TRABAJO PRÁCTICO N° 2

Alumna: Yasmin de Moraes Ramírez Fecha de entrega: 21/02/2015

1. ¿Qué especificación de acero inoxidable se utiliza para el transporte de agua salada?

Se utilizan los aceros AISI 316 y AISI 316L. La aleación 316 es un acero inoxidable austenítico de uso general con una estructura cúbica de caras centradas. Es esencialmente no magnético en estado recocido y sólo puede endurecerse en frío. Se añade molibdeno para aumentar la resistencia a la corrosión especialmente en entornos que contienen cloruros. La aleación 316L posee un bajo contenido de carbono lo cual le otorga una mejor resistencia a la corrosión en estructuras soldadas.

Composición química

* Datos de la North American Stainless (NAS).

2. Clasificación de tuberías de cobre

Tipo de tubo

Código de color Estándar Aplicación1

Longitudes comerciales disponibles2

Tamaños nominales o estándares Estirado Recocido

Tipo K Verde ASTM B 88 3

- Servicio y distribución de agua doméstica - Protección contra el fuego - Solar - Fuel/fuel oil - HVAC ((heating, ventilating, and air conditioning): calor, ventilación y acondicionamiento de aire- Derretimiento de nieve - Aire comprimido - Gas natural- Gas licuado de petróleo - Vacío

Tramos rectos:

1/4 inch to 8 inch

20 ft. 20 ft.

10 inch 18 ft. 18 ft.

12 inch 12 ft. 12 ft.

Enrollados:

1/4 inch to 1 inch

- 60 ft.

- 100 ft.

1-1/4 inch and - 60 ft.

Tipo de tubo

Código de color Estándar Aplicación1

Longitudes comerciales disponibles2

Tamaños nominales o estándares Estirado Recocido

1-1/2 inch

2 inch

- 40 ft.

- 45 ft.

Tipo L AzulASTM B 88

- Servicio y distribución de agua doméstica - Protección contra el fuego - Solar - Fuel/fuel oil - HVAC ((heating, ventilating, and air conditioning): calor, ventilación y acondicionamiento de aire- Derretimiento de nieve - Aire comprimido - Gas natural- Gas licuado de petróleo - Vacío

Tramos rectos:

1/4 inch to 10 inch

20 ft. 20 ft.

12 inch 18 ft. 18 ft.

Enrollados:

1/4 to 1 inch

- 60 ft.

- 100 ft.

1-1/4 inch to 1-1/2 inch

- 60 ft.

2 inch

- 40 ft.

- 45 ft.

Tipo M Rojo ASTM B 88

- Servicio y distribución de agua doméstica - Protección contra el fuego - Solar - Fuel/fuel oil - HVAC ((heating, ventilating, and air conditioning): calor, ventilación y acondicionamiento de aire.- Derretimiento de nieve 

Tramos rectos:

1/4 inch to 12 inch

20 ft. N/A

Tipo de tubo

Código de color Estándar Aplicación1

Longitudes comerciales disponibles2

Tamaños nominales o estándares Estirado Recocido

- Vacío

DWV AmarilloASTM B 306

- Drenaje, desechos, ventilación.- HVAC ((heating, ventilating, and air conditioning): calor, ventilación y acondicionamiento de aire.- Solar

Tramos rectos:

1-1/4 inch to 8 inch

20 ft. N/A

ACR AzulASTM B 280

- Acondicionamiento de aire - Refrigeración - Gas natural - Gas licuado de petróleo - Aire comprimido

Tramos rectos:

3/8 inch to 4-1/8 inch

20 ft. 4

Enrollados:

1/8 inch to 1-5/8 inch

- 50 ft.

OXY, MED OXY/MED OXY/ACR ACR/MED

(K) Verde (L) Azul

ASTM B 819

- Gas de uso médico - Aire comprimido de uso médico - Vacío

Tramos rectos:

1/4 inch to 8 inch

20 ft. N/A

3. Juntas para bridas

Las juntas para bridas son elementos selladores, se fabrican de acuerdo a las normas de materiales, niveles de presión y normas dimensionales de diferentes países.

De acuerdo a la norma DIN: según el tipo de brida DIN, a la junta le corresponde otra norma DIN específica, es decir, a las bridas planas les corresponde la norma DIN2690, a las bridas de doble encaje la DIN2691 y a las de simple encaje DIN2692. Todas estas normas hacen que las juntas de igual DN tengan diferentes dimensiones. Se clasifican según su clase de presión y se expresan en Kg/cm² junto con el indicador PN.

Clases de presión: PN6, PN10, PN16, PN25, y PN40.

De acuerdo a la ASME / ANSI: las bridas según los estándares ASME B16.21/B16.1/B16.5 o ASME/ANSI B16.47 normalmente están hechas a partir de forja con las caras mecanizadas. Se clasifican según su clase de presión y se expresan en libras por pulgada cuadrada o, simplemente, el símbolo #.

Clases de presión: 125#, 250#, 150#, 300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#.

Cuanto mayor es la clase de presión de las bridas de una red de tuberías, mayor resistencia presentará dicha red al efecto conjunto de la presión y la temperatura. Así, por ejemplo, un sistema con clase 150# difícilmente soportaría unas condiciones de presión y temperatura de 30 bar y 150°C, mientras que una clase 300# sería la ideal para esas condiciones. Cuanto mayor es la clase de tuberías de una brida, mayor es su precio, por lo que resultaría un gasto no justificado el empleo de unas bridas de 600# para este caso concreto.

Dimensiones nominales:

ASME B16.21 RF/FF 150-600# – ½” hasta 24″

ASME B16.1 RF 250# – 1″ hasta 48″ (2011)

ASME B16.1 FF 125# – 1″ hasta 48″ (2011)

ASME B16.47 RF/FF 150-600# Series A y B – 22-26″ hasta 60″

Cuando está en servicio, la junta está sometida a una fuerte compresión provocada por los bulones y también a un esfuerzo de cizallamiento debido a la presión interna del fluido circulante. Para que no haya vaciamiento a través de la junta es necesario que la presión ejercida por los bulones sea bien superior a la presión interna del fluido que tiende a alejar las bridas. Por ese motivo, mientras mayor sea la presión del fluido tanto más dura y resistente deberá ser la junta para resistir al doble de esfuerzo de compresión de los bulones, y de cizallamiento por la presión.

La junta también deberá ser suficientemente deformable y elástica para amoldarse a las irregularidades de la superficie de las bridas garantizando un sello apropiado.

Así, las juntas duras, si por un lado resisten las presiones más altas por otro lado exigen mayor perfección en el acabado de las caras de las bridas y en la alineación de los tubos y viceversa. El material de las juntas deberá resistir la acción corrosiva del fluido como toda faja posible de variación de temperatura.

Con bridas de cara con resalte se usan juntas en forma de corona circular cubriendo apenas el resalte de las bridas por dentro de los bulones. Las juntas usadas con las bridas de cara plana cubren la cara completa de las bridas, inclusive la perforación de los bulones para las bridas de macho y hembra, y de lengüeta y ranura. Las juntas tienen forma de corona circular estrecha encajándose en el fondo de la ranura. Como la junta queda confinada resiste esfuerzos muy elevados tanto de compresión como de cizallamiento. Con las bridas de cara para junta de anillo se usan juntas de anillo metálico macizo. Los siguientes son los tipos más usuales de juntas para bridas:

Juntas no metálicas: son siempre juntas planas usadas para bridas de cara con resalte o de cara plana, sus espesores varían de 0,7 a 3 milímetros siendo 1,5 mm el espesor más común. Los principales materiales empleados son goma natural, material plástico y papelón hidráulico.

Juntas semimetálicas, en espiral: son constituidas de una lámina metálica (generalmente de acero inoxidable), torcido en espiral con relleno de amianto entre cada vuelta. Se usan para bridas de cara con resalte, en servicios por encima de los límites permitidos para las juntas de papelón hidráulico, e5 de modo general, para bridas de clases de presión 600# o más altas. Las juntas semimetálicas en espiral son notables por su excelente elasticidad. Para estas juntas se recomienda el acabado liso para la cara de las bridas con rugosidad media máxima de 0,003 milímetros (125 RMS).

Juntas metálicas y laminadas: son juntas con una capa metálica plana o corrugada y relleno de amianto. El espesor de la junta es de 2 a 3 milímetros. Los casos de empleo son los mismos que los de las juntas semimetálicas en espiral.

Juntas metálicas macizas: juntas metálicas con caras planas ranuradas. Se usan estas juntas con bridas de cara con resalte (para presiones muy altas) y con bridas de cara de macho y hembra o de ranura y lengüeta. Los materiales empleados son los mismos que los de las juntas laminadas. En todas las juntas metálicas es importante que el material de la junta sea menos duro que el material de las bridas.

Juntas metálicas de anillo: anillos metálicos macizos de sección ovalada octogonal, siendo la ovalada la más común. Las dimensiones del anillo, que varían con el diámetro y con la clase de presión nominal de la brida están padronizadas en la norma ANSI B16.20. Esos anillos son generalmente de acero inoxidable, también se fabrican de acero al carbono, aleaciones de acero y níquel, metal monel, siendo siempre piezas de fabricación cuidadosa. La dureza del material de la junta de anillos debe ser siempre menor que la dureza del material de la brida. Cogiéndose una diferencia mínima de 30 Brinell. Las juntas de anillos son empleadas para vapor y para hidrógeno (con bridas de clase 600#, o más altas) para hidrocarbonetos (con bridas clase 900# o más altas) y otros servicios de gran riesgo. También se utilizan para cualquier servicio en temperaturas por encima de 550 °C. Debido a la pequeña área de contacto de la junta con las bridas la fuerza de apriete necesaria para estas juntas es muy inferior a la misma fuerza para las juntas metálicas macizas.

4. Válvulas. Clasificación y partes principales

Las Válvulas son dispositivos mecánicos cuya función es la de controlar los fluidos en un sistema de tuberías. El Comité Europeo de Normalización (CEN) en su Norma EN-736-2 define las Válvulas como aquel componente de tuberías que permite actuar sobre el fluido por apertura, cierre u obstrucción parcial de la zona del paso o por derivación o mezcla del mismo.

Las Válvulas independientemente de su tipo disponen de algunas partes comunes necesarias para el desarrollo de su función:

1- Obturador: También denominado disco en caso de parte metálica, es la pieza que realiza la interrupción física del fluido.

2- Eje: También denominado husillo, es la parte que conduce y fija el obturador.3- Asiento: Parte de la válvula donde se realiza el cierre por medio del contacto con

el obturador.4- Empaquetadura del eje: Es la parte que montada alrededor del eje metálico

asegura la estanqueidad a la atmósfera del fluido.5- Juntas de cierre: Es la parte que montada alrededor del órgano de cierre (en

algunos casos) asegura una estanqueidad más perfecta del obturador.6- Cuerpo y Tapa: Partes retenedoras de presión, son el envolvente de las partes

internas de las Válvulas.7- Extremos: Parte de la válvula que permite la conexión a la tubería, pueden ser

bridados, soldados, roscados, ranurados o incluso no disponer de ellos, es decir, permitir que la válvula se acople a la tubería tan solo por las uniones externas (Wafer).

8- Pernos de unión: Son los elementos que unen el cuerpo y tapa de la válvula entre sí. Para asegurar la estanqueidad atmosférica hay que colocar juntas entre estas dos superficies metálicas,

9- Accionamiento: Es el mecanismo que acciona la válvula.

Partes principales de una válvula en la siguiente válvula típica (Válvula de Globo):

Tipos de Válvulas Industriales

En función de su propósito de aplicación podemos encontrar una primera clasificación de la siguiente forma:

Aislamiento: Su misión es interrumpir el flujo de la línea en de forma total y cuando sea preciso.

Retención: Su misión es impedir que el flujo no retroceda hacia la zona presurizada cuando esta decrece o desaparece.

Regulación: Su misión es modificar el flujo en cuanto a cantidad, desviarlo, mezclarlo o accionarlo de forma automática.

Seguridad: Utilizadas para proteger equipos y personal contra la sobre presión.

Válvulas de Aislamiento

También llamadas Válvulas de cierre, de interrupción, de bloqueo o de corte en virtud de su propósito dentro del sistema de fluidos. Las Válvulas de aislamiento pueden ser clasificadas en dos grandes grupos en función del movimiento que realizan para la obstrucción del fluido:

Válvulas de aislamiento lineal Válvulas de aislamiento giratorias o rotatorias

Las Válvulas de aislamiento lineal (V. de Globo, V. de Compuerta, V. de Diafragma, V. de Guillotina) son aquellas cuyo movimiento del eje se realiza de forma vertical desde arriba hacia abajo para la acción de cierre y de abajo hacia arriba para la acción de apertura. Se caracterizan por ser movimientos de cierre y apertura lentos y accionados por volante Multi vuelta. Son imprescindibles cuando se trate de manejar fluidos compresibles como el vapor con el fin de que el cierre lento no provoque fenómenos hidráulicos que pudiesen dañar la válvula y el sistema general.

Las Válvulas de aislamiento giratorio (V. de Bola, V. de Macho, V. de Mariposa) son aquellas cuyo movimiento del eje se realiza de forma rotatoria en 90º como carrera total. Se caracterizan por ser movimientos de cierre y apertura rápidos, Normalmente se utilizan para trasegar fluidos no compresibles en estado líquido y a presiones de ejercicio bajas. El mando de accionamiento suele ser una palanca de agarre.

Otra clasificación común de las Válvulas de aislamiento la podemos encontrar por el tipo de accionamiento de la misma:

Las Válvulas accionadas manualmente son las más sencillas, deben de ser manipuladas por el operador de planta con la mano, por esta misma razón deben de ser accesibles y, normalmente, la acción no se realiza con mucha frecuencia ya que el proceso no lo requiere.

Las Válvulas auto accionadas son aquellas que el propio fluido de la línea o contenido dentro de la válvula alerce la acción de movimiento del eje u órgano de cierre. Normalmente se utilizan en lugares de menor accesibilidad y donde la repetición de ciclos

es más elevada y dependiente de algún parámetro del proceso (control de la temperatura, presión, nivel, caudal…).

Las Válvulas accionadas por energía auxiliar son aquellas que la acción de una fuente de alimentación externa provoca la acción de movimiento del eje. Esta puede ser eléctrica, neumática, hidráulica e hidroneumática como más comunes. Son utilizadas para la automatización de procesos industriales de alta repetición y exactitud en el control.

Válvulas de Retención

Las Válvulas de Retención son aquellas que accionadas por la propia presión del fluido permiten el paso del mismo e impiden el retroceso del mismo hacia la parte presurizada cuando la presión del sistema cesa. Son Válvulas unidireccionales que abren en un sentido del flujo y son cerradas en el sentido opuesto del flujo, (observar las normas de instalación en nuestros Manuales). Existen diversos tipos de Válvulas de Retención en función de su diseño:

Válvulas de Retención de tipo Clapeta oscilante Válvulas de Retención con Clapeta excéntrica (“Tilt Check”) Válvulas de Retención de disco partido o doble plato Válvulas de Retención de disco con muelle Válvulas de Retención de bola Válvulas de Retención labiadas Válvulas de Retención de tipo pistón

Básicamente, la utilización de un diseño u otro y dado que todas desarrollan la misma función, se basa en los criterios de selección del usuario: conexiones a tuberías, materiales constructivos, menores perdidas de carga, naturaleza del fluido (por ejemplo fluidos cargados, viscosos, sucios... etc), mantenimiento, temperaturas y presiones.

Válvulas de Regulación

Las Válvulas de Regulación, también llamadas Válvulas de Control, son aquellas que modifican la cantidad de fluido en un sistema. Las Válvulas de regulación más habituales son las accionadas por una fuente de energía externa (eléctrica o neumática por ejemplo). Estas Válvulas se consideran como el elemento final del sistema de control por donde el fluido circula y normalmente son empleadas en procesos donde sea necesaria la realización de movimientos continuos y de regulación precisa. Por supuesto no todas las Válvulas de regulación son accionadas por las fuentes de energía externa, las Válvulas de accionamiento manual que posean un obturador caracterizado, cónico o parabólico también serían consideradas como de regulación. En cambio, las Válvulas auto accionadas se consideran Válvulas de apertura y cierre (On/OF.) ya que no permiten modificaciones parciales del fluido aunque la función que realicen dentro del sistema sea la de “controlar” un proceso.

Las Válvulas de Control no pueden ser entendidas sin la observación del llamado “Lazo de Control” que compone el Sistema. Este Lazo se compone de un controlador electrónico que recoge la señal de entrada (parámetros de control deseados); el actuador de la válvula, la válvula en sí misma y el elemento sensor del sistema.

El parámetro deseado a controlar se introduce en el controlador (1), el parámetro real medido en el sistema es alimentado al controlador, si estos parámetros no coinciden genera una señal de error que transfiere la acción al actuador (2) de la válvula (3) ejerciendo el cierre (disminución de caudal) u apertura (aumento de caudal). El elemento sensor (4) instalado aguas debajo de la válvula mide el caudal y emite la señal al controlador completando el lazo cerrado.

Las Válvulas de control pueden ser diseñadas en paso recto pero también con tres vías de paso para realizar funciones de mezcla o derivación:

Las válvulas mezcladoras son aquellas que están proyectadas para actuar sobre la proporción de dos o más fluidos de entrada para producir un fluido de salida común cambiando la posición del obturador.

Las Válvulas desviadoras o de derivación son aquellas que están proyectadas para actuar sobre dos o más fluidos de salida a partir de un fluido de entrada común cambiando la posición del obturador.

Válvulas de Seguridad y Alivio de Presión

Las Válvulas de Seguridad y Alivio son dispositivos auto accionados por el fluido que previenen la sobre presión en recipientes presurizados, líneas y otros equipos generales. Las Válvulas suelen ser diseñadas en ángulo de 90º para facilitar la evacuación del fluido del sistema. Las Válvulas se componen de un muelle preparado a una determinada presión de disparo por encima de la cual actuara liberando el fluido del sistema una vez producida la evacuación del fluido y la presión de ejercicio restablecida en el sistema vuelven a su posición inicial cerrada. La utilización de Válvulas de seguridad es fundamental en recipientes presurizados ya que los fluidos compresibles provocarían, en caso de aumento de presión por encima de la concebida en el diseño, la deformación o rotura de los mismos con el peligro para personas y propiedades que ello conlleva.