Historia de la soldadura por electrofusión y polietileno

15 junio 2023

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Historia de la soldadura por electrofusión y polietileno

Existen varias fuentes en línea que describen la historia del descubrimiento y la producción del polietileno. Uno de los primeros descubrimientos parece ser el del químico alemán Hans von Pechmann en 1898, por accidente, mientras investigaba el diazometano. En 1933, Eric Fawcett y Reginald Gibson realizaron un descubrimiento accidental similar en la fábrica de Imperial Chemical Industries (ICI) de Northwich (Inglaterra).

No fue hasta 1935 cuando otro químico de ICI, Michael Perrin, convirtió este accidente en una síntesis reproducible a alta presión del polietileno que se convirtió en la base de la producción industrial de polietileno de baja densidad (LDPE) a partir de 1939. Como se descubrió que el polietileno tenía propiedades de muy baja pérdida en ondas de radio de muy alta frecuencia, al estallar la Segunda Guerra Mundial se suspendió su distribución comercial en Gran Bretaña, se impuso el secreto y el nuevo proceso se utilizó para producir aislantes para los cables coaxiales UHF y SHF de los aparatos de radar. Durante la Segunda Guerra Mundial, se siguió investigando el proceso de ICI y, en 1944, DuPont, en Sabine River (Texas), y Union Carbide Corporation, en South Charleston (Virginia Occidental), iniciaron la producción comercial a gran escala bajo licencia de ICI.

En noviembre de 1953, el Prof. Dr. Karl Ziegler, químico alemán, y su equipo de investigación consiguieron polimerizar por primera vez etileno en presencia de mezclas de catalizadores organometálicos en condiciones “suaves” de presión y temperatura: se había descubierto el proceso de baja presión para la fabricación de polietileno de alta densidad. Por este descubrimiento, Karl Ziegler recibió, junto con el químico italiano Giulio Natta, el Premio Nobel de Química en 1963.

En EE.UU., la primera instalación de tuberías de PE para distribución de gas tuvo lugar en Caney, Kansas, en 1959, con tuberías fabricadas por Phillips Petroleum. A mediados de la década de 1960, las empresas de servicios públicos empezaron a pasar de las tuberías de acero y hierro fundido a las de PE. DuPont y Phillips Petroleum fueron dos de los primeros fabricantes de tubos de PE.

A finales de los años 50, tanto el catalizador Phillips como el Ziegler se utilizaban para la producción de polietileno de alta densidad (HDPE).

En el Reino Unido, a principios de los años sesenta, se construyó la Estación de Investigación de Ingeniería del Consejo del Gas, en Tyne & Wear. Posteriormente, el Gas Council se convirtió en British Gas, que siguió utilizando las instalaciones hasta aproximadamente 1995.

La primera instalación de tuberías de polietileno para gas en el Reino Unido se completó en 1969. En los tubos de menor diámetro se utilizó una instalación de encaje y silleta, mientras que en los de mayor diámetro se empleó la fusión a tope.

Alrededor de 1975 se propuso por primera vez el uso de la electrofusión en el Reino Unido, a pesar de que se utiliza en algunos países europeos desde alrededor de 1955, se sospecha que el factor limitante en el Reino Unido es el coste. British Gas desarrolló el acoplador de electrofusión Gascoil en un intento de crear un racor normalizado para su producción en serie en el Reino Unido. British Gas también desarrolló su propia unidad de soldadura por electrofusión por la misma época, en una caja de madera. En realidad, nunca se comercializó ni se vendió.

Poco después, la unidad de soldadura por electrofusión de DuPont se convirtió en una de las primeras en venderse comercialmente en todo el Reino Unido. Además, los accesorios de electrofusión del mercado europeo también se aprobaron para su uso en el Reino Unido, lo que abre una mayor disponibilidad y aumenta la competencia en el mercado.

En los años 90 y 2000 se reconoció ampliamente que las tuberías de polietileno presentaban ventajas significativas respecto a los materiales más tradicionales cuando se utilizaban en redes de distribución de gas y agua, así como en otros sectores, y se habían convertido en algo habitual en la mayoría de las redes. Las ventajas son: esperanza de vida, resistencia a la corrosión, flexibilidad, facilidad de instalación y menor riesgo de fugas (si se instala correctamente).

A medida que la aplicación de los sistemas de tuberías de polietileno y la electrofusión ha ido aumentando en los últimos 30 años, la tecnología y los conocimientos han ido en consonancia. El mercado de los acopladores de electrofusión es muy amplio y casi todos los fabricantes presentan sutiles diferencias en cuanto a diseño, instalación y dimensiones.

Como industria, ahora comprendemos plenamente la importancia del proceso de instalación tanto para la fusión a tope como para la electrofusión en sistemas de tuberías de polietileno.

A lo largo del desarrollo y crecimiento del mercado de la fusión a tope y la electrofusión, Hy-Ram ha estado estrechamente implicada, innovando el utillaje pertinente para garantizar que el operario tenga acceso al equipo adecuado para completar una instalación de calidad.

En el caso de la electrofusión, debemos tener en cuenta lo siguiente para lograr una soldadura satisfactoria:

  • Contaminación – La superficie del tubo de polietileno debe estar limpia y libre de cualquier sustancia que pueda afectar a la soldadura, es decir, agua, suciedad, grasa. Algunos propietarios de activos promueven el uso de paños de soldadura por electrofusión en la tubería para este aspecto del proceso. Los acopladores de electrofusión también deben guardarse en sus bolsas selladas hasta el momento de su uso. También se recomienda controlar la atmósfera local, a menudo con el uso de un refugio o carpa de soldadura.
  • Preparación de la superficie – La superficie del tubo de polietileno debe rasparse o pelarse de manera uniforme y completa para eliminar la capa oxidada que se produce durante y después del proceso de fabricación. En general, se entiende que la eliminación de esta capa oxidada mejora la difusión molecular a través de la interfaz de soldadura y, por lo tanto, proporciona una soldadura más homogénea.
  • Sujeción, alineación y redondeo – Todas las soldaduras por electrofusión deben completarse con herramientas adecuadas y apropiadas para redondearlas (si es necesario), alinearlas y, a veces, ofrecer carga, en el caso de accesorios de unión en T superior o derivación.

¿Sabe cómo afecta lo anterior a las instalaciones de electrofusión del Reino Unido?

Consulte el siguiente análisis de fallos:

  • 29% Relacionados con el scraping (el scraping no se realiza o se realiza de forma inadecuada)
  • 29% Contaminación (barro, agua, aceite, restos de soldadura, etc.)
  • 31% Desalineación (exclusión o aplicación incorrecta de la abrazadera)
  • 11% – Otras causas como múltiples intentos de soldadura realizados en el mismo accesorio y defectos de material.

Datos recopilados durante un periodo de 10 años, procedentes de instalaciones de electrofusión del Reino Unido.

¿Cómo puede ayudar Hy-Ram?

Hy-Ram es un fabricante británico de herramientas de electrofusión para todas las aplicaciones de 16 mm a 710 mm+.

Gracias a décadas de desarrollo, pruebas y distribución mundial, disponemos de una amplia cartera de productos para ayudar a nuestros clientes a garantizar la calidad de las instalaciones de electrofusión.

Consulte los detalles a continuación:

1. Contaminación

Para eliminar la contaminación de las tuberías de polietileno, Hy-Ram ofrece toallitas de soldadura (isopropílico) en distintas concentraciones según convenga.

https://www.hy-ram.co.uk/product/alcohol-wipes/

Debe consultarse con el propietario del activo para obtener su aprobación, antes de utilizarlo, ya que no todas las redes admiten su uso y prefieren otros métodos.

Los refugios de soldadura suelen ser aconsejables o, en algunos casos, obligatorios en algunas redes o proyectos. Ofrecen protección frente a las condiciones meteorológicas adversas, las fluctuaciones de temperatura y el impacto del polvo, la suciedad y otras formas de riesgo de contaminación en la calidad general de la soldadura por electrofusión.

https://www.hy-ram.co.uk/product/welding-shelter/

2. Preparación de la superficie

Para preparar correctamente la superficie del tubo de polietileno de forma uniforme y completa, Hy-Ram fabrica y distribuye rascadores mecánicos o peladores, como se conocen en algunos mercados.

https://www.hy-ram.co.uk/product_category/pipe-scrapers/

Su uso es obligatorio en algunas redes y, de hecho, lo son en el sector del agua del Reino Unido, según la norma WIS 4-32-08, 2016.

“Se utilizarán rascadores mecánicos de extremos de tubos (por ejemplo, rascadores giratorios) cuando se preparen los extremos de los tubos para la unión por encaje por electrofusión”.

“La herramienta eliminará una capa de 0,2 mm a 0,4 mm de espesor de la superficie exterior del tubo”.

Para el sector del gas del Reino Unido, GIS/PL2-5:2018 establece:

“La superficie de la tubería se eliminará hasta una profundidad comprendida entre 0,05 mm y 0,1 mm para diámetros de tubería inferiores a 63 mm y entre 0,05 mm y 0,2 mm para diámetros de tubería iguales o superiores a 63 mm”.

Existen especificaciones similares en otras regiones del mundo, ya que la industria ha reconocido el valor de una herramienta adecuada.

Normalmente, los mercados se han centrado en la preparación de los extremos de los tubos, con el uso de rascadores mecánicos, como nuestros PrepMaster Mono https://www.hy-ram.co.uk/product/prepmaster-mono/ y PrepMaster Multi https://www.hy-ram.co.uk/product/prepmaster-multi/.

Hace poco nos planteamos el reto de ofrecer una solución de raspado mecánico similar para la parte central de las tuberías, que permitiera una preparación óptima de la superficie de la tubería antes de soldar los accesorios de unión en T superior y de unión en derivación. Tras completar un importante programa de desarrollo, ahora suministramos y damos soporte a instalaciones mejoradas en muchas áreas del sector, incluidas redes que han sido testigos de fallos en este tipo de soldaduras por electrofusión y ven el valor de un proceso uniforme y repetible de preparación de superficies.

La gama de productos PatchMaster se ofrece como unidades dedicadas de un solo uso o como unidades múltiples que admiten aplicaciones de varios tamaños de tubería en una sola unidad.

Para más información sobre estos productos, visite https://www.hy-ram.co.uk/product/patchmaster-mono/ o https://www.hy-ram.co.uk/product/patchmaster-multi/.

3. Sujeción, alineación y redondeo

Para apoyar correctamente el proceso de soldadura con un ajuste, sujeción y alineación correctos, Hy-Ram fabrica y distribuye una amplia gama de opciones que cubren diferentes estilos y aplicaciones.

https://www.hy-ram.co.uk/electrofusion/

Su uso es obligatorio en algunas redes y, de hecho, lo es en el sector del agua del Reino Unido, según lo siguiente
WIS 4-32-08, 2016.

Las abrazaderas de redondeo de tubos se utilizarán para corregir los extremos de los tubos “fuera de redondo” (ya sea en forma de barra o de rollo) para permitir su inserción en las tomas de electrofusión redondas. Además, se utilizarán abrazaderas de alineación para sujetar los extremos de los tubos en el accesorio y garantizar que los tubos se mantengan en una posición fija sin movimiento durante los periodos de fusión y enfriamiento. Las abrazaderas de redondeo y alineación de los tubos serán de construcción robusta”.

Para el sector del gas del Reino Unido, GIS/PL2-5:2018 establece:

“Las abrazaderas de sujeción son necesarias para unir accesorios a tuberías en línea y tuberías a 45° y 90° entre sí”.

“Las abrazaderas de redondeo serán adecuadas para su uso con tuberías conformes con GIS/PL2-2 y GIS/PL2-8, para ayudar en el montaje de accesorios de electrofusión conformes con GIS/PL2-4”.

Una vez más, muchas regiones del mundo han madurado a lo largo de décadas de instalación de tuberías de polietileno y, por lo tanto, exigen el uso de abrazaderas de redondeo, alineación y posicionamiento, incluidas las abrazaderas de carga superior para tes superiores de electrofusión.

Hy-Ram puede ofrecer una amplia gama de equipos en esta área del mercado, ya que somos conscientes de que existen diversos retos en este campo, por lo que a veces pueden ser necesarias diferentes soluciones para adaptarse.

Normalmente, nuestra gama abarca tubos de 16 mm a 710 mm, pero si tiene necesidades distintas, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

A continuación podemos ver algunas soluciones diferentes:

Pinzas manuales de reenvío (16 – 400 mm)

Pinzas hidráulicas de reenvío (400 – 710 mm)

Pinzas manuales de alineación (16 – 315 mm)

Pinzas de posicionamiento manual (63 – 500 mm)

Mordazas hidráulicas de alineación (400 – 710 mm)

Electrofusión Roscado Sujeción de caballete (63-500mm)

El desarrollo y avance del mercado mundial de tubos de polietileno ha sido en muchos sentidos una gran historia de éxito, con una increíble cantidad de ingenio, trabajo duro e innovación por parte de muchas organizaciones e individuos.

En Hy-Ram estamos muy orgullosos de haber participado en este proceso, colaborando con propietarios de activos, contratistas y organismos reguladores del sector para desarrollar un conjunto de herramientas que respalden los esfuerzos y el deseo de realizar instalaciones conformes y técnicamente correctas.

Si tiene algún comentario, recuerdo o consulta sobre cualquiera de los puntos anteriores, no dude en ponerse en contacto con nosotros a través de nuestro sitio web https://www.hy-ram.co.uk/, el correo electrónico enquiries@hyram.com o el teléfono +441623 422982.

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