Corazones: son usualmente usados para fundiciones de acero y algunas veces para fundiciones de hierro. Los procesos usados para el secado de corazones pueden ser el moldeo con arena verde, solo se usa cuando se requiere gran exactitud o mejor acabado.

Construcción de corazones: Un corazón es una pieza que se coloca en la cavidad de un olde, con el propósito de formar superficies internas en las piezas de fundición. Se pueden hacer de arena, yeso, metal o cerámica, dependiendo del uso que se les va a dar, e la forma del corazón y del costo que se desea obtener de los colados. Los corazones se hacen de arena, ya sea verde o seca:

Corazones de arena verde. Son formados por el modelo, y se hacen de la misma arena que el resto del molde.

Corazones de arena seca: son formados separadamente en una caja de corazones, y se insertan en el molde antes de cerrarlo y después de sacar el modelo.

El método manual para construir corazones consiste en llenar la caja de corazones con arena, que se comprime de la misma forma que en el moldeo manual: después se saca el corazón en dos mitades y después se pegan ambas.

Las maquinas para hacer corazones pueden ser pisonadoras o sopladoras.

Los corazones algunas veces requieren de una armadura de alambre para que no se rompan, la cual se coloca dentro de la caja ahogándose en la arena. Una vez homeados los corazones, se les pulen las salientes y se cepillan para quitar granos de arena sueltos.

Las mezclas de arena de corazón se principian con arena silícea seca limpia. Entre los diversos aglutinantes usados para la arena de corazón están la harina de maíz, dextrina, aceite de pescado, aceite de linaza crudo, y aceites comerciales.

Por último solo queda montar el corazón en las marcas que deja el modelo, cerrar el molde y colar.

Moldeo a máquina para alta producción. Cuando se requiere producir lotes grandes de piezas de fundición, se justifica el empleo de maquinas para el moldeo.

Otro tipo de maquinas para apisonar la arena, someten a la caja llena de arena a movimientos verticales relativamente amplios y lentos o de poca amplitud y mucha velocidad, de tal forma que la arena se comprima en el fondo contra el modelo.

Maquinas para la extracción del modelo de la caja: Su función consiste básicamente, en el levantamiento y volteado de la caja que contiene el modelo para su extracción. El modelo está integrado o unido a la placa base, que es el equivalente a la tanima en el moldeo a mano. Algunas maquinas para moldear, pueden efectuar a la vez, varias de las operaciones descritas; normalmente, para la preparación completa de un molde, se emplean dos maquinas distintas, una para la preparación de caja inferior y otra para la caja superior.

Fundición y vaciado:

Fundición. Para fundir un metal antes de vaciarlo, existen diferentes tipos de homos que se dividen en tres grupos: de combustible, convertidores y eléctricos.

1.-Homos de combustible: Los hay con el metal y el combustible en contacto y con el metal y combustible separados que son los siguientes:

Homo de crisol, Homo de reverbero, Homo convertidores, Homos oscilantes y giratorios, Homos eléctricos, Homos de arco, Homos de resistencia.

Homos de inducción se dividen en homos de frecuencia industrial con núcleo de hierro y homos de alta frecuencia sin núcleo magnético.

Baja frecuencia: La cámara de fusión consta de una sección principal y de un anillo delgado que envuelve a un núcleo de hierro excitado por una bobina, esto induce un voltaje en el metal contenido en el anillo, y como este se encuentra en cortocircuito, circula una fuerte corriente que libera calor por ley de Joule y funde el metal.

Alta frecuencia: Estos homos se basan en que al colocar un metal en un campo magnético de frecuencia y densidad altas, dicho metal se calienta por la rápida frecuencia.

Vaciado o colada: Para esta operación la caja puede estar en posición horizontal, inclinada o vertical. Tanto en el moldeo mecánico como en el manual, es posible colar un solo molde, o bien, agruparlos para ahorrar tiempo, espacio y cajas. Por lo general, el metal es transportado del homo al lugar de colada en crisoles.

Crisol de sifón, el cual evita que la escoria se vacié.

Durante la colada se debe mantener limpia la superficie del metal líquido, esto se logra utilizando un espumador, con el que se saca la capa de escoria. El espumador debe estar limpio, seco y precalentado antes de ser introducido al crisol para evitar la producción de chispas.

Limpiado de las piezas: La limpieza de las piezas fundidas se refiere a las operaciones de eliminación de arena pegada, bebederos y rebosaderos además adhesiones indeseables.

Eliminación de arena: Esta operación se hace generalmente después de haber quitado los bebederos y los rebosaderos, sin embargo, cuando se cortan estos con sierra o soplete, se puede facilitar la operación quitando la arena antes.

Limpieza en tambor: Este método consiste en introducir las piezas a limpiar a un desprendiéndose la arena y algunas rebabas; en algunas casos se agregan fragmentos de acero que facilitan la operación, también se puede combinar esta operación con la de limpieza por chorro.

Limpieza por chorro: Este método es el más rápido para quitar la arena y escamas; consiste en proyectar contra la pieza un chorro de partículas abrasivas.

La limpieza con arena se utiliza solo cuando se requiere obtener piezas con acabados grises u opacos. Si se necesitan superficies pulidas y totalmente limpias, se emplea granalla.

Moldeo en piso y en Fosa: La producción de grandes tuberías de fundición se puede realizar mediante la fundición en piso o en fosa.

Moldeo en piso: Este se puede efectuar en grandes cajas de moldeo colocadas sobre el piso o al descubierto. Para el último tipo de moldeo se requiere la preparación del terreno donde se va a

trabajar, la cual consiste en sacar la arena del suelo donde se efectuara el moldeo, después se llena la cavidad vacía con arena de moldear acondicionada.

Moldeo en fosa: Este tipo de moldeo es aplicable cuando se requiere obtener tuberías de más de 3m de largo. El moldeo es aplicable cuando se requiere obtener tuberías de 3m de largo. El molde se construye en la fosa, utilizando ladrillos, madera o partes grandes de hierro, que se cubren con una capa de arena, dando sobre esta, el acabado final en cuanto a forma y dimensiones del molde.

Los métodos de fundición de vaciado que emplean para obtener las piezas requeridas, ya sea mediante el moldeo en fosa son semejantes a los utilizados en la fundición en arena.

Colados centrífugos: Estos procesos se refieren mas específicamente a las fuerzas empleadas para distribuir el metal en el molde, que al proceso mismo de moldeo, ya que el molde gira mientras se vacía y solidifica el metal, aprovechándose la fuerza centrifuga lo que permite lograr un perfecto llenado del molde y mejores detalles superficiales, sin embargo, se considera un proceso debido a la configuración de los moldes.

Los métodos de colado centrifugo se clasifican en:

a) Colado centrifugo realb) Colado semicentrifugoc) Colado centrifugo

Colado centrifugo real: Mediante este colado se pueden obtener formas circulares, simétricas y no simétricas, tales como tubos, camisas para cilindros, etc.

Colado semicentrifugo: El molde también gira alrededor de su eje vertical, pero la velocidad de giro no es tan alta como la del centrífugo real.

Colado centrífugo: Al igual que los dos métodos anteriores, las cavidades de los moldes se llenan a presión, a medida que el molde gira ocasionado por la fuerza centrifuga.

Procesos primarios de trabajado de metales.

Los procesos que se describen a continuación producen lo que se conoce como metales dulces. Debido a su resistencia y tenacidad son materiales importantes. Son indispensables para muchas aplicaciones, como miembros estructurales críticos, para las cuales no son suficientes los metales colados. Los procesos primarios comunes del trabajo de metales que se incluyen son el rolado de metales, estirado en frio, manufactura de tubos y piezas de tuberías, forja y extrusión.

Los metales se trabajan por presión en los procesos primarios por dos razones:

1) Para desarrollar formas deseadas2) Para mejorar las propiedades físicas.

El resultado depende de que el trabajo se haga ya sea en caliente o en frio.

Trabajo en caliente:

Las propiedades de un metal son diferentes cuando está arriba y cuando esta anajo de su temperatura de recristalizacion. La resistencia de un metal disminuye conforme aumenta la temperatura y sus granos pueden distorsionarse con más facilidad.

El trabajo en caliente se hace muy por arriba de la temperatura crítica para obtener la mayoría de los beneficios en el proceso pero no a una temperatura suficientemente alta para que se promueva el engrosamiento extremo de granos.

El ausformado es

Un proceso de trabajo semicaliente hecho en ciertos aceros de alta aleación en el momento que permanecen austeniticos a temperaturas aproximadas de 550ºC

Trabajo en frio:

El metal trabajado en frio se forma por aplicación de presión y temperatura debajo de la crítica y en mayor parte nominalmente a la temperatura ambiente.

Cuando en forma inicial se sujeta a esfuerzo una pieza de metal se deforma en proporción en una manera elástica como se indica por la línea.

El diafragma de esfuerzo indica la tensión, compresión o cortante y la deformación resultante en cualquier dirección de un material como base para ilustración.

Considérese que el trabajo en frio aplica un esfuerzo a un material dúctil y causa una deformación plástica.

Las deformaciones que ocurren en direcciones diferentes u opuestas dentro de la misma pieza, con frecuencia reaccionan entre sí cuando se liberan los esfuerzos y las fuerzas aplicables.

El endurecimiento por deformación requiere aliviarse en algunos casos. No es una propiedad deseable en muchos productos. Lo que sucede durante el endurecimiento por deformación es que los cristales llegan a distorsionarse y a desarreglarse y resistir un cambio adicional.

Para el trabajo en frio deben ejercerse fuerzas relativamente grandes. Esto significa que el equipo debe ser proporcionalmente grande y poderoso, en particular para producción rápida. Aun así, muchos productos pueden terminarse por trabajo en frio a límites estrechos y con buenos acabados a costos más bajos que por otros medios. Los procesos de trabajo en frio desempeñan un papel importante y básico en la mayoría de las industrias de alta producción.

Rolado:

Principio del rolado de metal.- Cuando el metal se rola pasa y se comprime entre dos rodillos que giran. En el rolado en caliente los cristales principian a reformarse después de que dejan la zona de esfuerzo, pero en el rolado en frio retienen en forma sustancial la forma que recibieron por la acción de los rodillos.

Conforme el metal se comprime entre los rodillos, se alarga. Para realizar esto los rodillos tienen que aplicar presión tanto normal de apriete como friccional de arrastre.

Tanto la presión friccional como la normal en los rodillos se deben aplicar para estirar el trabajo y pueden reducirse en forma apreciable si se aplica tensión y/o empuje al trabajo en el sentido del viaje.

Las fuerzas y la potencia aumentan con la capacidad de reducción en el espesor de una pieza. Así, la resistencia y la capacidad de potencia del equipo y la facilidad de trabajo del metal determinan que tanto puede reducirse una pieza de trabajo en un paso entre rodillos.

Trenes de rodillos: Un tren de rodillos por lo general se denomina según el número y arreglo de sus rodillos. Un tren de dos rodillos de altura, sin reversa, hace el trabajo solo en una dirección. El material puede regresarse de rodillos para reducciones sucesivas. El último es más rápido pero requiere mayor inversión en equipo. Unos rodillos de soporte grandes respaldan los rodillos de trabajo desgastan, hacen contacto con el trabajo en menos área, tienden a mantener centrado el trabajo, están sujetos a fuerzas de separación más pequeñas requieren menos dobla hacia atrás y hacia adelante conforme se role.

Los rodillos cilíndricos sirven para secciones planas y los rodillos ranurados para barras y perfiles.

El diseño de rodillos es un problema que reta a la ingeniería.

Para mayoría de las aplicaciones pueden obtenerse rodillos de acero con resistencia superior, rigidez y tenacidad, particularmente en acero de aleación a un precio dado.

Un conjunto de rodillos en su alojamiento macizo se denomina banco.

Un número de bancos pueden arreglarse en una hilera en un tren continuo.

Cada tren se diseña para una gama limitada de productos. Por ejemplo un tren enorme para rolar trozos de acero con un área de sección transversal de casi 4 pies cuadrados no es económico para rolar pequeñas piezas de menos de un pie cuadrado de área transversal.

En la actualidad la mayoría de los trenes de rolado tienen un numero completo de equipo para manipular el trabajo, particularmente en el trabajo en caliente mecanizado a todo lo largo de la línea.

Aceros rolados en caliente: Después de que el acero se ha fundido y refinado, la práctica tradicional ha sido colarlo en una forma llamada lingote.

Los lingotes de acero se mantienen y calientan uniformemente por completo hasta llegar a la temperatura más alta de trabajo.

Los lingotes se rolan en lupias. Esto se hace con rapidez antes de que el metal se enfrié debajo de la temperatura de trabajo. Una operación típica es reducir un lingote con una sección cuadrada de casi .6m por lado hasta una lupita cuadrada de .15m en casi dos minutos, en 17 pasos a través de los rodillos. Una tendencia creciente es producir losas, lupias o placas en forma directa por colado continuo. Esto también se llama colada continua. Elimina el equipo costoso y los pasos para colar lingotes y ahorra hasta el 25% en pérdidas materiales en la chatarra normalmente cortada de los desbastes o lupias roladas de los lingotes.

Calidad y costo. Los erfiles de acero tradicionalmente se han rolado en Estados Unidos en tamaños estándar en pulgada, pero en años recientes los trenes laminados también ofrecen productos en tamaños métricos estándar.

Las laminas y cintas roladas en frio reciben acabados de superficie que varían desde lisas y brillantes como base para revestimiento electrolítico de cromo hasta un acabado grueso mate para esmaltado.

Estirado en frio:

Las barras con perfiles redondo, rectangular, cuadrado, hexagonal y de otras formas hasta aproximadamente 100 mm de ancho o de diámetro, alambre de todos los tamaños y tubos, por lo general, se acaban por estirado en frio. El alambre no puede rolarse en caliente con economía en tamaños menores de 5mm de diámetro y se reduce a los tamaños más pequeños por estirado en frio.

Operaciones de estirado en frio:

El material rolado en caliente se decapa, limpia y prepara para el estirado.

El acero puede deslizarse a través de un dado solo si está revestido por un lubricante que soporta presiones tan tremendas. Se ha dicho con cierta propiedad que lo que en realidad se estira es un tenue cilindro de cobre o tizne-cal-jabón dentro del cual se comprime un núcleo de acero a una nueva forma.

La fuerza para jalar un alambre o barra a través de un dado se transmite por esfuerzo a la tensión en el material que acaba de salir del dado.

La forja:

La forja es el formado de metal, principalmente en caliente, por aplicaciones individuales e intermitentes de presión en lugar de aplicarle presión continua como en el rolado. La forja puede hacerse en dados abiertos o cerrados. En forma nominal las forjas en dado abierto se comprimen entre dos superficies planas o en la práctica los dados algunas veces tienen forma en V, semirredondos o semiovales.

Las forjas en dado cerrado se forman en cavidades de dado. Todas las forjas requieren habilidad, pero se requiere más con los dados abiertos que con los cerrados.

Calentamiento del trabajo:

Es importante que una pieza de material se caliente de manera uniforme por completo y a la temperatura apropiada para la forja. El calentamiento se hace en homos de tamaños diversos adecuados a las necesidades especificas y en formas desde forja con llama abierta hasta homos revestidos con refractario con controles precisos y atmosferas, temperaturas, transportadores y hogares rotatorios.

Forja en martinete:

Un herrero realiza una forma simple de la forja con martillo en dado abierto cuando golpea una pieza de trabajo caliente en un yunque. En la actualidad este trabajo se hace principalmente por maquinas.

Un martillo mecánico eleva un peso considerable y lo deja caer en un yunque. Se han empleado diversos medios.

Los martillos de forja más comunes se operan con vapor o aire. La capacidad de un martillo para deformar el metal depende de la energía que es capaz de suministrar en el impacto.

Forja en martinete:

Forja en martinete es el nombre dado a la operación de formar partes calientes en un martinete con dados de impresión con cavidad. Los productos se conocen como forjas en martinete, forjas en dado cerrado o forjas en dado de impresión.

El material en la forma del extremo calentado de una barra, trozo, preforma o lupia individual se coloca en una cavidad en la parte central del fondo de un dado de forja en el yunque de un martinete.

Paso principales en la forja de una biela:

Se forma el sostén para tenaza en la esquina frontal de la derecha del bloque del dado. Entonces el material se gira entre un número de golpes y se alarga en la esquina y en el lado izquierdo del bloque. Este paso se llama retacado. Se corta de la forja en una operación subsecuente de recortado. El dado establece la eficiencia de una operación y su diseño requiere un alto grado de habilidad.

Martinetes: Un martinete tiene un martillo con guía de caída o ariete pero difiere de un martinete de forja porque tiene el yunque fijado al marco. En el otro tipo de martinete, el ariete se eleva por la acción de aire comprimido sobre un pistón en un cilindro superior. El ariete se fija en la posición superior pero se libera y cae cuando se dispara la presión. En este tipo de martillo consume más energía pero los costos de reparación y de tiempo muerto son despreciables y el costo total de operación es menor que para un martinete de caída con tablero.

La mayoría de los martinetes se controlan en forma manual y requieren habilidad considerable para operación rápida y eficiente. Un operador sin habilidad solo necesita correr el material de estación a estación en forma rutinaria.

Forjado en prensa:

La principal característica de la forja en prensas es que el metal adquiere su forma última en la mayoría de los casos en 2 o 3 compresiones. El preformado por lo general se hace en otras operaciones, como colado, métodos de la metalurgia de polvos, rolado y recalcado. En el forjado en prensa, la presión se sostiene en forma momentánea para dados pueden tener o no un mínimo de inclinación o conicidad y las tolerancias más estrechas se mantienen en la forja en prensa. Una clase de trabajo llamado forja de precisión se hace en prensa, produciendo productos como engranes que casi no necesitan maquinado, solo un poco en los dientes. Una autoforja es una máquina automática que cuela preformas del metal fundido en una estación, las enfría y mueve cuando solidifican, pero todavía están calientes, a otra estación para forjado en prensa y por ultimo recorta las forjas y devuelve las rebabas a la marmita de fusión.

Recalcado por forja:

El recalcado por forja también llamado cabeceado en caliente y forja a máquina, consiste en aplicar presión en el sentido longitudinal a una barra caliente sujeta en una dado para agrandar alguna sección o secciones por lo general en el extremo. También puede hacerse perforación. El material de la barra puede tener cualquier sección transversal uniforme pero principalmente redonda y puede ser de acero, aluminio, cobre, bronce u otro metal.

El recalcado por forja se hace en una maquina diseñada especialmente para este propósito. El grupo de cuatro machotes de engrane requiere cuatro pasos. Una pieza de material de barra caliente cortado a lo largo se coloca en la cavidad superior en una mitad del dado. La maquina

se dispara y cierra el dado para prensar el material. Un ariete empuja lis punzones en una dirección horizontal dentro del dado para recalcar el material. El material se mueve a la siguiente estación y el ciclo se repite hasta que la parte está terminada.

Esto puede causar una rotura seria. Por lo tanto, la cantidad de material que puede trabajarse en una etapa está limitada.

Forja con rodillos:

El rolado simple se hace en trabajo de sección transversal uniforme.

La forja con rodillos se hace con dos medios rodillos en flechas paralelas. Estos segmentos de rodillos tienen uno o más juegos de ranuras.

El rolado unidireccional o rolado en dado: consiste en pasar el material en forma continua entre uno o más pares de rodillos con oquedades de impresión en dado en sus periferias. El anillo se aumenta en diámetro y se disminuye y conforma en su sección transversal.

El rolado oblicuo: se hace con dos rodillos en ejes cruzados. Cada rodillo tiene un patrón helicoidal exterior que transporta el material a lo largo y en forma progresiva le da forma conforme el rodillo gira.

Rolado cruzado o rolado en curia: se usan dos rodillos sincronizados con un borde espiral creciente alrededor de cada uno.

La forja circular: se hace en una maquina Slick Mill, que tiene el nombre de su diseñador, Edwin E. Slick. Se coloca un machote entre dos dados o placas de cara que se presionan juntas conforme giran en ejes cruzados. Se hacen forjas redondas hasta de 1.4m de diámetro en 55 segundos.

En la forja orbital: se oprime una pieza de trabajo en dado fijo inferior contra un dado superior inclinado de 1 a 2º. El dado superior se gira en contacto sustancial en línea alrededor de la superficie de la pieza de trabajo y puede mecerse conforme gira para producir ciertos efectos.

Calidad y costo: La dimensiones de una serie de forjas hechas en un dado varían por las diferencias de comportamiento del material , temperaturas, contracción del dado, mal hermanado de las mitades del dado y agrandamiento de las cavidades conforme se desgastan.

Extrusión:

Principios.- Cuando un metal se somete a extrusión se comprime arriba de su límite elástico en una cámara y se le hace luir a través y tomar la forma de una abertura. Una analogía cotidiana es la extracción de pasta de un tubo que se comprime.

Extrusión en caliente.- La extrusión en caliente hacia delante de perfiles sólidos o huecos posibilita que el metal pueda soportarse con facilidad, manipularse y liberarse del equipo.

La mayoría de la extrusión en caliente se hace en prensas hidráulicas horizontales construidas especialmente para el propósito. Los tamaños comunes se pasan desde 2 hasta 50MN.

Aplicaciones de la extrusión en caliente: La mayoría de las extrusiones en caliente son piezas largas de sección transversal uniforme, pero también pueden producirse piezas con conicidad y escalones. Los ejemplos de productos comerciales hechos por extrusión son cintas de aluminio

y latón para guarniciones y molduras y perfiles estructurales de aluminio y acero de varillas, barras y tubos de todas las formas.

Los perfiles que pueden rolarse son más caros para extruirse. Pero la extrusión puede producir muchos perfiles, como los que tienen ángulos reentrantes, que no pueden rolarse o producirse en otras formas. En el otro extremo está la extrusión para producir partes pequeñas en grandes cantidades. En otros casos, la extrusión puede ser la forma más barata de hacer partes aun en pequeñas cantidades. Los dados de extrusión no son costosos. Para la mayoría de los perfiles tienen un costo promedio de aproximadamente 500 pesos y las herramientas para otros procesos con frecuencia cuestan mucho mas.

Rolado de placas: El rolado o curvado de placas metálicas se realiza generalmente en frio para obtener cilindros que posteriormente serán soldados para formar la tubería con costura. Los procesos empleados son con maquinas roladoras de:

-Tres rodillos: Los tres rodillos tienen potencia de un motor. En el primer tipo el rodillo superior se encuentra fijo. El rodillo inferior se ajusta verticalmente para controlar el diámetro del tubo a producir.

-Dos rodillos: en donde un rodillo de acero se encuentra encima de un rodillo de uretano. El rodillo superior es fijo mientras que el inferior se ajusta verticalmente sobre el rodillo postizo.

Curvado de tuberías: Los últimos avances en la tecnología y maquinaria hacen que el doblado y/o curvado de tubería sea posible para casi todos los materiales dúctiles de todos los espesores de pared y diámetros. Se necesita aplicar al tubo una fuerza de doblado lo suficientemente grande para esforzar al material más allá de su límite elástico pero no tan grande como para llegar a los esfuerzos de rotura.

Métodos de Curvado:

-Curvado por tensión: Es el más versátil y preciso. El tubo se sujeta al dado doblador. El dado doblador junto con su capa gira tensionando al tubo el cual es mantenido en su lugar por un tope. En ciertas ocasiones es necesario usar un mandril interno para evitar el colapso del tubo.

Curvado por compresión: El tubo se sujeta por una grapa a un dado fijo y con un elemento de presión se arrolla el tubo en el dado. En este método se puede distorsionar la geometría del tubo por la compresión ejercida.

Curvado en prensa: Esta es una extensión del método anterior, es decir, se obtiene el curvado por la acción doble de dos curvados por compresión.

Curvado por rolado: Este es un método similar al utilizado en el rolado de placa para formar cilindros. Aquí es posible ajustar los rodillos para obtener diversos radios de curvatura. Este método se usa para cuando los espesores de pared son grandes porque se produce un gran adelgazamiento del mismo.

Curvado por estirado: Este es el método más sofisticado y caro. Se necesita un tubo más largo que el necesario para proveer suficiente material para las grapas de sujeción, el tubo se estira longitudinalmente mas allá de su límite elástico y luego se acciona el elemento curvador. Este método no se usa en alta producción.

Curvado en caliente: Los métodos anteriores se realizan en frio, pero se puede realizar el curvado también en caliente cuando los radios de curvatura deben ser pequeños, cuando el material tiene poca ductilidad en frio. Pero también existen desventajas: alto costo, baja producción y pobre acabado superficial.

Enderezado: Los procesos de formado en frio o caliente pueden causar que existan esfuerzos residuales en la tubería producida. Estos esfuerzos se deben a un flujo de deformación plástica no uniforme del material. Los tubos pueden adquirir por ello formas abombadas o de tipo serpiente e inclusive del tipo torcido. La tubería sin costura generalmente tiene un problema, su espesor de pared no es uniforme y la tubería soldada en el cordón de soldadura no tiene las mismas propiedades mecánicas a todo lo largo del mismo por ello se requiere el enderezado.

El principio del enderezado es aplicar fuerzas al tubo generalmente por rodillos para lograr esfuerzos más allá del límite elástico del material.

Accesorios en sistemas de tubería “conexiones roscadas”

Se denomina así a todos los materiales utilizados para la unión, conexión o cambio de dirección en instalaciones de tubería, tales como tapones, codos, tees, cruces, tuercas, unión, conexiones laterales, etc., construidos en diferentes tamaños, diámetros, especificaciones de material,

( fabricados de acero forjado, hierros vaciados y bronce fundido tratado), limites de presión y temperatura necesarios para permitir su uso.

Función de los elementos roscados en un sistema de tubería.

La principal función de los accesorios en un sistema de tubería es lograr la interconexión de los mismos.

Algunas aplicaciones:

-Sistemas de tubería de proceso.

-Tubería de líneas de conducción de hidrocarburos.

-Tubería de conducción de agua.

Tipos de conexiones:

Roscadas existen, codos, tees, reducciones, coples, tapones, cruces, conexiones laterales y tuerca unión.

Variantes de conexiones:

-Conexiones laterales: con rosca interna.

-Conexiones laterales: con dos roscas internas y una externa.

-Reducción con rosca interna.

-Reducción con una rosca interna y una externa.

-Reducción centrada y descentrada.

-Tapón con rosca externa.

-Tapón con roca interna.

-Tuerca unión con rosca interna.

Tipos de uniones:

Estas son fabricadas en los siguientes materiales:

-Acero forjado clase 2000, 3000 y 6000 psi.

-Bronce fundido tratado clase 125 y 250 psi.

-Hierro fundido gris clase 125, 250 psi.-Maleable clase 150, 300 psi.- Dúctil clase 150, 300 psi.

Existen dos tipos de roscas y son:

-Cónicas.

-Rectas.

Sus variantes son:

-Métricas (m) -Unificada fina (unf) -Unificada normal (corriente) (unc)

-Witworth de paso fino (bsf) -Witworth de paso normal (bsw) o (w) entre otras.

Todos los accesorios están fabricados con rosca tipo cónica a excepción de los coples y tapones de acero.

Los filetes triangulares son utilizados en pernos y tuercas, los filetes redondos son utilizados en uniones rápidas de tubería, y finalmente los filetes rectangulares en general se utilizan para ejercer fuerza en prensas.

Materiales de fabricación:

La mayoría de los accesorios roscados empleados en sistemas de tubería están fabricados de:

-Hierro gris -Hierro maleable -Hierro dúctil (nodular) - Aceros forjados -Bronce fundido tratado

Estándares y/o códigos asociados:

ASTM A-47 Ferritic Malleable Iron Casting. ASTM A-48 Gray Iron Cating.

ASTM A-126 Specification For Gray Iron Castings For Valves. Flanges, And Pipe Fittings.

ASTM A-220 Perlitic Malleable Iron. ASTM A-247 Standard Test Method For Evaluating The Microestructure Of Graphite Iron Cating.

ASTM A-338 Standard Specification For Malleable Iron.

Estándares y/o códigos asociados.

ASTM A-395 Standard Specification for Ferritie Ductile Iron Pressure- retaining Castings For Use at Elevated Temperatures.

ASTM A-536 Ductil Iron Casting.

ASTM A-727 Standard Specification For Carbon Steel Forgings For Pinping Components.

ANSI B 1.20.1 Pipe Threaded, General Purpose.

ASME B16.3 Malleable Iron Threaded Fittings Classes 150 And 300.

ASME B16.4 Gray Iron Threaded Fittings Classes 125 And 250.

ASME B16.11 Forged Fitting, Socket Weldong And Threaded.

ASME B16.12 Cast Iron Threaded Drainage Fitting

ASME B16.15 Cast Boonze Threaded Fittings

ASME B16.39 Malleable Iron Threaded Pipe Unions

Procesos de fabricación:

Para la fabricación de accesorios roscados existen dos tipos de procesos de fabricación y son los siguientes:

Colado-- Por gravedad y Hueco

Forjas—Con dados, de Cabeceo y Prensado en caliente

Algunos fabricantes son:

FIP, S.A. DE C.V. LAVISA, S.A. DE C.V. EUREKA, S.A. DE C.V. FMC EQUIPO PETROLERO, S.A. DE C.V. HALLIBURTON DE MEXICO, S.A. DE C.V.

MULTIPARTES OSO, S.A. DE C.V. INDUSTRIAS PIFUSA, S.A. DE C.V. POLIUTERANOS Y RECUBRIMIENTOS, S.A. DE C.V. PRODUCTOS INDUSTRIALES ACUARIO, S.A. DE C.V.

Referente a la utilización de las conexiones roscadas, el uso de estas ha ido disminuyendo dentro del ámbito petrolero por la variedad que existe de conexiones soldables y la seguridad que conlleva la utilización de estas últimas.

Conexiones Bridadas

En los sistemas de tubería para transporte de fluidos las uniones embridadas juegan un papel muy importante ya que de manera económica nos permiten realizar modificaciones al sistema

sin realizar trabajos relevantes, estas conexiones están sujetas a procedimientos, métodos y normas nacionales e internacionales tanto para su fabricación como para su utilización muchas empresas fabrican sus propios pernos (espárragos) y conexiones que no son cubiertos por los estándares existentes. En las uniones bridas son sujetadas por pernos( espárragos), el numero de espárragos por junta, así como el diámetro de estos depende de las libras por pulgada cuadrada de presión que soporta la unión embridada.

Las uniones embridadas se utilizan en los siguientes casos:

1.- Cuando los componentes del sistema de tubería no pueden ser atendidos para su mantenimiento en el lugar.

2.- Cuando los elementos no se pueden soldar en el lugar donde se encuentran instalados por estar en estas condiciones el sistema.

3.- Cuando se requiere un ensamble rápido.

4.- Cuando se requiere remociones frecuentes de los componentes del sistema de tubería para su mantenimiento.

Tipos de bridas y variantes:

Bridas de cuello soldable: se distinguen de otros tipos de bridas por su cono largo y por su cambio gradual de espesor en la región de la soldadura que las une al tubo. El cono largo suministra un esfuerzo importante a la brida desde el punto de vista de resistencia. La ligera transición desde el espesor de la brida hasta el espesor de la pared del tubo efectuada por el cubo de la brida es extremadamente benéfico bajo condiciones de reflexión repetida. Así es que este tipo de brida se prefiere para todas las condiciones severas de trabajo, ya sea que esto resulte de Altas Presiones o de temperaturas elevadas o menores a cero.

Bridas deslizables: estas bridas se prefieren sobre las de cuello soldable, por muchos clientes por su costo más bajo, la menor precisión requerida al cortar los tubos a la medida, a la mayor facilidad de alineamiento en el ensamble. Y su costo de instalación final es menor que las bridas de cuello soldable. Su resistencia calculada bajo presión interna es del orden de 2/3 de las bridas de cuello soldable, y su vida bajo condiciones de fatiga es aproximadamente 1/3 de las últimas. Por esas razones, las bridas deslizables tienen limitaciones en tamaños de ½” a 2 ½” en presiones de 1500 lbs. Y no se muestran en presiones de 2500 lbs. y el manual de construcción de calderas ASME limita su uso a 4”.

Bridas de traslape: Estas bridas se usan primordialmente con casquillos de traslape, el costo inicial combinado de los dos productos es aproximadamente 1/3 mayor que el de las bridas de cuello soldable su resistencia a la presión es pequeña, pero mejor que aquellas de las bridas deslizables. En las pruebas efectuadas en todos los tipos de ensamble de bridas, la falla por fatiga ocurre invariablemente en la tubería. O en una soldadura sumamente débil, nunca en la brida misma.

Bridas roscadas: bridas hechas de acero, dedicadas a aplicaciones especiales. Su merito principal radica en el hecho de que puedan ensamblarse sin necesidad de soldar, esto explica su uso en trabajos de excesiva alta presión. Las bridas roscadas son inconvenientes para condiciones que involucren temperaturas o esfuerzos de reflexión de cualquier magnitud.

Bridas de enchufar: estas bridas se desarrollaron inicialmente para usarse en tuberías de pequeña dimensión y alta presión. Cuando lleva una soldadura interna su resistencia estática es igual a las deslizables como doble cordón de soldadura pero su resistencia a la fatiga es 50% mayor que las bridas mencionadas anteriormente.

Bridas de orificio: se usan ampliamente junto con medidores de orificio para medir la cantidad de flujo en líquidos y gases. Son básicamente iguales a las bridas de cuello soldable, deslizable y roscadas excepto por la provisión de agujeros radiales machueleados en el anillo de la brida para conexiones de medidores y pernos adicionales que actúan como tornillos de gato hidráulico para separar las bridas para su inspección o reemplazo de la placa del orificio. Las consideraciones que afectan la selección de bridas de cuello soldable, deslizable y roscadas estándar se aplican con igual criterio a las de orificio.

Bridas ciegas: Se usan para cerrar los extremos de tuberías y válvulas. Desde su punto de vista de presión interna y fuerzas ejercidas sobre pernos, las bridas particularmente en tamaños grandes, son las que están sujetas a esfuerzos mayores en casi todas las bridas sin embargo, puesto que los esfuerzos máximos en cada brida ciega son esfuerzos de flexión en el centro se puede permitir que sean un poco mayores que en otros tipos de bridas. Donde la temperatura es un factor de servicio, o donde hay golpe de ariete repetido debe tenerse suficiente cuidado.

Material de fabricación de las bridas.

El material que utilizan los fabricantes para este tipo de conexión son los siguientes:

-Hierro fundido

- Hierro maleable

-Latón

-Cobre

-Acero fundido

-Acero colado

-Bronce

Estándares y códigos asociados:

Dentro de las normas y estándares que aplican para este tipo de accesorios están los siguientes:

Para bridas de hierro fundido:

-ANSI/ASME B.16.1 bridas y conexiones de fierro colado clase 125 -ANSI/ASME B.16.2 bridas y conexiones de fierro colado clase 250 -ANSI/ASME B.16.21 juntas no metálicas para bridas de tubo

-ANSI ASME B.16.24 bridas y conexiones de latón y bronce. –MSS SP 6 acabados de caras de contacto de bridas de extremo de válvulas y accesorios. –MSS SP 44 bridas para tubería de línea. –MSS SP 46 instalación de bridas de acero de cara realzada en bridas de hierro fundido, latón, bronce o acero inoxidable.

–MSS SP 65 bridas y espárragos para alta presión en la industria química para uso como juntas lenticulares.

Para bridas de acero:

HASTA NPS24 Y NPS26-NPS60

-ASME/ANSI B.16.5 bridas y conexiones de fierro colado clase 250 -ASME/ANSI B.16.36 -ASME/ANSI B.16.47 -ANSI/ASME B-16-20 juntas para unión de anillo y ranuras para bridas de tubo de acero.

-NORMAS MEXICANAS:

-NMX-H-094-1984 productos metal mecánicos bridas acabados para superficies de contacto.

-NMX-B-214-1969 bridas laminadas y forjadas para ser usadas en servicio general.

Fabricantes de la conexiones bridadas:

Para tener una idea de quienes fabrican estas conexiones en el ámbito nacional e internacional citaremos algunos:

Nacionales: -TUPRISA ISTMO S.A. DE C.V. quienes se dedican a fabricar conexiones embridadas (EMPRESA MEXICANA)

-GOTTER E HIJOS S.A. DE C.V. quienes se dedican a fabricar únicamente conexiones embridadas.

-ELECTROQUIMICA MEXICANA S.A. DE C.V. quien fabrica uniones embridadas.

Internacionales:

-AMERICAN CAST IRON PIPE COMPANY (ACIPCO) quienes fabrican todo tipo de tubería y accesorios para la misma.

-ALKYON K S.A. DE C.V. quienes fabrican todo tipo de tubería y accesorios para la industria química.

-ALEXANDERS GAS Y OIL CONNECTIONS BRIDAS AND UNOCAL STILL FIGHTING OVER TURKMEINS- PAKISTAN PIPELINE: quienes fabrican todo tipo de tubería y accesorios para sistemas de tubería.

-SOLEDIESEL: quienes fabrican todo tipo de uniones embridadas y bridas.

En los trabajos a realizar en las construcciones y mantenimientos de los sistemas de tubería es recomendable estudiar y revisar las interconexiones embridadas por instalar o reparar ya que en el momento de tomar la decisión de la adquisición para el suministro o la sustitución en obra de la conexión embridada esta deberá cumplir con las especificaciones, normas, códigos, etc.

Empaques en un sistema bridado.

La función de un empaque para bridas es crear un sello entre dos caras estacionarias de superficie imperfecta, de un sistema que contendrá fluidos gaseosos o líquidos.

Los empaques al ser presionados entre las caras planas de las bridas, deben compensar las inevitables irregularidades o rugosidades de esas caras mediante su `propia compresibilidad o deformación.

Es importante considerar los siguientes aspectos en la selección de un empaque para un servicio en particular.

Resiliencia del empaque: esta cualidad permite mantener el sellado ante una baja carga entre las caras de las bridas.

Compresibilidad: este factor es importante de considerar, dado que es lo que permite compensar las irregularidades de la bridad, tales como rugosidad, falta de paralelismo, corrosión etc.

Presión interna del fluido: La presión interna del fluido tiende a “soplar” el empaque de entre las bridas. Esto es producido dado que tan pronto como es aplicada la presión en el ducto, la compresión de apriete inicial que tenían los espárragos sobre las bridas se verá disminuida por la presión resultante sobre las bridas.

Este efecto negativo puede ser disminuido teniendo en consideración lo siguiente:

a) Apriete adecuado de los espárragos de las bridas.b) Rugosidad suficiente en la cara de las bridas que permite anclaje mecánico del

empaque resistiendo la presión de soplado que ejercerá el fluido interno.c) Escoger espesor mínimo adecuado del empaque de tal forma de disminuir la

sección, por lo tanto, el área total del empaque expuesto al fluido. Al disminuir el área, la fuerza resultante de soplado será menor.

Fluido: dadas las composiciones químicas en particular de cada empaque, se debe considerar la compatibilidad con el fluido a sellar.

Temperatura: Los efectos de las temperaturas ambientales y del fluido deben ser cuidadosamente considerados. Estos efectos inciden en la dilatación de los espárragos o pernos, de las bridas, los cuales pueden producir efectos de relajación en el empaque.

También se debe considerar la temperatura en cuanto a su acción de degradación térmica del empaque.

Función de los empaques en un sistema bridado y aplicaciones.

-Funciona como una junta aislante y sellante, garantizando cero fugas.

-Aislamiento en bridas en conjunción con la protección catódica.

-Aislamiento en metales no similares previniendo así la corrosión galvánica entre bridas de diferentes metales.

-Aislamiento en ramales o interconexiones de tuberías.

-Bridas con caras recubiertas.

-Transporte en procesos químicos.

-En refinerías.

-Uniones de bridas cara plana con “RTJ” o “RF” con “RTJ”.

-Eliminan el flujo turbulento, mismo que produce erosión en las bridas.

-Es la producción y transportación de hidrocarburos.

-Elimina las trampas de flujo que se forman entre “o” ring (RTJ) y las caras de la brida cuando existen presencia de CO2 y H2S y otros agentes corrosivos.

Tipos de empaques y despiece.

a) Empaques no metálicos: de acuerdo con ANSI B16.21, son para juntas de bridas que tengan cara: plana, levantada, macho y hembra, ranura y espiga, no incluye para tubos de hierro fundido.

b) Empaques metálicos: de acuerdo con API Std. 601 en forma de disco plano se usaran en juntas de bridas de acero de cara realizada. Los empaques son de dos tipos: de doble camisa corrugada y de enrollamiento en espiral, con dimensiones de 1 a 24 pulgadas, de diámetro nominal clasificadas por presión, designadas como empaques de camisa metálica corrugada, rellenada de asbesto.

c) Empaques metálicos de anillos: De acuerdo con ANSI B16.20, son de dos tipos: octagonal y oval para ranuras de fondo plano. Los anillos deben ser generalmente de material más suave que la brida, con algunas excepciones como en el caso de bridas y anillos de acero inoxidable tratados para la mayor resistencia corrosiva, deben ser del mismo material. Deberá verificarse si los anillos son apropiados para el servicio que serán sometidos.

Materiales de fabricación.

Los empaques no metálicos comúnmente son composiciones a base de asbestos, caucho, caucho reforzado, fibra vegetal, etc.

Los empaques metálicos, la cabeza metálica debe ser de acero suave al carbono, el relleno debe ser de asebasto con aglutinante apropiado. Los empaques metálicos en enrollamiento en espiral, el metal de enrollamiento debe ser 18.8 Cr-Ni, ANSI TYPE 304, el material de relleno debe ser de tiras de asbesto, con aglutinante apropiado. El disco de extensión debe ser de acero a carbono pintado, plateado, o con otro recubrimiento que resista la corrosión atmosférica.

Empaques metálicos de anillo. Los anillos deben ser generalmente de material suave que el de la brida, con algunas excepciones como en el caso de bridas y anillos de acero inoxidable tratados para la mayor resistencia corrosiva, deben ser del mismo

material. Deberá verificarse si los anillos son apropiados para el servicio al que serán sometidos.

Materiales de fabricación:

Empaque PIKOTEK XDIAM- X ANSI- VCS T/G de 2” diámetro a 22”, el cuerpo es de acero inoxidable 316 L, atrapado entre dos discos de resina epoxica reforzada con fibra de vidrio (G-10), contiene dos sellos de teflón autoenergizados (uno a cada lado), insertos (no pegados), en la resina epoxica, garantiza cero fugas en bridas RTJ, RF, FLAT FACE, o cualquier otra, y en combinación de estas. Diámetro interno igual al de la brida a emplear.

Empaque PIKOTEK XDIAM- X ANSI- VCS D/G de 24” diámetro de 48”, el cuerpo es de acero inoxidables 316L, atrapado entre dos discos de resina epoxica reforzada con fibra de vidrio ( G-10), contiene dos sellos de teflón autoenergizados ( uno a cada lado), y dos sellos de viton, los cuatro insertos ( no pegados), en la resina epoxica, garantiza cero fugas en bridas RTJ, RF, FLAT FACE, o cualquier otra, y en combinación de estas diámetro interno igual al de la brida a emplear.

Estándares y códigos asociados.

ANSI AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE ANSI B6.21

API AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE API SPECIFICATION 6ª API Std 601

ASME AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS SECCION VIII

ANSI/ ASME B16.5, B16.20-73, B16.21-78

CID- NOR- 001 NORMA PEMEX

NORMA 3.374.01 SISTEMA DE TUBERIAS DE TRANSPORTE DE PETROLEO (PEMEX)

NORMA 3.374.04 SISTEMA DE TUBERIAS DE TRANSPORTE DE PETROLEO (PEMEX)

Fabricantes de empaques.

PIKOTEK

CARRARA (PACKINGS AND GASKETS)

FLEXITALLIC

GARLOCK

PARKER

Debido a lo aro de los acabados superficiales finos se utiliza un empaque de material suave que se inserta entre las caras de las bridas.

El empaque ser establecido en el proyecto, referido a los estándares y códigos, de acuerdo con el tipo, densidad, flexibilidad, resistencia al fluido y a la temperatura, la comprensibilidad, y que no haya una cavidad en su diámetro interior cuando la empaquetadura se encuentre entre las caras de las bridas.

Ciertos empaques como PIKOTEK proporciona mayor distribución de fuerzas, evitando así el stress generado por el exceso de apriete.

Válvulas de bola

Tipos de válvula según su función:

a) Válvulas de cierre o bloqueo: de compuerta, de macho, de bola y de mariposa.b) Válvulas de estrangulación: de globo, de aguja, en Y, de Angulo y de mariposa.c) Válvulas de retención: check.

Tipos de servicio:

a) Líquidosb) Gasesc) Líquidos con gasesd) Gases con sólidose) Vaporesf) Con corrosión o sin corrosión g) Con erosión o sin erosión.

Función de los elementos y aplicaciones.

-Las válvulas de bola, básicamente, son válvulas de macho modificadas.

-Se utilizan en forma principal para servicio de corte y no son satisfactorias para estrangulación.

-Son rápidas para operarlas, de mantenimiento fácil, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función del orificio.

-Los tamaños comunes son de ¼ hasta 56 pulgadas.

-Los extremos del cuerpo suelen ser con extremo de caja para soldar, diseñados para soldar, con brida o roscados.

Principales componentes.

a) El cuerpo: entrada superior, cuerpo dividido y cuerpo soldado.b) El asiento: metálicos y elastómeros.c) La bola: tienen orificios completos, de venturi y reducidos.

-Las válvulas de bola no están limitadas a un fluido en particular. Se pueden emplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos.

-Las válvulas de bola están limitadas a las temperaturas y presiones que permite el material del asiento.

- Las válvulas de bola, igual que las de macho, pueden ser de orificios múltiples y se pueden utilizar en lugar de dos o tres válvulas rectilíneas, lo cual simplifica la tubería y reduce costos.

Tipos o variantes y despiece.

- La válvula de bola son de cuerpo de entrada superior, cuerpo dividido con entrada de extremo y cuerpo soldado.

- Además se clasifican como de bola flotante o montada en muñón.- En la válvula de bola flotante, la presión en la tubería empuja a la bola flotante

contra su asiento en el lado de corriente abajo. Conforme aumenta la presión en la tubería también aumenta la eficacia del sello; sin embargo, las bajas presiones diferenciales ocasionan problemas. Para tener sellamiento con bajas presiones diferenciales, a menudo se hace una compresión previa de los asientos de plásticos durante el ensamble

- Para las válvulas de bola montada con muñones, la posición de la bola se fija con guías superior e inferior con cojinetes y la presión en la tubería mueve a los asientos contra la bola. Cada asiento se mueve en forma independiente y la mayor parte de los tipos están bajo carga de resorte para cerrar con bajas presiones diferenciales. Los asientos pueden girar libres o se hacen girar con cierta fuerza cada vez que se acciona la válvula para distribuir el desgaste de los asientos. Las válvulas con bola montada en muñones se seleccionan con mucha frecuencia para aplicaciones de doble cierre y purga tienen la válvula de purga entre los asientos.

- En las válvulas de bola flotante o montada en muñones, los anillos de asiento pueden requerir sellamiento contra el cuerpo para evitar fugas y escurrimientos.

- Las válvulas de bola son compactas y pesan bastante menos que las de compuerta; por ello se utilizan en espacios muy reducidos.

Partes de la válvula de bola:

-Vástago

-Cuerpo

-Bola

-Extremo bridado

-Anillos de asiento

-Muñón inferior

Materiales de fabricación.

-En la fabricación de válvulas de bola se emplean una gran variedad de materiales, tales como; metales, hules, vidrios, plásticos, etc.

-El uso de los materiales para fabricación dependen de los factores que intervienen directamente en un proceso: presión, temperatura y comportamiento del material respecto a las características físicas y químicas del fluido.

-Fabricar un tipo dado de válvula con un solo material que puede trabajar bajo los factores mencionados , es posible , pero puede ser económica y funcionalmente no recomendable, es por eso, que se tiene que buscar para el ensamble total de la válvula, combinaciones de materiales que vayan satisfaciendo la necesidad global de la válvula.

- Materiales más comúnmente usados en la fabricación de válvula:

Metales.

-Bronce fundido: ASTM B-61, ASTM B-68, ASTM B-144 CI.39, ASTM B-198 AI.13B

-Fundición de bronce/ manganeso: ASTM B-147 AI.8ª

-Barra de latón maquinada: ASTM B-16

-Barra de latón naval: ASTM B-21 A1.A

-Hierro gris fundido: ASTM A-126 C1.5

-Hierro dúctil: ASTM A-395

-Hierro maleable: ASTM A-338

-Acero al carbón: ASTM A-216 Gr. WCB

-Acero al carbón – molibdeno: ASTM A-216 Gr. WCB

-Acero al cromo- molibdeno: ASTM A-217 Gr. WC6, ASTM A-217 Gr. C5

-Acero al carbón ASTM A-252 Gr. LCB

-Acero al níquel: ASTM A-351 Gr. CFB, ASTM A-351 Gr. CH7M

-Acero inoxidable: ASTM A-351 Gr. CFB, ASTM A-351 Gr. CBF

-Acero aleado con cromo- níquel: ASTM A-351 Gr.CH7M

-Aleación cobre – níquel: MONEL

-Aleación cobalto- cromo- tungsteno: ESTELITA

-Aleación molibdeno – cromo- tungsteno: HASTELLOY

-Acero forjado: CUALQUIERA DE LOS ANTERIORES

-Desulfuro de molibdeno.

Elastómeros:

-Hule

-Neopreno

-Buna N

-Rypalon

-Vyton

Plásticos:

-Teflón

-PVC

-Sarán solido

-Polietileno

-Perton

-Chenite

-Clorobutil

Lubricantes: De diferentes fabricantes y limitado su uso únicamente a la solubilidad con respecto al fluido a manejar y a la temperatura que estará expuesto.

Estándares y/o códigos asociados.

ANSI B 2.1 Rosca de tuberías.

ANSI B 16.1 Bridas y conexiones de fierro colado Clase 125.

ANSI B 16.2 Bridas y conexiones de fierro colado Clase 250

ANSI B16.5 Bridas y conexiones de acero Clase 150 a 2500

ANSI B 16.10 Dimensiones de cara a cara y entre extremos para válvulas de fierro y acero.

ANSI B 16.11 Conexiones de acero de soldadura en enchufe.

ANSI B 16.20 Juntas para unión de anillo y ranuras para bridas para tubo de acero

ANSI B 16.21 Juntas no metálicas para bridas de tubo.

ANSI B 16.24 Bridas y conexiones de latón y bronce

ANSI B 16.25 Extremos de soldadura a tope

ANSI B 31.1 Código para entubamiento industrial

ANSI B31.3 Código para entubamiento en refinerías

ANSI B31.4 Código para entubamiento para conducir aceite

ANSI B31.6 Código para entubamiento en la industria de procesos químicos

ANSI B31.8 Código para entubamiento para conducir y distribuir gas

MSS SP 6 Acabados de contacto de bridas de extremo de válvulas y accesorios ferrosos

MSS SP 25 Sistema de marcaje de válvulas

MSS SP 37 Válvulas de compuerta de bronce 125 lbs. MSS

MSS SP 42 Válvulas con brida fundidas, resistentes a la corrosión 150 lbs. MSS

MSS SP 44 Bridas para tubería en línea

MSS SP 46 Instalación de bridas de acero de cara realzada en bridas de hierro fundido, latón, bronce o acero inoxidable

MSS SP 58 Válvulas de fierro colado para líneas de conducción

MSS SP 61 Normas para pruebas hidrostáticas

MSS SP 65 Bridas y espárragos para alta presión en la industria química para uso con juntas lenticulares.

API 6-A Especificaciones para equipos de pozos petroleros

API 6-D Especificaciones para válvulas de acero para líneas de conducción, compuerta, machos y retenciones

API 598 Inspección y pruebas de válvulas para uso de refinerías

API 599 Válvulas macho de acero para uso en refinerías

API 600 Válvulas de compuerta de acero, bridas y para soldar para uso de refinerías.

Instalación y mantenimiento de válvulas

-Antes de instalar una válvula, se tiene que checar si el tamaño, rango de operación, materiales de construcción, tipo de conexión, etc. de la válvula, son apropiadas para las condiciones de servicio.

-Se deberá verificar que la válvula cuando sea conectada, no estará sujeta a distorsión de la línea, ocasionadas por imprecisiones en la instalación, tensión de la línea o al mismo peso de la válvula.

- Los tipos de extremos utilizados en las válvulas, para sus conexiones a la tubería son en general los siguientes:

a) Extremo roscado

b) Extremo bridado

c) Extremo de caja para soldar

d) Extremo diseñado para soldar

e) Extremos acampanados

-Es mucho más conveniente desmontar una válvula con bridas e instalar una de repuesto, que intentar repararla instalada.

-Las válvulas de bola de entrada superior se pueden reparar sin desmontarlas, para corregir problemas con el asentamiento e instalar nuevos sellos de asiento pero esto dará resultado siempre y cuando el cuerpo no está corroído en la zona del asiento.

-La reparación de las válvulas de bola incluye instalar nuevos sellos de asiento, bola y vástago nuevos si es necesario así como empaquetaduras, juntas, tornillos y tuercas nuevos.

-La reparación de una válvula se considera económica si se puede reacondicionar a un costo no mayor al 65% del precio de reposición.

-Factores que determinan el uso de operadores en válvulas:

a) Inaccesibilidad al lugar donde se encuentra instalada la válvula.

b) Necesidad de rapidez en la operación de la válvula.

c) Control remoto.

d) Automatización de la válvula.

Fabricantes de válvulas de bola:

-En el mercado nacional e internacional existen muchas empresas que se dedican a la fabricación de válvulas de bola, citándose entre ellas a las siguientes:

COOPER CAMERON VALVES

FIP- WALWORTH

FISHER

MASONEILAN

VALTEK

DANIEL VALVE COMPANY

RIP VENEZUELA

PROINVAL

-El acero forjado ofrece mayores propiedades a la tensión, mejor ductibilidad y mayores valores de impacto en comparación con las fundiciones. Inclusiones de arena y porosidades, que son comunes en las fundiciones, no están presentes en las forjas.

- Las válvulas de bola son compactas y pesan menos que las de compuerta; por ello se utilizan en espacios más reducidos, tienen pocas piezas y son de fácil operación.

- Las aplicaciones de las válvulas de bola son limitadas debido a las propiedades de resistencia de los materiales de los asientos y sellos a la presión y la temperatura.

-En materiales para el sello del asiento, el nylon es el mejor para la abrasión y el desgaste. El teflón se utiliza para los sellos del cuerpo y los vástagos por ser un material de baja fricción.

Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios Nº 13

Alumno: Israel Emmanuel Moran Rivera

Materia: Mantiene Sistemas de Transmisión de Tipo Eléctrico y Mecánico

Grado: 6

Grupo: “J”

Docente: ING. José G. Menéndez Rodríguez

Origen y formación del petróleo

El petróleo: es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes solidas, liquidas y gaseosas. Se forma por compuestos llamados hidrocarburos que a su vez están hechos por átomos de carbono e hidrogeno. Su color es variable entre ámbar y negro.

Origen: Los factores para su formación son: ausencia de aire, restos de plantas y animales, gran presión de las capas de tierra, altas temperaturas, acción de bacterias. Restos de plantas y animales enterrados por millones de años, sometidos a grandes presiones y altas temperaturas, junto con la acción de bacterias anaerobias provocan la formación del petróleo.

Localización: Como es liquido, este no se localiza en el lugar que se genero, sino que ha sufrido previamente un movimiento lateral o vertical. Los tipos de yacimientos más habituales son yacimientos estratigráficos, anclinales y en falla.

Métodos Geológicos: Cuando el terreno no tiene una roca que se haya formado en un medio propicio para la existencia del petróleo no se podrá encontrar este. Después se busca una cuenca sedimentaria que posea materia orgánica enterrada hace mas de 10000000 de años. Se recogen muestras de terreno, se realizan estudios por rayos x, se perfora para estudiar los estratos.

Métodos geofísicos: Cuando un terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo, los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la geofísica, ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

Exploración: Artefactos como el gravímetro permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. También se emplea el magnometro también se utilizan técnicas de prospección sísmica.

Extracción: Antes se empleaba el método de percusión, cuando los pozos petrolíferos estaban situados a poca profundidad a partir del siglo XX se cambio al método de rotación. Este consiste en un sistema de tubos acoplados e impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. Para evitar que las paredes del pozo se derrumben durante la perforación, a medida que se va perforando el pozo se derrumben durante la perforación, a medida que se va perforando el pozo está siendo recubierto mediante unas paredes o camisas de acero de un grosor de entre 6 a 12 milímetros. Una bolsa de petróleo solo suele ser aprovechada entre un 25% y un 50% de su capacidad total.

Bombeo del petróleo: Llega un momento en que la presión interna de la bolsa disminuye hasta que el petróleo deja de ascender solo el gas cada vez menor deja de presionar sobre el crudo, por lo que hay que reforzarlo mediante bombas para que suba.

Inyección de agua: Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua mediante pozos paralelos. Mientras en un pozo se extrae

petróleo, en otro cercano al anterior se inyecta agua en la bolsa esto provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie.

Inyección de vapor: En yacimientos con petróleo muy viscoso se utiliza la inyección de vapor que permite conseguir 2 efectos: Aumenta la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo y por otro lado, el vapor reduce la viscosidad del crudo con lo que hace sencilla su extracción.

Extracción en el mar: En este sistema se facilita la extracción de la roca perforada, se hace circular constantemente a través del tubo de perforación y un sistema de tuberías en la propia broca.

Reservas mundiales: producción y duración.

A finales de 2001, las reservas de petróleo eran de 143000 millones de toneladas.

Por países: La organización de países productores de petróleo (OPEP) son: Arabia Saudita, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak, Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar y Venezuela. El 87.4% de las reservas actualmente existentes de petróleo en el mundo se encuentran en esos 12 países.

Por zonas: Las reservas mundiales de crudo por zonas geográficas: Europa 1.8%, Asia- Pacifico 4.2%, América del norte 6.1%, Rusia y países federados 6.2%, África 7.3%, centro y Sudamérica 9.1%, oriente medio 65.3%.

Producción: En 2001 se produjeron 3.585 millones de toneladas de petróleo.

Duración de las reservas mundiales de petróleo: El dato sobre la producción de Barriles de petróleo es de gran importancia en cuanto que permite averiguar la duración de las reservas mundiales si no se efectuasen nuevos descubrimientos.

Transporte y mercados de consumo:

Normalmente, los pozos petrolíferos se encuentran en zonas muy alejadas de los lugares de consumo, por lo que el transporte del crudo es un aspecto fundamental que exige una gran inversión.

Medios de transporte: Aunque todos los medios son buenos para conducir este producto, el petróleo crudo utiliza sobre todo dos medios de transporte masivo: los oleoductos de caudal continuo y los petroleros de gran cantidad y capacidad.

Oleoductos: Es el conjunto de instalaciones que sirve de transporte por tubería. El diámetro de la tubería de un oleoducto oscila entre los 10 centímetros y un metro. En la actualidad hay en el mundo más de 1500000 kilómetros de tubería destinados al transporte de crudos y el 10% restante para productos terminados.

Como funciona un oleoducto: El petróleo circula por el interior de la conducción gracias al impulso que proporcionan las estaciones del bombeo las estaciones de bombeo se encuentran situadas a 50 km unas de otras.

Petroleros: Son los mayores navíos de transporte que existen en el mundo. Llegan a medir 350 m de largo y alcanzar las 250000 toneladas de peso muerto. Actualmente se transportan por mar más de mil millones de toneladas de crudo al año en todo el mundo.

Refino y obtención de productos.

Cuando el petróleo se extrae, no tiene aplicación práctica alguna. Por eso se separa en diferentes fracciones que si son de utilidad. Este proceso se hace en las refinerías. Estas son instalaciones industriales en la que se transforma el petróleo crudo en productos útiles para las personas. La industria del refino tiene como objetivo obtener la mayor cantidad posible de productos de calidad bien determinada.

Procesos de refino: se clasifican por orden de realización y de forma general, en destilación, conversión y tratamiento.

Destilación: Es la operación fundamental para el refino del petróleo. Su objetivo es conseguir, mediante calor, separar los diversos componentes del crudo.

Conversión: Los principales procedimientos de conversión so el “cracking” y el “reformado”. “El cracking” consiste en una ruptura molecular y se puede realizar, en general con dos técnicas: craqueo térmico que rompe las moléculas mediante, el calor y el craqueo catalítico, que realiza la misma operación mediante un catalizador.

Tratamiento: En general, los productos obtenidos en los procesos anteriores no se pueden considerar productos finales. La fabricación de estos productos ha dado origen a una gigantesca industria. Petroquímica que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes etc. Los tratamientos más usuales son: MTBE, para mejorar la calidad de la gasolina, alquilacion, para reducir los derivados de plomo, e isomeracion para obtener productos de alto índice de octano que son utilizadas para las gasolinas.

Distribución de los productos derivados del petróleo: Estos alimentan no solo a otras industrias sobre todo a los consumidores industriales o privados. Una vez obtenidos los derivados petrolíferos, las empresas deben distribuir sus productos a los clientes. En general, estos productos salen de las refinerías a granel, aunque algunos se envasan en latas o bidones, listos para su uso.

Almacenamiento: Se hace para evitar cortes o problemas en el proceso de suministro de petróleo y con el fin de asegurar un abastecimiento abundante y regular de las industrias y de los consumidores, son necesarios grandes instalaciones de almacenamiento.

Tipos de almacenamiento:

Almacenamiento en refinería: La refinerías disponen de numerosos depósitos al comienzo y al final de cada unidad de proceso para absorber las paradas de mantenimiento y los tratamientos alternativos, sucesivos de materias primas diferentes.

Almacenamiento de distribución: Solamente una pequeña parte de los consumidores puede ser abastecida directamente, es decir por medio de transporte que una de forma directa al usuario con la refinería.

Almacenamiento de reserva: Las compañías petroleras están obligadas a poseer en todo momento una cantidad de producto que garantice el consumo del mercado interno durante un tiempo mínimo determinado.

Materias base: Las principales son las del gas natural, las olefinas ligeras y la de los aromáticos.

Productos terminados: La inmensa variedad de productos terminados de la petroquímica puede clasificarse en 5 grupos:

-Los plásticos, las fibras sintéticas, los cauchos sintéticos o elastómeros, los detergentes, los abonos nitrogenados.

Gas natural: Aunque con gases naturales pueden clasificarse todos los que se encuentran de forma natural en la tierra, desde los constituyentes del aire hasta las emanaciones gaseosas de los volcanes, el término “gas natural” se aplica hoy en sentido estricto a las mezclas de gases combustibles, hidrocarburos o no, que se encuentran en el subsuelo donde, en ocasiones, se hallen asociados con petróleo liquido. El gas natural puede ser “húmedo”, si contiene hidrocarburos líquidos en suspensión- o “seco”- si no los contiene-. El uso de combustibles gaseosos, para iluminación y fines domésticos, ha sido muy general desde la mitad del siglo XIX. Sin embargo, apenas se utiliza en la industria debido a la abundancia de combustibles sólidos y líquidos disponible y a la dificultad que presentaba el transporte y de los combustibles gaseosos.

Aprovechamiento del gas natural:

Se utiliza como combustible y como materia prima en la industria petroquímica. Como combustible se emplea por su gran poder calorífico, por ser su combustión fácilmente regulable y por ser limpia y producir escasa contaminación. Como materia prima es la más adecuada para la fabricación de amoniaco.

Comercialización del gas natural: Es una de las energías primarias de la utilización más reciente, puesto que hasta la segunda década del siglo actual no comenzó su comercialización en los Estados Unidos.

Reservas mundiales de gas a finales de 2001:

Europa 3.1%, Centro y Sudamérica 4.6%, América del Norte 4.8%, África 7.2%, Asia- Pacifico 7.9%, Oriente Medio 36.1 %, Rusia y países federados 36.2%

La importancia del petróleo en la economía mundial:

Todo mundo necesita del petróleo. En una u otra de sus muchas formas lo usamos cada día de nuestras vidas. Proporciona fuerza, Calor y luz, lubrica la maquinaria y produce alquitrán para asfaltar la superficie de las carreteras; y de él se fabrica una gran variedad de productos químicos.

El petróleo es un recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del total de la energía que se consume en el mundo. La importancia del petróleo no ha dejado de crecer desde sus primeras aplicaciones industriales a mediados del siglo XIX.

El petróleo y el medio ambiente.

La extracción y el transporte del petróleo, los distintos procesos de su transformación en productos derivados y su consumo masivo en forma de combustible requieren unas medidas de respeto y conservación del medio ambiente.

Medidas para evitar posibles accidentes en el transporte por mar.

Una de las principales preocupaciones, tanto de las empresas que integran la industria del petróleo como de los estados y las organizaciones internacionales, es para evitar posibles accidentes que dañen el medio ambiente en su fase de transporte por mar, desde los lugares de extracción hasta los centros de procesamiento y consumo.

Petroleros de doble casco:

El transporte marítimo de crudo y productos refinados se hace en la actualidad en buques tanque construidos bajo las más exigentes normas de ingeniería naval, que están dotados de tecnología punta para garantizar la seguridad en el transporte y, por tanto, proteger el medio ambiente.

Medidas para evitar daños al medio ambiente:

Las empresas que operan en el sector del petróleo desarrollan su actividad dedicando especial atención a la conservación del medio ambiente.

En este sentido, existe un avanzado desarrollo de tecnologías para la reducción de emisiones de CO2 a fin de disminuir el efecto invernadero, que produce un calentamiento de la atmosfera. La industria del petróleo y sus derivados hacen especial hincapié en el cumplimiento de las normas sobre especificaciones de los productos. Otras medidas adoptadas por la empresa de este sector son la utilización de tecnologías solares fotovoltaicas en muchos de sus proyectos y la instalación de sistemas en las refinerías que permiten la reutilización de residuos.