se diseo la envolvente no metlica sea al mismo para el cual fue diseada la

envolvente5. Que el rea a reparar se encuentre libre de reas con ngulos agudos y que la extensin axial y la

posicin sea la sealada en el diseo de la envolvente.6. Que el material de la envolvente (entramado o tejido) cumpla con lo especificado en el diseo, antes de

que esta sea impregnada con los polmeros.

Despus del proceso de instalacin de la envolvente, se debe verificar y proporcionar informes deinspeccin que demuestren:

1 Que no existen agrietamientos en la superficie que se observen a simple vista, roturas o cortes exterioressuperficiales debido a las maniobras en el manejo, crteres o hundimientos en la superficie, materiaextraa incrustada en la envolvente, reas claras con fibras rotas/sin fibras o separadas, laminaciones(separacin visual entre las capas del laminado de reparacin).

En caso de incumplimiento de cualquiera de estos requisitos, la envolvente no metlica debe ser rechazada,retirada completamente y se debe instalar una nueva.

Una vez que se haya concluido la instalacin de la envolvente no metlica, se haya obtenido el curado y siel espesor lo permite, se debe inspeccionar la envolvente no metlica con ultrasonido industrial paraverificar que realmente exista adherencia entre el elemento metlico y la envolvente.

Todas las envolventes no metlicas instaladas en las tuberas de proceso como un refuerzo estructural,deben ser inspeccionadas anualmente de manera visual, adicionalmente, el elemento rehabilitado debe serinspeccionado por medio de pruebas no destructivas (ultrasonido o radiografa industrial), que permitaconocer si se conserva la adherencia entre la interface envolvente no metlica/elemento metlico, as comoconocer si las caractersticas del defecto motivo de la rehabilitacin de la tubera, han variado.


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8.9 Informacin que PEP debe proporcionar al contratista para el diseo de las envolventes

Para que el Contratista disee las envolventes no metlicas, el personal de PEP debe entregar la siguiente

informacin de la tubera y/o accesorio a reparar:

a) Nmero de la Unidad de Control (UDC)b) Nombre de la Unidad de Controlc) Nombre del: Activo, Centro de Proceso y Plataforma costa fuerad) Descripcin del Sistema de Proceso al que pertenece la UDCe) Descripcin del tipo de fluido que circula por la tuberaf) Dibujo isomtrico de la UDCg) Identificacin del elemento a repararh) Dimetro nominal (Dn) y Dimetro exterior (De) del elemento a reparar en milmetros (in)i) Especificacin del tipo de acero del elemento a reparar

j) Espesor nominal del elemento a reparar, milmetros (in)k) Ubicacin (distancia en metros) de los dos soportes ms cercanos al elemento que se va a reparar

l) Ubicacin (distancia en metros) de los dos cordones de soldadura ms cercanos al elemento que se va arepararm) Datos Operativos:

Temperatura de Operacin y Temperatura Mxima de Trabajo (en C y en F). Presin de Operacin y Presin Mxima de Trabajo, en Kg/cm2(psi).

n) Evaluacin de los hallazgos o anlisis de integridad mecnica de la tubera a reparar, misma que debecontener: Fecha del reporte de ltima inspeccin Descripcin del tipo de dao Presin mxima permisible de operacin reducida (P), en Kg/cm2(psi). Determinada de acuerdo con

lo sealado en NRF-227-PEMEX-2009 Espesor mnimo detectado en el elemento a reparar, milmetros (in) Espesor remanente en el dao, milmetros (in)

Profundidad del dao, milmetros (in) Espesor adyacente al dao, milmetros (in) Longitud Axial del dao, milmetros (in) Longitud Circunferencial del dao, milmetros (in)

o) Presin a la que se debe disear la envolvente no metlica, en Kg/cm2(psi)

9. Concordancia con normas internacionales

Esta especificacin tcnica concuerda parcialmente con ISO/TS-24817. Para la aclaracin tcnica decualquier concepto no considerado en el presente documento se debe acudir a ISO/TS-24817.

10. Bibliografa

10.1 ASME PCC-2-2011. Repair of Pressure Equipment and Piping (Reparacin de Equipos y Tuberasque Operan a Presin).


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10.2 ANSI/API RP 579. Recommended Practice for Fitness-for-Service (Prctica Recomendada paraEvaluar la Aptitud para el Servicio).

10.3 ASME B31.3- 2010.Process Piping (Tubera de Proceso).

10.4 ASME B31G-2009.Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines (Manualpara la Determinacin del Esfuerzo Remanente en Tuberas Corrodas).

10.5 ASTM D648.Standard Test Method for Deflection Temperature of Plastics Under Flexural Load inthe Edgewise Position (Mtodo de Prueba Estndar Para la Temperatura de Deflexin en Plsticos BajoCarga de Flexin en la Posicin de Canto).

10.6 ASTM D790. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plasticsand Electrical Insulating Materials (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar las Propiedades de Flexinde Plsticos no Reforzados y Reforzados en Materiales Aislantes Elctricos).

10.7 ASTM D696.Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Plastics Between-30C and 30C with a Vitreous Silica Dilatometer (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar elCoeficiente de Dilatacin Trmica Lineal de Plsticos Entre -30C y 30C con Dilatador de Slice Vtrea).

10.8 ASTM D1598. Standard Test Method for Time-to-Failure of Plastic Pipe Under Constant InternalPressure (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar el Tiempo de Falla de Tubera Plstica bajo PresinInterna Constante).

10.9 ASTM D1599. Standard Test Method for Resistance to Short-Time Hydraulic Failure Pressure ofPlastic Pipe, Tubing, and Fittings (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar la Resistencia a la PresinHidrulica de Falla a corto Plazo en Tubera, Tubing y Accesorios de Tubera de Plstico).

10.10 ASTM D2583. Standard Test Method for Indentation Hardness of Rigid Plastics by Means of aBarcol impressor (Mtodo de Prueba Estndar para la Identacin de Dureza en Plsticos Rgidos por Mediode un Identador Barcol).

10.11 ASTM D3039.Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials(Mtodo de Prueba Estndar para Determinar las Propiedades de Traccin de Materiales CompuestosEmbebidos en Matriz de Polmeros).

10.12 ASTM D3165. Standard Test Method for Strength Properties of Adhesives in Shear by TensionLoading of Single-Lap-Joint Laminated Assemblies (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar lasPropiedades de Resistencia de los Adhesivos Bajo Cargas de Tensin y de Corte en LaminadosEnsamblados en una Unin de Traslape Sencillo).

10.13 ASTM D5379/05379M-05.Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by theV-Notched Beam Method (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar las Propiedades de Corte de

Materiales Compuestos por el Mtodo de Ranura-V).

10.14 ASTM D 5868.Standard Test Method for Lap Shear Adhesion for Fiber Reinforced Plastic (FRP)Bonding (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar la Resistencia de Adhesin para EnvolventesReforzadas con Fibras (FRP)).


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10.15 ASTM D6604. Standard Practice far Glass Transition Temperatures of Hydrocarbon Resins byDifferential Scannti1g Calorimetry (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar la Temperatura deTransicin Vtrea de Resinas de Hidrocarburos Mediante Calorimetra Diferencial por Barrido).

10.16 ASTM E831. Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials byThermomechanical Analysis (Mtodo de Prueba Estndar para Determinar la Expansin Trmica Lineal enMateriales Slidos por Medio de Anlisis Termomecnicos).

10.17 ASTM E1640. Standard Test Method for Assignment of the Glass Transition Temperature byDynamic Mechanical Analysis (Mtodo de Prueba Estndar para Asignar la Temperatura de TransicinVtrea por Medio de Anlisis Dinmicos Mecnicos).

10.18 ASTM E2092. Standard Test Method for Distortion Temperature in Three-Point Bending byThermomechanical Analysis (Mtodo de Prueba Estndar Para Determinar la Temperatura de Distorsin enlos Tres Puntos de flexin por Medio de Anlisis Termomecnicos).

10.19 ASTM G8.Standard Test Methods for Cathodic Disbanding of Pipeline Coatings (Mtodo de pruebapara el desprendimiento catdico en recubrimientos de tuberas).


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11. Anexos

Anexo I. Calificacin del sistema de reparacin con envolventes no metlicas

El Contratista debe entregar al personal de PEP, la informacin de la calificacin de su sistema dereparacin, el cual debe ser realizado empleando un elemento metlico de especificacin de fabricacinequivalente al de la tubera a ser rehabilitada, el procedimiento de preparacin de superficie, material derelleno (resanador), material laminar para la envolvente no metlica, adhesivo y mtodo de aplicacin.

La informacin a entregar, incluye los resultados de las pruebas de la Tabla 2, de esta EspecificacinTcnica:

Espesor de la capa del material de reparacin. Mdulo de tensin y resistencia en la direccin circunferencial. Mdulo de tensin y resistencia en la direccin axial. Relacin de Poisson en la direccin circunferencial (carga en direccin circunferencial, contra

contraccin axial). Mdulo de corte. La figura I.1 presenta la orientacin de la muestra de prueba como se define en ASTM

D5379. Alternativamente puede usarse el mdulo de corte de la resina.

Figura i.1, Geometra de la probeta

Dureza Barcol o Shore. Temperatura de transicin vtrea (Tg) o Temperatura de distorsin al calor (HDT) para la resina del

sistema de reparacin. Coeficiente de expansin trmica en las direcciones axial y circunferencial.Informacin de la interfase envolvente no metlica/tubera

La prueba debe ser realizada de acuerdo con el mtodo sealado en la Tabla 2 de esta EspecificacinTcnica.

Para todas las reparaciones, la informacin sobre el esfuerzo o resistencia al corte de la envolvente a cortoplazo, es obligatoria. Esta prueba a corto plazo debe ser utilizada para determinar el esfuerzo al cortepromedio o el modo de falla.

El elemento metlico utilizado en estas pruebas, debe ser equivalente a la especificacin de la tubera queva a ser rehabilitada. Debe demostrarse que la unin adhesiva es ms fuerte que la resistencia al corte dela reparacin envolvente/elemento metlico, tomando en cuenta la presin para un circuito fuera deoperacin y la temperatura ms baja alcanzada en la instalacin de PEMEX


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El Contratista debe presentar evidencias de la durabilidad de la adherencia con pruebas a largo plazo, entreel laminado de reparacin y el elemento reparado, para esto se requiere una prueba basada en eldesempeo el esfuerzo de corte a largo tiempo de acuerdo con la Tabla 2 de esta Especificacin Tcnica,

tomando en cuenta que la prueba se debe llevar a cabo despus de una inmersin en agua u otro mediodiferente al aire, a una temperatura mnima de 40 C (104 F) durante 1,000 horas.

El promedio del esfuerzo de corte determinado por esta prueba debe ser de al menos el 30% del valor de laprueba de corte a corto plazo y no debe ser menor a 5 MPa.

Para una temperatura de servicio mayor a 100 C (212 F), la prueba de corte debe ser realizada despusde:

1. La inmersin en agua a una temperatura mnima de 90 C (194 F) por 1,000 horas, o2. La exposicin en aire a la temperatura de servicio requerida Tmpara 1,000 horas.

El promedio del esfuerzo de corte determinado por esta prueba debe ser al menos el 30% del valor de la

prueba de corte a corto plazo, como se mencion anteriormente.


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Anexo II. Pruebas de calificacin del sistema de reforzamiento con envolventes no metlicaspara la rehabilitacin de tubera

Este anexo establece los lineamientos para realizar la calificacin del sistema de reparacin conenvolventes no metlicas en tubera de proceso dentro de las Instalaciones de PEP, empleando tubera deacero al carbono NRF-001-PEMEX-2007 Grado B hasta X60 o ASTM A106 o A53 Grado B en un dimetromnimo de 304,8 milmetros (12 in), con un espesor mnimo de pared de 9,52 milmetros (0.375 in) ydefectos inducidos.

El contratista debe suministrar todos los recursos materiales y humanos para maquinar los daos simuladosy realizar las pruebas solicitadas.

Para realizar la calificacin del sistema de reparacin, se deben maquinar 4 probetas con los defectos ydimensiones sealados en las figuras 1, 2, 3 y 4 de esta Especificacin Tcnica, posteriormente y deacuerdo con el procedimiento de reparacin presentado por el contratista para la rehabilitacin de los daospresentados por las probetas, se debe aplicar el sistema de reparacin propuesto, el sistema debe ser

aplicado por personal calificado por el fabricante del producto, esperar los tiempos necesarios y requeridospara el total curado del sistema de reparacin y posteriormente ser probado mediante el procedimiento depruebas hidrostticas sealadas en el presente anexo.El desbaste del material debe ser realizado mediante la operacin de maquinado esmerilado. Se puedemaquinar un radio mximo de 5 milmetros (0.196 in) fuera del borde de los defectos simulados.

La probeta 4 corresponde a la evaluacin del comportamiento del sistema de reparacin ante unaperforacin o barreno de 25,4 milmetros (1 in), simulando una fuga en la tubera. El criterio de evaluacinpara esta prueba es que la muestra sea sometida a una presin de 1,5 veces la presin de diseo del tubo,durante 1 hora sin que presente fuga. Posteriormente se debe llevar a reventamiento para fines deevaluacin del tipo de falla. Cabe sealar que el diseo de la envolvente para este caso debe ser el utilizadopara tubera que no presente fuga.

Probeta 1

La figura 1 de esta Especificacin Tcnica, presenta la forma en la cual la probeta debe ser maquinada condos defectos similares opuestos entre s (a 180) y contar con un espesor de pared remanente del 20%. Elespesor remanente mandatorio debe ser 20% del espesor de pared nominal, por ejemplo, s el tubo deprueba tiene un espesor de 9,52 milmetros (0.375 in) el espesor final debe ser de 1,9 milmetros (0.075 in).


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Figura 1. Dimensiones del defecto

Probeta 2

En la figura 2 de esta Especificacin Tcnica, presenta las dimensiones del dao que debe ser maquinadoen la probeta de prueba y contar con un espesor de pared remanente del 20%.

Figura 2 Croquis de la probeta 2 mostrando las dimensiones generales del defecto

Tapa (cap)

35

D

6D mnimo

9,52 milmetros(0.375 in mnimo)

0.25 DD

1.2 D

rea maquinada

0.3 D

3,19 milmetros(0.125 in)

D/4

1.8 D

0.35 DD

6 D mnimo

rea maquinada



35

1.5 D


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Probeta 3

La Figura 3 de esta Especificacin Tcnica, presenta las dimensiones en las cuales se deben maquinar los

daos en la probeta 3. Que considera dos tramos de tubera unidos por medio de una soldaduracircunferencial.

Figura 3 Croquis de la probeta 3 mostrando las dimensiones generales de los defectos

Probeta 4

La figura 4 de esta Especificacin Tcnica, presenta la forma en la cual debe ser preparada la probeta deprueba realizando un barreno que atraviese el espesor de pared, cuyo dimetro debe ser de 25,4 milmetros(1 in).

Figura 4 Croquis de la probeta 4 mostrando las dimensiones generales del dao simulado

Tapa(cap)

Maquinado del defecto

espesordepared

D

6 D mnimo

9,52 milmetros(0.375 in mnimo)Cordn de

soldadura

D

35

80% del

Cordndesoldadura

9,25 milmetros(0.365 in)Mximo


Radio mximo de 3milmetros(0.120 in)

D

35

D

6 D mnimo

Barreno pasantede 25,4 milmetros

(1 in)

Tapa(cap)




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Las dimensiones finales de las probetas, de los defectos simulados, del procedimiento y longitud del sistemade reparacin, tiempo de curado, nombre del personal que realizo la aplicacin del sistema de reparacin ycondiciones ambientales (temperatura) deben ser inspeccionados y registrados.

El borde de las reparaciones debe estar alejado cuando menos tres veces el dimetro del tubo, de losextremos del carrete del tubo.

Durante el desarrollo de la prueba de evaluacin de los sistemas, es necesario tomar en cuenta las medidasde seguridad necesarias.

Programa de las pruebas hidrostticas para las probetas 1, 2 y 3.

La prueba debe iniciar a una presin de 0 kg/cm2(0 psi) y debe ser incrementada hasta alcanzar la presinde diseo de la lnea, mantenindola as por 15 minutos y posteriormente la presin se debe reducir al 10%de esta presin y mantenerla por 5 minutos para su estabilizacin, posteriormente se deben ejecutar tresciclos de presin entre el 10% y el 100% de la presin de diseo para cada ciclo, tomando en cuenta que en

el ltimo ciclo la presin se debe aumentar a 1,5 la presin de diseo del tubo de prueba, mantenerla por 15minutos para posteriormente bajarla nuevamente al 10% para efectuar la inspeccin y evaluacin delmaterial de la envolvente. Posteriormente se debe presionar el espcimen paulatinamente hasta sureventamiento o falla en cualquier parte. La presin de diseo se determinar de acuerdo a lo establecidoen ASME B31.3 o de acuerdo a la presin de diseo original y la presin de reventamiento debe serdeterminada en funcin de la resistencia de material de la tubera y dimetro utilizando la ecuacin deBarlow. La grfica 1 de esta Especificacin Tcnica, presenta el programa de las pruebas hidrostticas paralas probetas 1, 2 y 3.

Grfica 1 Programa de pruebas hidrostticas, para las probetas 1, 2 y 3

5 minutos 5 minutos5 minutos

5 minutos 5 minutos

0Tiempo (minutos)

15 minutosPresin

dediseo

10% de lapresin de

diseo

15 minutos

1.5 veces

la presinde diseodel tubo

10 minutos

Presinde falla

Presin


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Grfica 2 Programa de prueba hidrosttica, para la probeta 4

Se debe considerar una prueba aceptada cuando:

El sistema de reparacin con envolvente no metlica sometido al programa de pruebas hidrostticas, nopresente fugas, daos en el material de la envolvente despus de los 3 ciclos de presin y si la falla en laprueba de reventamiento se localiza fuera de la zona reparada.

Cuando el sistema de reparacin con envolvente no metlica resista una presin mnima del 95% del valorcalculado de la presin de reventamiento y haya fallado en la zona de reparacin.

Calificacin del Sistema de Reparacin.

El cumplimiento de la calificacin del Sistema de Reparacin debe ser realizado por un Organismo oInstitucin Nacional o Internacional independiente del fabricante, que se encuentre relacionada con industriadel petrleo y que demuestre contar con lo siguiente:

Infraestructura:

- Contar con laboratorios de investigacin y desarrollo relacionados con ductos de transporte dehidrocarburos.

- Contar con un rea de Normatividad que genere especificaciones para ductos de transporte o sistemasde tuberas.

Personal profesional propio del Organismo o Institucin

- Conocimiento de materiales no metlicos y especificaciones de tubera.

5 minutos 5 minutos

5 minutos

0 Tiempo (minutos)

5 minutosPresin

dediseo

10% de lapresin de

diseo

1.5 vecesla presinde diseodel tubo

Presin

1 hora

5 minutos

Presin

de falla


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- Experiencia en la supervisin, evaluacin y comportamiento en este tipo de sistemas de reparacin.- Personal calificado por API, en tuberas (API 570).

El cumplimiento de la calificacin del Sistema de Reparacin, debe ser realizado para uno de los sistemasque se deseen implementar para la rehabilitacin de los elementos metlicos y debe ser permanente entanto no se modifique su proceso de fabricacin.

Todos los resultados del programa de pruebas hidrostticas deben ser registrados y proporcionados alpersonal de PEP.


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Anexo III Medicin de los datos de prueba de desempeo

Este anexo describe los mtodos de prueba para la medicin de las tolerancias permisibles del diseo.

Los mtodos de prueba deben ser uno de los siguientes:

Pruebas de desempeo donde el sistema de reparacin es sometido a un periodo continuo de carga por1,000 horas, para la medicin del valor del esfuerzo a largo plazo,

Pruebas de regresin basadas en una serie de pruebas sobre el sistema de reparacin para diferentesperiodos de tiempo y extrapolando la vida del diseo para obtener el valor del esfuerzo a largo plazo.

Resultados de las probetas basados en las pruebas de regresin representativas seguidas por laconfirmacin de resultados a largo plazo en ensayos reducidos de la prueba de desempeo para lamedicin del esfuerzo a largo plazo.

Todas las pruebas deben ser realizadas a la mxima temperatura en la cual el sistema de reparacin debeestar en servicio.

Pruebas de supervivencia.

Para las pruebas del sistema de reparacin, deben emplearse secciones de tubera con un dimetromnimo de 100 mm (4 in) y un espesor de pared mnimo de 3 mm (0.12 in).

Un valor de presin interna (definido por el proveedor del sistema de reparacin) debe ser aplicado ysostenido por un tiempo de 1,000 horas.

Si durante o al final de la prueba se observa algn deterioro en el sistema del laminado de reparacin enforma de agrietamiento, laminacin u ocurre una fuga, el sistema de reparacin debe ser rechazado.

Tres pruebas idnticas deben ser realizadas y la calificacin de la reparacin debe ser aceptada solo silas tres pruebas sobreviven.

La resistencia a largo plazo, Sltal nivel de confianza 95% a largo plazo, se debe calcular mediante laecuacin (III.1):

................................................................................................................... (III.1)

Donde:

Ptest = Presin de prueba, N/m2(psi)

D = Dimetro exterior del elemento a reparar, metro (in).

Ec = Mdulo de tensin del compuesto no metlicoen la direccin circunferencial, N/m2(psi).

tmin = Espesor mnimo de la envolvente no metlica, metro (in)


ts = Espesor de pared mnimo remanente del elemento a rehabilitar, metro (in)

Si el elemento metlico no registra una cedencia, entonces el esfuerzo a largo plazo del 95%, S lt(N/m2o

psi), se calcula mediante la ecuacin (III.2):

.............................................................................................................. (III.2)


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Donde:

trepair = Espesor de diseo de la envolvente no metlica, metro (in)

D = Dimetro exterior del elemento a reparar, metro (in).ts = Espesor de pared mnimo remanente del elemento a rehabilitar, metro (in)

sa = esfuerzo de cedencia del elemento tomado del certificado de calidad, N/m2(psi)

Pf = Presin de prueba del carrete de tubera, N/m2(psi)

Una gua ms detallada de pruebas de desempeo, se puede obtener de ASTM D1598.

Pruebas de regresin

Para estas pruebas, se deben emplear secciones de tubera con un dimetro mnimo de 100 mm (4 in) yun espesor de pared mnimo de 3 mm (0.12 in).

Una serie de 18 probetas se deben someter a diferentes valores de presiones sostenidas de prueba.

El tiempo en el cual el sistema de reparacin por laminado no metlico muestre signos de deterioro, talcomo grietas, laminaciones o fugas este se debe registrar. Los resultados se deben presentar de forma grfica (log/log) y la presin determinada requerida por un

anlisis de regresin empleando el 95% del lmite de confianza con la extrapolacin del diseo de vida.

La conversin de presin a esfuerzo dentro del laminado de reparacin para cada punto de datos se debecalcular mediante la ecuacin (III.3):

........................................................................................................................... (III.3)

Donde:

Ptest= Presin de prueba, N/m2(psi)

D = Dimetro exterior del elemento a reparar, metros (in).

Ec = Mdulo de tensin del compuesto no metlicoen la direccin circunferencial, N/m2(psi).

tmin = Espesor mnimo de la envolvente no metlica, metros (in)


ts = Espesor de pared mnimo remanente del elemento a rehabilitar, metros (in)

Si el elemento rehabilitado no registra una cedencia, entonces el esfuerzo a largo tiempo del 95%, S ltenN/m2(psi), se debe calcular mediante la ecuacin (III.4):

........................................................................................................................... (III.4)


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Donde:

trepair= Espesor de diseo de la envolvente no metlica, metros (in)

D = Dimetro exterior del elemento a reparar, metros (in).ts = Espesor de pared mnimo remanente del elemento a rehabilitar, metros (in)

sa = esfuerzo de cedencia del elemento tomado del certificado de calidad, N/m2(psi)

pf = Presin de prueba del carrete de tubera, en N/m2(psi)

Se requieren conocer o proporcionar al menos dieciocho resultados de pruebas son requeridas para llevar acabo un anlisis de regresin. ASTM D2992 proporciona una gua para pruebas de materiales compuestosa largo plazo.

Pruebas con 18 probetas representativas

A cada una de las 18 probetas, con el laminado utilizado en la reparacin, se les debe realizar pruebas

representativas y estas se deben comparar con el sistema del laminado de reparacin propuesto.

1) Las pruebas aplicadas a cada probeta deben ser representativas, es decir se deben emplear los mismosmateriales del laminado, cantidad de volumen y orientacin de fibras.

2) Las pruebas respecto a las cargas aplicadas se deben comparar, es decir las probetas se deben cargaridnticamente a cmo debe operar el laminado de reparacin en servicio (ejemplo cargas uniaxiales obiaxiales).

Para determinar el esfuerzo de falla a largo plazo o la carga del sistema de reparacin, se deben realizarcinco pruebas a mediano plazo, de acuerdo con ASTM D1598, en secciones de tubera con un dimetromnimo de 100 mm (4 in) y un espesor de pared mnimo de 3 mm (0.12 in).

1) En dichas pruebas, la presin debe ser fija y el tiempo de falla debe ser registrado.2) En ningn momento, durante la prueba, debe variar la presin determinada para ejecutar la prueba.

El lmite inferior de confianza (en trminos de tiempo) para esas cinco pruebas debe ser calculado deacuerdo a la media de falla en al menos dos derivaciones estndar.

El esfuerzo de diseo a largo plazo (o esfuerzo) del sistema de reparacin debe ser la extrapolacin delvalor menor del lmite de confianza del tiempo de vida del diseo empleando una medida de gradiente deregresin de los cupones de prueba.

Debe entregarse un informe que contenga las condiciones de la prueba y los resultados obtenidos, ascomo los detalles tcnicos del desempeo del sistema de reparacin en la prueba.


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Anexo IV. Calificacin del personal tcnico, instalador de envolventes no metlicas

La rehabilitacin de tubera o accesorios de tubera empleando envolventes no metlicas depende

fundamentalmente de la habilidad, entrenamiento y calificacin del Instalador ya que estos son elementosesenciales para el xito de la eficiencia de la envolvente.

Este anexo describe los requisitos mnimos requeridos por PEP, para el entrenamiento, calificacin yaprobacin de los instaladores de los sistemas de reparacin con envolventes no metlicas.

El curso de entrenamiento debe ser preparado por o con la asistencia del fabricante del sistema dereparacin.

El curso bsico dar una introduccin terica y prctica de los elementos ms importantes en la instalacincon envolventes no metlicas y deber comprender los siguientes aspectos, como mnimo:

Definicin del sistema de reparacin,

Terminologa y tipo de reparacin, Peligros relacionados con los sistemas presurizados, Salud, seguridad y proteccin del medio ambiente, Preparacin de la superficie, Preparacin de los materiales para la rehabilitacin de la tubera, Aplicacin de los materiales no metlicos, Control de las condiciones ambientales para la aplicacin del producto, y Control de calidad.

El candidato a instalador debe realizar y aprobar un examen que cubra los temas anteriores.

El instalador debe ser entrenado, capacitado y calificado por un supervisor en sistemas de reparacin conenvolventes no metlicas.

El instalador ser calificado para cada sistema especfico de reparacin por medio de pruebas fsicasconsistentes en instalacin de envolventes no metlicas.

La prueba especfica debe ser realizada de acuerdo a un procedimiento escrito y aprobada por el proveedordel sistema de reparacin, considerando:

a) La reparacin ser aplicada al tubo de prueba de al menos 100 mm (4 in) de dimetro.b) La reparacin debe pasar la inspeccin visual de acuerdo a lo sealado por el instructor o supervisor.c) La probeta o tubo de prueba ser sometido a la presin de prueba como se describe en el Anexo III.

REGISTROS DEL ENTRENAMIENTO.

a) Para avalar el curso aprobado por el instalador, se le debe otorgar un certificado de entrenamiento, elcual debe sealar los detalles concernientes al sistema de reparacin.

b) El empleador del instalador del sistema de reparacin, debe guardar los registros del entrenamiento(ejemplo, contar con un libro o bitcora del registro de entrenamiento para todos sus instaladores).

VIGENCIA DE LA CALIFICACIN.

a) La calificacin especfica tendr vigencia de 1 ao.


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b) El instalador que no haya realizado reparaciones en el ltimo ao, debe ser recalificado previo a laaplicacin de nuevas reparaciones.

c) El personal calificado que trabaje de manera continua (que realice al menos 24 reparaciones al ao)

realizando reparaciones con envolventes no metlicas, no requerir que su competencia sea revalidadaanualmente. En este caso la recalificacin debe hacerse a los dos aos, sin importar el nmero dereparaciones que haya realizado en el periodo de tiempo (dos aos).


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Anexo V. Instalacin de las envolventes no metlicas

El Contratista del sistema de reparacin debe proporcionar al instalador las instrucciones y

recomendaciones pertinentes para una adecuada instalacin del sistema de reparacin.

Los requerimientos dados en este anexo, son complementarios a las indicaciones dadas por el proveedordel sistema de reparacin y a las actividades especficas necesarias para lograr una instalacin exitosa dela envolvente. En caso de conflicto con estas indicaciones, el Contratista del sistema de reparacin debe sercontactado para la aclaracin correspondiente.

PREPARACIN DE LA SUPERFICIE.

a) La preparacin de la superficie debe abarcar la totalidad de la longitud donde se debe aplicar el laminadode reparacin de acuerdo al diseo, y se debe realizar de acuerdo a las instrucciones descritas en elprocedimiento de instalacin.

b) La evaluacin de la rugosidad de la superficie y el tipo de limpieza debe estar de acuerdo con las

instrucciones descritas en el procedimiento de instalacin.c) En caso de que se empleen productos qumicos para la limpieza de la zona a rehabilitar, se debe tenercuidado de lavar la superficie al trmino de la limpieza, para evitar que en el elemento metlico quedenrestos de productos qumicos que puedan afectar la integridad de la envolvente no metlica o de latubera.

d) El periodo de tiempo entre la preparacin de la superficie y la aplicacin inicial delrecubrimiento/laminado debe ser tan corto como sea posible, esto para evitar la formacin de oxidaciny/o corrosin.

e) La preparacin de la superficie debe ser protegida de posibles contaminantes previo a la aplicacin dellaminado. La contaminacin de la superficie preparada debe ser causa de impedimento para continuarcon la instalacin de la envolvente no metlica. En dicho caso se debe realizar nuevamente la limpiezade la superficie.

f) La tcnica especfica de preparacin de superficie no se debe reemplazar por otra, sin la explicitaaprobacin del proveedor del sistema de reparacin, quien debe calificar la alternativa como parte de unsistema de reparacin diferente.

APLICACIN DEL LAMINADO

El procedimiento debe incluir las siguientes instrucciones para:

a) Verificar la temperatura de aplicacin del polmero.b) Aplicar el resanado de la superficie.c) Aplicar el adhesivo primario.a) Preparar el polmero/adhesivo y su forma de aplicacin.b) Detalles del encintado y orientacin de las fibras del refuerzo.c) Traslape de las fibras del refuerzo entre capas continuas.d) Traslape de las fibras del refuerzo entre capas individuales.

e) Tiempos de fraguado entre la aplicacin de diferentes capas.f) Condiciones ambientales requeridas para la colocacin de la envolvente no metlica.

CURADO

a) Debido a que el curado del compsito de reparacin es afectada por la temperatura y la correcta mezclade los constituyentes del polmero, el tiempo de curado no se debe modificar sin la previa aprobacin delproveedor del sistema de reparacin.


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b) Cuando se requieran elevadas temperaturas para el curado, la temperatura se debe monitorear duranteel proceso, as mismo se deben cumplir las recomendaciones del proveedor del sistema de reparacin.

c) Si por alguna razn se reduce la presin del sistema, previo a la reparacin, entonces el elemento

reparado no se debe regresar a su presin de operacin hasta que el curado se haya realizado.

DOCUMENTOS

Cada reparacin debe tener un registro generado por el Contratista y se debe entregar al personal de PEP.

a) Cada reparacin debe tener una identificacin nica.b) El registro de la reparacin debe contener:

1) Datos del contratista, as como datos del instalador.2) Memoria de diseo de la envolvente no metlica, incluyendo la descripcin de la especificacin del

material del elemento rehabilitado, espesor nominal y remanente del elemento, porcentaje de prdidade espesor, as como la descripcin del tipo de dao reparado.

3) El nmero de capas y orientacin del refuerzo.

4) Nmero de lote de los materiales no metlicos (incluyendo vigencia).5) El procedimiento de instalacin, incluyendo los dispositivos a utilizar, as mismo los equipos deinspeccin deben incluir los registros de calibracin vigentes.

6) Ubicacin de la reparacin dentro del dibujo isomtrico de la Unidad De Control.


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Anexo VI. Contenido mnimo de la bitcora, libreta de trabajo o libro de registro que deben usarlos instaladores de envolventes no metlicas

Fecha de la Reparacin:

Nombre de la Instalacin:

Ubicacin de la Instalacin:

(plataforma o planta)

Nmero de Contrato, Requisicin u Orden de Compra:

Id. del Elemento Reparado: Dimetro del Elemento:

Descripcin del Tipo de Elemento (tramo recto, codo, tee, reduccin):

Presin de Operacin (Kg/cm2) Presin de Mx. de Trabajo (Kg/cm2) T (C)

Tipo de Dao Reparado Dimensiones del Dao Reparado

Nm. de Capas de la Envolvente Longitud de la Envolvente instalada (m)

Nombre del instalador firma del instalador

Nombre del supervisor del instalador firma del supervisor del instalador

Logotipo de la Empresa que ejecuta la Instalacin de la Envolvente No Metlica

(ciudad / estado / pas)

(nombre del circuito de tubera o Unidad De Control en donde se haya realizado la reparacin)

(ubicacin del elemento: enterrado, en zona area, ubicacin en metros sobre el NPT)

(descripcin del material que conform la envolvente no metlica instalada)

Nombre del Representante del Propietario de la

Instalacin (plataforma o planta)

firma del Representante del Propietario de la

Instalacin (plataforma o planta)

Propietario de la Instalacin:




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DISEO E INSTALACIN DE ENVOLVENTES NO METLICAS PARA

REHABILITACIN DE TUBERA DE PROCESO ENINSTALACIONES DE PEP

Primera Edicin P.6.0371.01:2012

Anexo VII. Contenido mnimo del registro de los trabajos ejecutados por los contratistasinstaladores de envolventes no metlicas en instalaciones petroleras (experiencia), que debenpresentar al personal de PEP

Documentacin del Primer Trabajo Ejecutado (Experiencia)

Periodo Inicio Trmino

dd/mm/aaa dd/mm/aaa

Empresa contratante:

Domicilio de la Empresa contratante

Calle: Nm. Int. / Ext.

Ciudad: Estado:

Pas: C.P.

Telfono:

Datos de la persona de la Empresa contratante que puede validar la informacin proporcionada

Nombre: Telfono:

email:

Nmero de contrato / orden de compra:

Plataforma o Planta en donde se ejecutaron los trabajos:

Cantidad de Envolventes No Metlicas Instaladas:

Producto instalado:

Informacin de la Tubera Reparada Informacin de las Envolventes Instaladas

(en pulg.) P (Kg/cm2) T (C)

Nm. de

Capas

Long. de la

Envolvente

Cantidad de

Envolventes

Nombre y firma del Representante Legal del Contratista

Instalador de Envolventes No Metlicas

Logotipo de la Empresa que ejecuta la Instalacin de la Envolvente No Metlica

(nombre)

Nota.

Se debe de elaborar un regist ro para cada

una de los Trabajos Ejecutados por el

Contrat is ta, ordenados del pr imero al ms

reciente de los t rabajos.

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