Mostrando las entradas con la etiqueta enrollado de filamentos. Mostrar todas las entradas
Mostrando las entradas con la etiqueta enrollado de filamentos. Mostrar todas las entradas

16 de abril de 2013

El mercado de tuberías y postes de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

El auge de la agroindustria y el gas natural ha impulsado el consumo de tubería de PRFV. Las importaciones en el 2012 fueron de un poco menos de 3,000 TM con un valor aproximado de $ 7.3 millones.

Hay diferentes tipos y tamaños de tubería de PRFV, pero en términos generales, los diámetros mas usados fluctúan entre 700 y 1500 mm.


Las propiedades de la tubería también dependen de la relación de adición de materias primas, la cual puede incluir arena de sílice en porcentaje considerable (hasta 50 % en peso) de acuerdo al desempeño requerido.
Las tuberías se usan para manejo de fluidos por:
  • Gravedad
  • Media y alta presión 
  • Aplicación sobre y bajo la superficie
El uso mas popular es el transporte y la distribución de agua, plantas de desalinización, sistemas de enfriamiento en plantas industriales, proyectos de irrigación y cloacas.

Las tuberías de PRFV se fabrican para resistir presiones de hasta 50 bars dependiendo del tipo de tubo y de unión, en longitudes de hasta 12 metros.
Las tuberías se pueden producir con campana y espiga o con extremos lisos para ser laminadas o conectadas usando bridas de fibra de vidrio.
Adicionalmente, las tuberías de PRFV se pueden producir con extremos ahusados para juntas pegadas y con juntas roscadas para lineas de petroleo y gas.
La máxima temperatura de diseño depende del tipo de resina usada: para sistemas de poliéster esta puede alcanzar 85°C, para aplicaciones normales de sistema epóxico, esta puede alcanzar 110°C, temperaturas mayores se pueden obtener usando un sistema especial epóxico y una selección apropiada del programa de curado.

Las tuberías de PRFV son compatibles con las tuberías de acero. Todos los tipos de conexiones están disponibles, tales como codos, tes, reducciones, bridas y otras conexiones.

No existe fabricación local de estas tuberías actualmente, los principales proveedores están en Ecuador, Colombia y Argentina. Los principales usuarios de estas tuberías son las empresas que tienen tierras agrícolas en las irrigaciones costeras, entre ellos Odebrecht y Gloria en Olmos. También las empresas que se dedican al tendido de tuberías para gas natural a media o alta presión.

Por otro lado la construcción ha originado un mayor uso de postes de PRFV y solo en el año 2012 se ha importado alrededor de 315 TM con un valor cerca a los$ 1.8 millones.

Son ideales para:
  • Zonas costeras, playas, áreas de contención y descarga donde la corrosión es la principal preocupación.
  • Industrias químicas y petroquímicas
  • Instalaciones costa adentro o costa afuera
  • Iluminación de carreteras, semáforos  señalización de caminos, iluminación de pistas de aterrizaje, mástiles.

Características
  • Lo mejor para todo tipo de condiciones atmosféricas
  • Completamente anticorrosivo
  • No necesita mantenimiento Larga duración
  • Aislante eléctrico
  • No necesita juntas, construcción de una sola pieza hasta 13 metros
  • Liviano, bajo costo de manipulación
  • Estable a UV
  • Disponible en diferentes colores
  • Transparente al radar
  • Alta resistencia
  • Fácil instalación
El año pasado se instalaron 104 postes de iluminación de PRFV en las áreas de parqueo y acceso a La Herradura.

Tanto las tuberías como los postes se fabrican por el proceso de enrollado de filamentos, de allí que sería interesante estudiar con un poco mas detalle la posibilidad de fabricarlos localmente.

Un análisis rápido de rentabilidad indica que, debido al porcentaje de arena incluido, los costos de producción de las tuberías son relativamente bajos y por tanto las ganancias podrían ser atractivas.

En caso de querer profundizar en el aspecto técnico, les recomiendo entrar en el enlace siguiente:
http://plaen.blogspot.com/2013/02/enrollado-de-filamentos-filament-winding.html

Si esta breve introducción, los impulsa a investigar mas profundamente la posibilidad de invertir, podemos ayudarlos con el estudio de mercado y el proyecto de pre factibilidad.

26 de febrero de 2013

Enrollado de Filamentos (Filament Winding)

El enrollado de filamentos es una técnica de fabricación para manufacturar materiales compuestos. El proceso involucra enrollar filamentos sobre un molde macho o mandril. Los filamentos mas comunes son carbono o fibra de vidrio y son recubiertos con resinas sintéticas conforme se van enrollando.
Una vez que la resina ha curado, se saca el mandril, dejando el producto final hueco.


El enrollado de filamentos es muy adecuado para la automatización, donde la tensión sobre los filamentos puede ser estrictamente controlada. Los filamentos que son aplicados con alta tensión resultan en un producto final con resistencia mas alta.
Los productos actualmente fabricados con esta técnica abarcan tuberías, postes, contenedores bajo presión, elementos de marina y aeronáutica.
Existen varias tecnologías de enrollado de filamentos, entre ellas la continua y la discontinua.

Enrollado Continuo
El laminado de fibra de vidrio se aplica sobre el mandril en movimiento con el siguiente procedimiento: primero una película antiadherente, por ejemplo de poliéster, se enrolla sobre el mandril, seguido de un velo de fibra de vidrio C, ambos apoyados por rebobinadores apropiados.


La mecha de vidrio junto con vidrio cortado, agregado de arena y resina de poliéster, se aplican simultáneamente en posiciones predeterminadas. De acuerdo a las especificaciones de diseño. Finalmente se aplica una capa de velo superficial.


De acuerdo al esquema del proceso, la capa interna proporciona la resistencia química requerida, mientras que la capa aplicada sobre la capa del forro representa la capa externa de resistencia mecánica. Las capas de la tubería se pueden hacer fácilmente cumpliendo el diseño apropiado controlando la cantidad y secuencia de los varios materiales aplicados.

Enrollado discontinuo
Este proceso fabrica tubería PRFV en longitudes estándar (generalmente 12 m) sobre un mandril rotativo. Mediante el ajuste de las velocidades relativas de la rotación del mandril y el movimiento del cabezal de distribución de la fibra de vidrio, se puede formar tubería reforzada helicoidalmente. Las propiedades de la tubería también dependen de la relación de adición de materias primas, la cual puede incluir arena de sílice en porcentaje considerable (hasta 50 %)de acuerdo al desempeño requerido.


Las principales características de este proceso son las siguientes:
  • Junta de campana y espiga
  • Extremos de campana y espiga, monolíticos con la pared de la tubería que se pueden obtener mediante el cambio de las características de los diferentes ángulos axial y radial.
Las tuberías fabricadas por enrollado discontinuo de filamentos se usa para:
  • Gravedad
  • Media y alta presión 
  • Aplicación sobre y bajo la superficie
Fuente: VEM Spa

Tuberia de plástico reforzada con fibra de vidrio

Tuberia de PRFV / ERFV

Las tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio, representan la solución ideal para el transporte de cualquier tipo de agua, productos químicos, afluente y desagües, debido a que combinan las ventajas de resistencia a la corrosión, típica de los plásticos, con una resistencia mecánica que puede ser comparado con el acero.

Los tubos de PRFV se desarrollaron en respuesta a las difíciles condiciones de las instalaciones químicas que requieren productos que puedan soportar los productos químicos corrosivos, altas temperaturas, lavados constantes e impactos múltiples.

Diseñados para soportar las duras condiciones ambientales que se encuentran en la industria de petróleo y gas, los productos de PRFV son la solución ideal para producción basada en alta mar y en tierra. Las características clave tales como la resistencia a la corrosión y al deslizamiento, resistencia a la llama, absorción de impacto, no-conductividad, altas propiedades de resistencia -a-peso y bajo mantenimiento hacen que estos productos ideales para todo tipo de instalaciones de petróleo y gas.

Las ventajas de los tubos de PRFV vs materiales tradicionales pueden resumirse como sigue:
  • El peso ligero (1/10 de los tubos de concreto, ¼ de los tubos de acero).
  • Facilidad de trabajo del material en el sitio con el uso de herramientas simples.
  • Más fácil montaje e instalación.
  • Tubos más largos que los hechos con otros materiales, no es necesario soldar y menos piezas de unión por tanto menos costo y más fácil instalación.
  • Impermeabilidad absoluta de tuberías.
  • Suavidad de la pared interna, minimiza la caída de presion y evita la formación de depósitos.
  • Mayor tasa de transporte.
  • Mejor desempeño hidráulico que el acero, hierro dúctil y concreto
  • Mayor resistencia a la corrosión. No se necesita protecciones, tales como revestimiento, pintura o cátodo.
  • Menor costo y mejor mantenimiento.
  • Baja conductividad térmica w, reduce los problemas de condensación y la corrosión de humedad consecutiva.
  • El coeficiente de flujo Hazen Williams es de 150, debido a las bajas pérdidas de fricción;
  • Se requiere menor energía de bombeo en comparación con tubos de acero y concreto y se pueden asegurar las mismas tasas de flujo con diámetros más pequeños.
Tecnología PRFV 
La filosofía de diseño de los tubos de PRFV es proporcionar productos con propiedades adecuadas y el margen requerido de seguridad que permita la tubería a trabajar satisfactoria después de un período prolongado de operación (50 años) en las condiciones típicas de servicio.

Utilizando el proceso continuo avance de mandril, que representa el estado de la técnica en la producción de tubos de GRP, un laminado muy comprimido se crea que maximiza la contribución de las tres materias primas básicas, a saber, fibras de vidrio, resina y arena.

El equipo de mandril de avance continuo tiene la capacidad de aplicar un revestimiento interior de resina especial para aplicaciones muy corrosivos, mientras que utiliiza una resina de tipo estándar para la parte estructural y exterior del laminado.

Durante el proceso, otros materiales tales como un velo de vidrio o de un velo de poliéster se pueden usar para mejorar la resistencia a la abrasión, química y el acabado de la tubería.

Revestimiento o Forro
Este está en contacto directo con el fluido transportado y garantiza la máxima resistencia al ataque químico del propio fluido. Además, el revestimiento presenta una superficie interna particularmente lisa, sin defectos, grietas o zonas delaminadas. El revestimiento se compone de un velo de vidrio impregnado con una resina y una cinta de malla de vidrio y se produce en dos pasos (forro interior y el forro exterior)

Capa resistente mecánica
Su función es hacer que la pared de la tubería sea resistente a los esfuerzos debidos a las condiciones de diseño (tensiones debidas a la presión interna y / o externa, resistencia a la flexión debido a las cargas externas, etc) y generada por las operaciones de transporte y colocación. El espesor del filamento depende entonces de las condiciones de diseño. La capa mecánica se compone de una trenza de filamento de vidrio continuo impregnado de resina.

Capa de gel o capa externa
Tiene un espesor de aproximadamente 0,2 mm y consta de resina pura sin refuerzo de vidrio. Garantiza la impregnación completa de las fibras periféricas, haciendo de este modo la superficie externa de la tubería completamente libre de fibras que sobresalen y bien acabada. El inhibidor de rayos ultravioleta se añade siempre a la capa externa, para prevenir los efectos casi insignificantes del medio ambiente.

Diámetros y clases
Los tubos de PRFV fabricados utilizando mandril de avance continuo se fabrican en diámetros que van desde 100 mm hasta 4000 mm. Cualquier diámetro nominal puede ser fabricado.
Clases nominales de presión son 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32 bar
Clases de presión intermedia o superior se consideran a petición o en función de las condiciones de diseño
Las tuberías también se clasifican de acuerdo a la rigidez específica del tubo. Clases específicas de rigidez de la tubería son 1250, 2500, 5000 y 10000 Pa.
La tubería de clases de rigidez específicas Intermedias o superiores están disponibles a solicitud o en función de las condiciones de diseño.

Tecnología ERFV 
Los tubos ERFV o Epoxicos Reforzados con Fibra de Vidrio son una alternativa válida a los tubos de acero al carbono especialmente para ambientes corrosivos, agresivos y normales.

La tecnología de tubo ERFV se basa en el proceso discontinuo de enrollado de Filamentos utilizando fibra de vidrio de alta resistencia (E-vidrio) y resina epoxi curada con amina como material de base. Máquinas de control numérico fabrican el producto en un mandril de acuerdo con el proceso de enrollado de filamentos de sección transversal. Las fibras de vidrio continuas se enrollan helicoidalmente en ángulos predeterminados y se unen con la resina epoxica.

La tubería ERFV ligera y fácil de manejar e instalar tiene una superficie interna lisa que reduce la fricción y permite una alta capacidad de flujo en el tubo. La baja conductividad térmica de los tubos de ERFV en comparación con el acero (sólo el uno por ciento de los valores del acero), minimiza el costo del aislamiento y la pérdida de calor. Otra ventaja importante de las tuberías ERFV es que una vez instaladas ellas son virtualmente libre de mantenimiento.

Los tubos ERFV son adecuados para ambientes donde se requiere la resistencia a la corrosión a precios competitivos.

Los tubos ERFV ofrecen una combinación única de alta resistencia mecánica, térmica y química que se obtiene por la selección de componentes de alto rendimiento y un diseño adecuado de la estructura. El revestimiento interior, que está hecho por una capa rica en resina reforzada con vidrio C o velo sintético, garantiza la estanqueidad al agua del tubo, su resistencia química y a la temperatura. La capa resistente mecánica se compone de capas sucesivas de mecha de vidrio pretensada impregnadas con resina epóxica y orientadas con un ángulo preciso y predeterminado seleccionado con el fin de lograr las propiedades requeridas. El sistema de resina y endurecedor se seleccionan considerando la combinación de las propiedades requeridas del producto final. El refuerzo de vidrio en forma de mecha continua se elige en base de su compatibilidad con la resina epóxica. Esta se aplica sobre el mandril giratorio siguiendo el patrón de enrollado anillado (radial) combinado con un patrón de enrollado helicoidal en un ángulo comprendido entre 45 ° a 90 °.

Cinta de vidrio o refuerzos unidireccionales se pueden utilizar para obtener refuerzo local. Un revestimiento de resina externa reforzada con un velo sintético añade un acabado a la tubería. Si el clima es un problema se añade un inhibidor de rayos UV al revestimiento.

Los tubos ERFV se fabrican generalmente con una articulación integral, lo que significa que la conexión (para la unión, cierre, o empernado) se produce simultáneamente con el cuerpo del tubo por enrollamiento sobre un molde metálico especialmente diseñado fijado en un extremo del mandril. Los tubos están enrollados sobre mandriles de acero mecanizadas con precisión, el mandril se extrae sólo cuando la tubería se cura.

Ventajas
  • Amplia gama de diámetros de 1 "(25mm) hasta e incluyendo 48" (1200 mm).
  • Las longitudes estándar de 19,5 pies (6 m) y 39,3 pies (12 m).
  • Sistemas de unión por adhesivo, campana / espiga ajustada, laminación y bridas.
  • Libre de corrosión en la mayoría de los entornos
  • Larga vida útil (50 años) + cero mantenimiento = bajo costo del ciclo de vida.
  • Resistencia UV - puede ser instalado de forma segura en exteriores.
  • Están disponibles tubos y los accesorios conductivos.
  • Montaje rápido, bajo costo debido a su peso ligero y simples técnicas de unión.
  • Se necesita un soporte mas liviano para los sistemas de superficie o exteriores.
Fuente: VEM SpA - Italia