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8/18/2019 Investigacion de Tuberias y Acoplamientos
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SISTEMAS Y MAQUINAS DE FLUIDOSInvestigación de tuberías
I CARACTERISTICAS GENERALES
1.1DEFINICIÓN:
Las tuberías son un sistema formado por tubos, que pueden ser de diferentes materiales, quecumplen la funcin de permitir el transporte de líquidos, !ases o slidos en suspensin "me#clas$ enforma eficiente, si!uiendo normas estandari#adas % cu%a seleccin se reali#a de acuerdo a lasnecesidades de traba&o que se 'a (a reali#ar.
1.) DIFE*ENCI+ EN*E -/0 -E*2+0
• Es de !ran importancia aclarar la diferencia que e3iste entre los t4rminos 5tubería6 % 5tubo6, pues com7nmente son confundidos.
• Las uberías corresponde al con&unto conformado por tubos normali#ados, los accesorios, las
'8l'ulas, etc9 encar!ados de transportar los !ases o líquidos que así lo necesitan.
• ientras que ubo es aquel producto tubular de seccin trans'ersal constante % de material deuso com7n.
1.; -E*2+0 IND-0*I+LE0
Las tuberías con destinacin industrial tienen una mu% amplia aplicacin, pues es por medio de ellasque se transportan todos lo fluidos "!ases, me#clas, líquidos, etc$ para optimi#ar % no limitar los
procesos industriales.
ienen como principal destino la industria de la construccin, la industria el4ctrica % lametalmec8nica. Dentro de la industria de la construccin, las tuberías son demandadas para la
elaboracin de estructuras firmes así como para cableado, 'entilacin, alcantarillado % conduccinde a!uas blancas % ne!ras.
1.< D+/0 C+*+CE*20IC/0:
=*E0IÓN N/IN+L
• La presin de dise>o no ser8 menor que la presin a las condiciones m8s se'eras de presin %temperatura coincidentes, e3terna o internamente, que se espere en operacin normal.
• La condicin m8s se'era de presin % temperatura coincidente, es aquella condicin que resulteen el ma%or espesor requerido % en la clasificacin "5ratin!6$ m8s alta de los componentes delsistema de tuberías.
E=E*+-*+ N/IN+L
RIARDO !ARIA RAMIRE"
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• Es la temperatura del metal que representa la condicin m8s se'era de presin % temperaturacoincidentes. Los requisitos para determinar la temperatura del material de dise>o para tuberíasson como si!ue:
• =ara componentes de tubería con aislamiento e3terno, la temperatura del material para dise>oser8 la m83ima temperatura de dise>o del fluido contenido.
• =ara componentes de tubería sin aislamiento e3terno % sin re'estimiento interno, con fluidos atemperaturas de ;)?F "@?C$ % ma%ores, la temperatura del material para dise>o ser8 la m83imatemperatura de dise>o del fluido reducida, se!7n los porcenta&es de la tabla.
• =ara temperaturas de fluidos menores de ;)?F "@?C$, la temperatura del material para el dise>o,ser8 la temperatura de dise>o del fluido contenido.
E0=E0/* N/IN+L
• Es el !rosor de la pared del tubo. El mínimo espesor de pared para cualquier tubo sometido a presin interna o e3terna es una funcin de:
• El esfuer#o permisible para el material del tubo
• =resin de dise>o
• Di8metro de dise>o del tubo
• Di8metro de la corrosin %Ao erosin
DIBE*/ N/IN+L
• Di8metro e3terior del tubo. Es la medida de un accesorio mediante el cual se identifica almismo % depende de las especificaciones t4cnicas e3i!idas.
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*E0I0ENCI+
• Es la capacidad de tensin en libras o en ilo!ramos que puede aportar un determinadoaccesorio en plena operati'idad.
+LE+CIÓN
• Es el material o con&unto de materiales del cual esta (ec(o un accesorio de tubería.
1. =*/CEDIIEN/ DEL DI0E/ DE -N 0I0E+ DE -E*2+0:
El dise>o de un sistema de tuberías consiste en el dise>o de sus tuberías, brida, empaquetaduras, '8l'ulas,accesorios, filtros, trampas de 'apor &untas de e3pansin.
a$ Establecimiento de las condiciones de dise>o inclu%endo presin, temperaturas % otrascondiciones, tales como la 'elocidad del 'iento, mo'imientos sísmicos, c(oques de fluido,!radientes t4rmicos % n7mero de ciclos de 'arias car!as.
b$ Determinacin del di8metro de la tubería, el cual depende fundamentalmente de las condicionesdel proceso, es decir, del caudal, la 'elocidad % la presin del fluido.
c$ 0eleccin de los materiales de la tubería con base en corrosin, fra!ili#acin % resistencia.
d$ 0eleccin de las clases de 5ratin!6 de bridas % '8l'ulas.
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e$ C8lculo del espesor mínimo de pared "0c(edule$ para las temperaturas % presiones de dise>o, demanera que la tubería sea capa# de soportar los esfuer#os tan!enciales producidos por la presindel fluido.
f$ Establecimiento de una confi!uracin aceptable de soportes para el sistema de tuberías.
!$ +n8lisis de esfuer#os por fle3ibilidad para 'erificar que los esfuer#os producidos en la tubería por los distintos tipos de car!a est4n dentro de los 'alores admisibles, a ob&eto de comprobar que las car!as sobre los equipos no sobrepasen los 'alores límites, satisfaciendo así los criteriosdel cdi!o a emplear.
0istema de una tubería
II MATERIALES DE TUBERIAS
).1 -E*I+0 E+LIC+0:
ENE/0:
• ubos de (ierro fundido
• uberías de acero.
• uberías de cobre.
• uberías de bronce.
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a$ -E*I+0 DE IE**/ F-NDID/
• 0e utili#a !eneralmente en el ser'icio de a!ua % desa!Ge, sobre todo cuando la tubería debeestar en contacto directo con la tierra.
• Las tuberías de (ierro fundido son lar!amente utili#ados para a!uas residuales.
ubería de (ierro fundido
En colectores de alcantarillado, este tipo de tubería se recomienda emplear:
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a$ Cuando la tubería sea instalada en un lu!ar de paso de 'e(ículos % con un recubrimientomínimo "tapada$.
b$ Cuando la tubería sea instalada a !randes profundidades por sobre los límites de resistencia deotros materiales.
c$ Cuando la tubería sea instalada en forma col!ada o aparente, donde pueden producirsedeformaciones importantes.
d$ Cuando e3iste la necesidad de atra'esar o pasar sobre ríos.
e$ Cuando e3iste la necesidad de pasar sobre 'anos de puentes donde la 'ibracin afectaría a otrotipo de materiales.
f$ Cuando la pendiente del colector es superior a 1 H.
La principal des'enta&a que se puede mencionar de los tubos de (ierro fundido es la abrasin, principalmente en tuberías de impulsin.
=ara la utili#acin en redes de alcantarillado, los tubos, deben ser prote!idos contra la corrosininterna % e3terna mediante por lo menos, un re'estimiento de cemento. odernamente, talesre'estimientos son e&ecutados empleando materiales 'inílicos, resinas ep3icas % ceras micro
cristali#adas.
b$ -E*I+0 DE +CE*/:
• 0u uso com7n es en el transporte de a!ua, 'apores, aceites, combustibles % !ases.
• 0e utili#a para altas temperaturas % presiones.
• Las tuberías con ma%or capacidad condu&eron al desarrollo de aceros con un ma%or límite defluencia.
El transporte de !as, petrleo % 8cidos requiere de un acero resistente a la corrosin.
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0e unen por uniones roscadas, soldadas % con brida.
c$ -E*2+0 DE C/*E:
• La ma%oría de las instalaciones modernas se (acen con tuberías de cobre, %a que es un materialli!ero, f8cil de manipular % que suelda con facilidad.
• +dem8s, sir'e para las conducciones tanto de a!ua fría como de a!ua caliente.
• E3isten b8sicamente dos tipos de tuberías de cobre:• ubos de cobre rí!ido: se presentan en forma de barras rectas de metros.
• ubos de cobre blando o recocido: se 'enden en rollos de @ metros. Es un material muc(o m8smoldeable.
Cobre
• Las tuberías de cobre se pueden doblar % cur'ar, % si se (ace correctamente se puede inclusoe'itar la instalacin de codos. La tubería se introduce en el interior de un muelle % con unasimple presin sobre 4l, el tubo de cobre se cur'ar8 sin deformarse ni aplastarse.
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• El cobre es un metal blando % por lo tanto f8cil de cortar. 0e puede usar una sierra para metales,aunque, para e'itar deformar la tubería % que el corte sea recto % limpio, es preferible usar uncorta tubos. Esta (erramienta posee unas ruedecillas que, una 'e# adaptadas al di8metro deltubo, permiten cortarlo sin esfuer#o % sin temor a (undirlo por la presin.
Cobre f8cil de cortar
d$ -E*I+0 DE */NCE
• 0on apropiadas para el suministro de a!ua.
•
0e debe unir con accesorios de cobre para e'itar corrosin !al'8nica.
• 0u costo es ele'ado comparado con los dem8s
).) -E*I+0 N/ E+LIC+0:
ENE/0:
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• uberías cer8micas
• uberías de (ormi!n % de (ormi!n armado
• uberías de poli4ster
• uberías de =C
• uberías de polietileno "=E$ % de polipropileno "==$
uberías no met8licas
a$ -E*I+0 CE*+IC+0
• Los tubos cer8micos son químicamente inertes lo!rando resistir los ataques químicos corrosi'osde las a!uas dom4sticas e industriales.
• =oseen una buena resistencia a la abrasin.
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• 0on lisas, con ba&os coeficientes de friccin, impermeables % poco atacables por 8cidos9 son sinembar!o las que m8s se deben controlar % comprobar debido a su fra!ilidad, permeabilidad por fisuras % por la dificultad de e&ecucin de sus &untas.
ubos de Cer8mica
b$ -E*I+0 DE /*IJ/N:
• Los tubos de (ormi!n, se fabrican en moldes met8licos, empleando (ormi!ones ricos endosificacin de cemento.
• Los tubos pueden ser de (ormi!n simple o de (ormi!n armado.
• Los tubos pueden ser de (ormi!n simple o de (ormi!n armado.
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• Las tuberías de (ormi!n armado deben lle'ar armaduras de refuer#o solamente cuando se tratade !randes di8metros.
• Este tipo de pueden alcan#ar un tama>o de di8metro inmenso.
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c$ -E*I+0 DE =/LIE0E*:
• 0e fabrican con resinas de poli4ster, refuer#os de fibra de 'idrio % car!as inertes "arenas,carbonato c8lcico, etc.$ con secciones de
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Características:
− ienen una !ran solide# % son mu% fle3ibles.
− 0on mu% resistentes a la corrosin "ideales para el transporte de salmuera$.
− ienen una !ran capacidad (idr8ulica.
− 0e fabrican con K metros de lon!itud.
− *esistentes a la corrosin electrolítica.
− No requieren proteccin catdica o de otro tipo.
− ienen un coeficiente de dilatacin t4rmica lineal mu% ba&o.
−
0e pueden cortar con facilidad en cualquier posicin.− 0on mu% impermeables debido a que se trata de un material mu% compacto.
− =ermite conducir a!uas con una amplia !amas de p.
− Los tubos manifiestan una !ran resistencia a la abrasin "ensa%os con lodos abrasi'os$.
− Jaranti#ados (asta temperaturas de ;? C para p entre 1 % 1@.
− *esistente a los ataques químicos.
− 0e pueden almacenar al aire libre sin problemas.
− 0on mu% caros.
d$ -E*I+0 DE =C:
• Este tipo de tuberías, !racias al !ran desarrollo tecnol!ico de la industria de pl8sticos % lafacilidad de manipulacin de todos los productos fabricados con 4ste material, (acen que en laactualidad ten!an !ran aceptacin para redes de alcantarillado, solamente en di8metros
peque>os de K % M %a que para di8metros ma%ores el costo es mu% alto.
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− 0on de poco peso "=eso específico 1.< !Acm;$. 0on inertes a la corrosin por a!uas % suelosa!resi'os.
− La superficie interior de los tubos puede considerarse (idr8ulicamente lisa.
− a&a probabilidad de obstrucciones.
− No fa'orecen el desarrollo de al!as ni (on!os.
uberías =C las m8s utili#adas
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ubería =C
e$ -E*2+0 DE =/LIEILEN/ "=E$ DE =/LI=*/=ILEN/ "==$:
• Este tipo de tuberías, se fabrican en forma an8lo!a al =..C., es decir, por e3trusin, aunque laconfi!uracin molecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de ba&adensidad " @,O; !Acm;$ o de alta densidad "P @,O< !Acm;$. Durante la instalacin, en lostendidos de las tuberías, deben tenerse en cuenta los esfuer#os que se producen por dilataciones
% retracciones.
• 0u utili#acin es recomendada en especial para lan#amientos submarinos %a que resisten elataque de microor!anismos que pueden producir perforaciones en la tubería.
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=olietileno
III ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TUBERÍAS
3.1 ACCESORIOS
Es el con&unto de pie#as moldeadas o mecani#adas que unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman las líneas estructurales de tuberías de una planta de proceso.
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BRIDAS
• 0on accesorios para conectar tuberías con equipos "bombas, intercambiadores de calor, calderas,tanques, etc.$ o accesorios "codos, '8l'ulas, etc.$.
•
Las 'enta&as de las uniones bridadas radica en el (ec(o de que permite el r8pido monta&e %desmonta&e a ob&eto de reali#ar reparaciones o mantenimiento.
Tipos Características !e Bri!as
• rida roscada. 0on bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura % se utili#an enlíneas con fluidos con temperaturas moderadas, ba&a presin % poca corrosin, no es adecuada
para ser'icios que impliquen fati!as t4rmicas.
• rida cie!a. Es una pie#a completamente slida sin orificio para fluido, % se une a las tuberíasmediante el uso de tornillos, se puede colocar con&untamente con otro tipo de brida de i!ualdi8metro, cara % resistencia.
ridas
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CODOS
0on accesorios de forma cur'a que se utili#an para cambiar la direccin del flu&o de las líneas tantos!rados como lo especifiquen los planos o dibu&os de tuberías.
Tipos !e Co!os
• Los codos est8ndar son aquellos que 'ienen listos para la preQfabricacin de pie#as de tuberías %que son fundidos en una sola pie#a "
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"T #
• 0on accesorios que se utili#an para efectuar fabricacin en líneas de tubería.
Tipos
• Di8metros i!uales o te de recta
• *eductora con dos orificios de i!ual di8metro % uno desi!ual.
Características
• Diámetro. Las tes e3isten en di8metros desde RSS (asta T)SS
• Espesor. Este factor depende del espesor del tubo o accesorio a la cual 'a instalada.
• Aleación. +cero al carbono, acero ino3idable, !al'ani#ado, etc.
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ubería
REDUCCI$N
• 0on accesorios de forma cnica que se utili#an para disminuir el 'olumen del fluido a tra'4s delas líneas de tuberías.
Tipos
• Est%&!ar co&c'&trica. 0e utili#a para disminuir el caudal del fluido aumentando su 'elocidad,manteniendo su e&e.
• Est%&!ar e(c'&trica. 0e utili#a para disminuir el caudal del fluido en la línea aumentando su'elocidad perdiendo su e&e.
Características
• Di8metro. aría desde RSS 3 ;AMSS.
• +leacin. +cero al carbono, acero al cromo, acero ino3idable, etc.
*educcin
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EM)A*UETADURAS
+ccesorio utili#ado para reali#ar sellados en &untas mecani#adas e3istentes en líneas de ser'icio o plantasen proceso.
Tipos
• Empaquetadura fle3italica. Este tipo de Empaquetadura es de metal.
• +nillos de acero. 0on las que se usan con brida que tienen ranuras para el empalme con el anillode acero
• Empaquetadura de asbesto.
• Empaquetaduras de !oma.
• Empaquetaduras !rafitadas
TA)ONES.
• 0on accesorios utili#ados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos en un momentodeterminado. a%ormente son utili#ados en líneas de di8metros menores.
Tipos
• 0e!7n su forma de instalacin pueden ser mac(o % (embra.
Características
• *esistencia. ienen una capacidad de resistencia de 1@ libras (asta O@@@ libras• Uunta. La ma%oría de las 'eces estos accesorios se instalan de forma enroscable, sin embar!o
por normas de se!uridad muc(as 'eces adem8s de las roscas suelen soldarse.
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I+ TECNOLOGIAS DE LAS TUBERIAS