Material de titan: El fabricante de bombas crea un sala limpia especialmente para procesos de soldadura sensibles

El paquete de inyección química para la dosificación de solución de hipoclorito de sodio fue entregado por LEWA NIKKISO Middle East en la Isla Zirku en los Emiratos Árabes Unidos. Formaba parte de un pedido que incluía un total de 13 paquetes de inyección. (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

El tanque de hipoclorito de sodio de dos compartimentos fue fabricado en plástico reforzado con fibra de vidrio (FRP). Todas las demás partes en contacto con el medio fueron hechas de titanio resistente a la corrosión. Este material es especialmente adecuado para el medio de transporte a la temperatura de diseño de 85 °C. (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

El material utilizado para las tuberías es titanio (Grado 2); en total, se han instalado 58 metros de tubería con diámetros desde ½ hasta 2 pulgadas. Se completaron 339 uniones soldadas. Para cumplir con los estrictos requisitos de calidad en las uniones de soldadura, LEWA NIKKISO Middle East construyó su propia sala limpia. (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Durante la soldadura, un soldador auxiliar sostuvo el difusor de protección, asegurando una cobertura óptima de las zonas afectadas por el calor con gas argón puro. (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Mediante la práctica paciente y el ajuste fino de los parámetros de soldadura en las primeras etapas, los soldadores lograron una proporción extraordinariamente alta de uniones de soldadura perfectas (98,82 %). (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE) / Como resultado de practicar con paciencia y ajustar cuidadosamente los parámetros de soldadura en las primeras etapas, los soldadores alcanzaron una proporción excepcionalmente alta de juntas de soldadura sin defectos (98,82 %). (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

«El soldado de titanio difiere claramente del soldado de otros materiales», explica Senthil Nathan, jefe de proyecto en LEWA NIKKISO Middle East. «Durante el proceso de soldadura, el material es extremadamente sensible a las condiciones del entorno, en particular a la temperatura y la limpieza. Además, la atmósfera de gas protector alrededor del punto de soldadura es muy específica y requiere una atención constante para obtener un resultado satisfactorio.» (Fuente: LEWA NIKKISO Middle East FZE)

Sylvain Latuilerie, Director General de LEWA NIKKISO Middle East, sobre el desafío del «Paquete de Titanio» y el mercado en crecimiento de los Paquetes de Inyección Química en Oriente Medio. / Sylvain Latuilerie, Director General de LEWA NIKKISO Middle East, sobre el desafío del paquete de titanio y el mercado en crecimiento de los paquetes de inyección química en Oriente Medio.

En junio de 2016, el operador de una planta de recuperación de azufre en los Emiratos Árabes Unidos solicitó 13 paquetes de inyección química a los expertos de LEWA NIKKISO Middle East. Uno de estos paquetes representó un desafío especial: estaba diseñado para bombear una solución de hipoclorito de sodio a una temperatura de 85 °C, por lo que debido a su alta corrosividad, las piezas en contacto con el medio debían estar fabricadas con el resistente material titanio. Basándose en las estrictas especificaciones del cliente, la filial de LEWA GmbH en Alemania decidió construir una sala limpia climatizada de 45 m² para crear un entorno adecuado para la soldadura de titanio. Todos los parámetros relevantes de soldadura, como corriente, flujo de gas y temperatura, fueron revisados conjuntamente por ingenieros de soldadura internos y soldadores contratados, y ajustados a los requisitos. El cliente quería garantizar la calidad y durabilidad de todas las uniones soldadas. Esto se logró mediante el requisito adicional de realizar una inspección visual minuciosa tras la finalización de cada unión. Se prestó especial atención a evitar posibles contaminaciones superficiales en las zonas afectadas por el calor. El 98,82 por ciento de todas las conexiones soldadas superó las estrictas inspecciones visuales y por rayos X. El paquete de inyección química de titanio fue aprobado con éxito y entregado en enero de 2019.

El paquete de inyección química diseñado y construido para el transporte de solución de hipoclorito de sodio (NaClO) fue entregado por LEWA NIKKISO Middle East en la Isla Zirku, en los Emiratos Árabes Unidos. Formaba parte de un pedido que incluía un total de 13 paquetes de inyección. El tanque de NaClO de doble cámara fue fabricado en plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Todas las demás piezas en contacto con el medio estaban hechas de titanio resistente a la corrosión. Este material es especialmente adecuado para la temperatura de diseño de 85 °C. Además de dos bombas dosificadoras de NaClO conformes a API 675, la planta está completamente equipada con válvulas de titanio, filtros y un conjunto completo de instrumentos.

Las bombas son bombas de membrana dosificadoras hidráulicamente articuladas del tipo Ecoflow LDC1 de LEWA. Debido a su construcción robusta y la durabilidad resultante, pueden usarse en condiciones exigentes y con fluidos difíciles. Además, las bombas son herméticas, garantizando un manejo seguro de fluidos peligrosos. “Para el proyecto en los Emiratos Árabes Unidos, fabricamos las partes en contacto con el fluido —como las cabezas de bomba y las tuberías— en titanio para aumentar aún más la resistencia de los componentes”, explica Senthil Nathan, gerente de proyecto en LEWA NIKKISO Middle East. El material para las tuberías es titanio de grado 2; en total, 58 metros de tubería con diámetros de ½ a 2 pulgadas. Se completaron 339 conexiones soldadas.

Altas exigencias del cliente para componentes de titanio

La mayor dificultad en este proyecto fue la fabricación del sistema de tuberías en titanio. “Soldar titanio difiere notablemente de soldar otros materiales”, explica Nathan. “Durante el proceso de soldadura, el material es extremadamente sensible a las condiciones ambientales, especialmente a la temperatura y la limpieza. Además, la atmósfera de gas protector alrededor del punto de soldadura debe ser muy específica y requiere atención constante para obtener un resultado satisfactorio.” Sin embargo, el fabricante alemán de bombas y sistemas, LEWA, ya había adquirido experiencia en el manejo del titanio en proyectos anteriores. En 2015, LEWA fabricó bombas y sistemas de tuberías en titanio para el mayor paquete de inyección química en la historia de la empresa, que se utilizó en una unidad flotante de producción y almacenamiento (FPSO). “Para el proyecto de la planta de recuperación de azufre, aprovechamos esa experiencia y añadimos la fabricación de tuberías de titanio a nuestro portafolio de competencias”, comenta Nathan.

El cliente solicitó un sistema adecuado para la aplicación de hipoclorito de sodio, lo que implicó requisitos muy elevados en la fabricación de los componentes. “Todos los procesos de soldadura en titanio debían realizarse en una sala de soldadura separada, con climatización especial”, indica Nishar Parakkunnath, director de producción en LEWA NIKKISO Middle East. “Las superficies a soldar debían tener una temperatura de al menos 15 °C y no más de 90 °C. Después de soldar, pero antes de cualquier limpieza, todas las juntas debían inspeccionarse visualmente.” La inspección se centró especialmente en las zonas afectadas por el calor y en la posible contaminación superficial de la unión soldada. “El cliente, basándose en experiencias previas con otros fabricantes, estableció criterios de aceptación muy estrictos respecto al color de la soldadura durante el proceso”, explica Venkatesh Chidambaram, gerente de control de calidad en LEWA NIKKISO Middle East. “Por ello, las juntas debían estar de un color plateado limpio antes de cepillarlas.”

Adaptación exhaustiva de la producción al material exigente

Para cumplir con los requisitos, LEWA NIKKISO Middle East construyó en su planta en los Emiratos Árabes Unidos una sala limpia propia de 45 m². Además, adquirió equipos y accesorios especiales para soldar titanio. “Luego, ajustamos los parámetros de soldadura por arco con gas inerte de tungsteno (GTAW) —como la energía de entrada, la velocidad de soldadura, el flujo de gas para protección, retención y post-aire, así como las temperaturas de precalentamiento y de mantenimiento— hasta obtener el resultado deseado”, explica Parakkunnath. “Estos parámetros incluían la cantidad de energía, la velocidad de soldadura, el flujo de gas para protección, retención y post-aire, además de las temperaturas de precalentamiento y de mantenimiento.”

Los soldadores prestaron especial atención a la protección del gas alrededor de la unión. Sin medidas de precaución, el titanio puede oxidarse inmediatamente en contacto con la atmósfera. “Este tipo de contaminación puede reducir potencialmente la vida útil de la soldadura y del material base. Nuestro cliente quería evitarlo mediante requisitos estrictos”, comenta Chidambaram. Por ello, era fundamental proteger adecuadamente la zona de soldadura manteniendo de forma constante la protección de gas, enfriando las superficies metálicas y evitando la entrada de oxígeno.

Resultado de soldadura de alta calidad

Los resultados de estas pruebas de soldadura fueron supervisados por el equipo de soldadura y los inspectores de calidad. Con base en estas pruebas, LEWA NIKKISO Middle East desarrolló criterios de mejora para alcanzar la calidad requerida en las soldaduras. La empresa logró un porcentaje extraordinariamente alto de uniones sin defectos: 335 de 339 en el proyecto. “Tras realizar todas las inspecciones, la tasa de rechazo total fue solo del 1,18%”, afirma Chidambaram. “Este resultado fue reconocido y confirmado por nuestros clientes.” Los trabajos de soldadura en titanio se realizaron en un plazo de 30 días, y el paquete completo de inyección química fue entregado a principios de 2019. Se espera que el paquete esté en pleno funcionamiento en 2020.

Preguntas rápidas:

Sylvain Latuilerie, director general de LEWA NIKKISO Middle East, sobre el desafío del “Paquete de titanio” y el mercado en crecimiento de paquetes de inyección química en Oriente Medio.

Señor Latuilerie, LEWA NIKKISO Middle East es una filial 100% de LEWA GmbH en Alemania, especializada en el desarrollo y fabricación de paquetes de inyección química. ¿Cuántos paquetes de inyección produce actualmente en su planta en los Emiratos Árabes Unidos?

“Actualmente, entregamos entre 150 y 200 paquetes al año, fabricados con diversos materiales como PVC-C y PVDF, acero al carbono, acero inoxidable, superduplex, Inconel, Hastelloy y titanio. Para todos estos materiales, hemos desarrollado nuestras propias calificaciones y procedimientos de soldadura, y estamos certificados según ASME U, U2 y R-Stamp. Aunque nuestras principales áreas de responsabilidad son Oriente Medio e India, también diseñamos y construimos paquetes para otras empresas del grupo LEWA, lo que nos brinda oportunidades excelentes una y otra vez.”

En 2016, recibió la solicitud para el paquete de titanio para la planta de recuperación de azufre. ¿Fue esa la primera solicitud de este tipo para su empresa? Si es así, ¿cómo decidió fabricar el paquete internamente?

“El grupo LEWA ya había acumulado experiencia con paquetes de titanio antes de 2016, trabajando con subcontratistas. Para nosotros, como especialistas en paquetes de inyección química, fue realmente la primera solicitud de este tipo. Primero analizamos el mercado local y buscamos empresas existentes que se dedicaran a soldar titanio. Tras varias auditorías fallidas, decidimos aceptar el desafío y realizar el proyecto internamente. Invertimos mucho tiempo en adquirir las competencias específicas relacionadas con el manejo del titanio; al final, la flexibilidad, profesionalismo y perseverancia de nuestro equipo nos llevaron al éxito. Entregamos un paquete que cumple con todos los requisitos y expectativas de nuestro cliente.”