• Author / Uploaded
• HolddieQuispeOrtiz

Citation preview

Introducción Para el transporte de cualquier fluido de un lugar a otro es necesario hacer uso de las tuberías, una tubería no es más que la unión de tubos con accesorios. La conducción o transporte de fluidos por medio de tuberías, sean estos fluidos líquidos como el agua, petróleo, gasolina, etc. Requieren el control del flujo, su regulación, o impedir que este pueda retornar de un determinado sentido de circulación y, muchas veces también se requiere poder mantener el flujo a una determinada presión de servicio. Para estas variadas funciones se utiliza las válvulas, las cuales intercaladas convenientemente en las tuberías, deben cumplir últimamente el fin para el cual se las ha elegido. Para las redes de agua potable y alcantarillado que prácticamente operan a temperatura ambiente, salvo el caso de estar expuestas a la intemperie en climas mu/ fríos como el de nuestras serranías, las consideraciones de temperatura no influye mayormente en la selección de las válvulas, Por lo que en este trabajo nos dedicaremos a estudiar los tipos y clases de tuberías más comunes y comerciales en el Perú. Donde encontramos diversas marcas de tuberías de los diámetros específicos para cada área de construcción. Entre ellas tenemos a las siguientes: 

PAVCO



POLIPLAST PERÚ



TIGRE



NICOLL PERU



TUBOPLAST



MAVERI



PROMATCO



MBI



KOPLAST INDUSTRIAL



ECOMEX

CONSIDERACIONES GENERALES La correcta elección del material para una determinada aplicación, en la mayoría de los casos exige una resolución que dependerá fundamentalmente de cuestiones técnicas-económicas para cuyo análisis describimos los siguientes factores a considerar:  Condiciones de presión y temperatura máxima de trabajo  Características del fluido conducido  Tipo de uniones a utilizar  Tensiones de trabajo  Confiabilidad operativa y seguridad  Costo del material Los materiales normalmente utilizados para la construcción de cañerías podemos agruparlos en:

CAÑERIAS DE ACERO AL CARBONO Y DE ACEROS ALEADOS A continuación se detallan los materiales de mayor uso en la industria, los que se fabrican bajo normas ASTM, a saber:  ASTM A 53, GRADOS A y B: Suelen ser los materiales más comúnmente utilizados en instalaciones donde las condiciones de presión y temperatura del fluido no toman valores extremos. Se los fabrica con dos (2) porcentajes de carbono diferentes a los efectos de obtener de ellos diferentes características mecánicas.  ASTM A 106, GRADOS A, B y C: Son materiales similares al ASTM A 53 pero con mayor tenor de carbono y por tanto, mejores valores de resistencia mecánica. Esta composición química les permite a la vez adecuarse para trabajar con fluidos a importantes temperaturas, siendo normalmente empleados en servicios donde la misma llega hasta los 250/ 350 ºC. Cuando los valores de temperatura de los fluidos pasan a ser “extremos” (tanto en bajas como en altas marcas térmicas), se requiere de composiciones químicas particulares en el acero de las conducciones.  Aceros para Servicios a Altas Temperaturas: Se requiere la utilización de aceros aleados de elevada resistencia mecánica, resistente tanto a los efectos de Creep15 como de oxidación. Los aceros comúnmente utilizados para estos servicios, son los siguientes: 2

-



ASTM A335: Aleación con Cr-Ni-Mo, en diferentes porcentajes. Estos aceros logran soportar temperaturas de hasta 500 ºC según su Grado. - ASTM A312: Es una aleación Cr-Ni, que soporta temperaturas de trabajo cercanas a los 600 ºC. Aceros para Servicios a Temperaturas Criogénicas: Se emplean aleaciones que a muy baja temperatura no pierden su ductilidad y, por tanto no quedan expuestas a fracturas repentinas por fragilidad. Los aceros más utilizados, en estos casos, son los siguientes:

TUBOS PARA USOS TÉRMICOS Las condiciones de trabajo donde se los utiliza pueden ser muy amplias, según el tipo de instalación y procesos de que se trate, y van desde los denominados pequeños equipos que trabajan a 15 Kg/cm2 de presión y 300 ºC, hasta sobrepasar, en generadores de importancia, los 150 kg/cm2 y 600 ºC de temperatura.

CAÑERIAS DE ACERO INOXIDABLE Las cañerías de acero inoxidable son normalmente utilizadas en instalaciones donde se requiere una alta resistencia a la corrosión o altos valores de resistencia mecánica para procesos a temperaturas elevadas o bien simplemente para evitar que se produzca contaminación del producto que circula por las mismas. Los materiales utilizados generalmente para estos casos responden a los aceros normalizados por las normas ASTM-ANSI-AISI, por ejemplo: ASTM A-269 – ANSI B 36.19 – AISI 316 3

ASTM A-312 – ANSI B 36.19 – AISI 316 Donde las normas:    

ASTM A-269: Define características y métodos de ensayo para los tubos de acero inoxidable austeníticos con o sin costura. ASTM A-312: Define características y métodos de ensayo para los caños de acero inoxidable austeníticos con o sin costura. ANSI B-36.19: Define dimensiones y tolerancias generales para las conducciones de acero inoxidable con o sin costura. AISI 316: Define el Grado del acero, especificando la composición típica del mismo. CAÑERIAS DE POLICLORURO DE VINILO

Las cañerías de Policloruro de Vinilo (PVC) poseen un elevado rango de resistencia a la corrosión, muy buen comportamiento a la acción de álcalis, ácidos, derivados de la descomposición de sustancias orgánicas, etc., son inmunes al ataque de corrientes galvánicas y no producen contaminación en los productos que se transportan. Los fabricantes de estos materiales proveen datos, información y tablas en las que se indica el comportamiento del mismo en función de las características del fluido a transportar y la temperatura y presión de trabajo requeridas. Presenta las siguientes ventajas:   

Bajo peso específico (1,36 Kg./dm3 ) lo que facilita su manipulación para el montaje e instalación Superficies perfectamente lisas, ofreciendo poca resistencia a la circulación del fluido, por lo tanto, mínimas pérdidas de presión además de no posibilitar la formación de incrustaciones. No requieren procesos ni trabajos de protección exterior mediante pintura, ofreciéndose en los más diversos tamaños en variados colores de terminación.

Las desventajas a tener en cuenta para su uso son: reducida resistencia el calor, temperatura máxima de trabajo de aproximadamente 60ºC (140°F) y elevado coeficiente de dilatación (aproximadamente siete veces mayor a la de un acero). Por ello, en su instalación deben preverse “facilidades” para permitir que las cañerías dilaten libremente. Poseen además escasa resistencia a los choques, vibraciones e impacto, baja resistencia mecánica (por lo que en las instalaciones aéreas deben estar perfectamente sustentadas, situación por la que requerirán de un importante número de soportes o bien estar directamente apoyadas sobre soportes del tipo continuo).

4

TIPOS DE UNIONES 

Campana y espigo:

Es un tipo de junta integral, compuesta por una embocadura o campana en la que se introduce la espiga. Esta espiga está mecanizada al objeto de alojar una o dos juntas tóricas en material elastómero. La finalidad de las mismas es la de asegurar la estanqueidad de la unión por presión contra la pared interior de la campana. Esta junta no tiene resistencia axial y es muy apropiada para tubería enterrada por su facilidad y rapidez de montaje. Se usa plomo como material sellante, después de la unión es envuelta con hilo de estopa, han sido en su mayoría remplazadas por uniones a presión con empaques de caucho.  

   

A presión con empaque de caucho :

Son mucho mas fáciles de ensamblar y menos probable que tengan escapes como resultado de desplazamientos que ocurran terminada la construcción.  

  

  

Mecánicas :

Están disponibles tanto con anillos de seguro como sin ellos. La unión sin seguro no puede resistir mucha presión y es a veces usada con barras de empate roscadas que transfieren las cargas longitudinales a secciones adjuntas con el fin de desarrollar mas resistencia en el suelo.  

5

  

Bridadas :

Es fabricada roscando los bordes de la tubería y atornillando las bridas en los bordes. Las bridas son hechas con delgadas caras paralelas, insertándose un empaque para asegurar un ajuste hermético al agua. Esta unión nunca es enterrada , ya que la corrosión puede hacer muy difícil su posterior desmonte.  



Bola flexible :

Permiten la inclinación de la secciones de unión hasta 15º. Un empaque de caucho asegura el sello hermético al agua en una unión por demás metálica. Esta unión es usada en circunstancias en las cuales se prevén grandes deformaciones. 

De rosca :

Son usadas en distribución interna de edificaciones, en proyectos a gran escala, están provistas de bridas.

                             6



Victaulic :

Consta de dos envolturas semicirculares que estan aseguradas entre si alrededor de la tubería. Los engranajes de las envolturas encajan en los borden de la tubería y envuelven un anillo de caucho que sirve como empaque.

    

Dresser :

Constan de un anillo central y dos anillos exteriores que están atornillados entre sí contra el anillo central, tras el cual fuerzan los empaques. Tales uniones permiten un grado de rotación de la unión .



Unión química :

La unión química consiste en el vendado de las dos partes a unir con el mismo material de base, obteniéndose así uniones sin intercalar ninguna pieza o mecanismo para realizar conducciones monolíticas. La longitud y el espesor de la unión dependen del diámetro de la tubería y de las condiciones de servicio. Esta unión resiste esfuerzos de tracción axial.

TIPOS DE VÁLVULAS 7

-

Válvula Esclusa: Es el tipo más comúnmente utilizado en las cañerías industriales. En éstas un simple disco en forma de compuerta, accionado por un vástago roscado y un volante, se mueve en dirección perpendicular a la del fluido cerrando su paso al ajustar sobre dos asientos laterales. Las válvulas esclusas deben ser usadas como válvulas de paso, es decir, para cerrar o abrir la totalidad del paso al fluido, única función para la cual se recomienda este tipo de válvula. Este tipo de válvula no está diseñada para regulación de caudal ni para ser operadas frecuentemente. Por otro lado, permiten un “paso completo” al fluido y por lo tanto generan muy baja pérdida de carga en la línea.

-

Válvula Globo: A diferencia de las válvulas esclusas, que asientan en forma perpendicular a la dirección del flujo, las válvulas globo tienen el asiento paralelamente a aquel. El flujo a través de la válvula sigue una trayectoria cambiante, aumentando la resistencia al paso del fluido y provocando por lo tanto una importante pérdida de carga. Este tipo de válvulas resultan adecuadas para realizar la regulación del caudal circulante. La proporcionalidad directa entre el tamaño de la abertura y el número de vueltas del volante de la válvula, permite una regulación bastante exacta del paso del fluido. El disco y el asiento pueden ser recambiados rápidamente. Resultan, fundamentalmente por esta razón, apropiadas para ser utilizadas en forma frecuente.

-

Válvula de Retención: Este tipo de válvulas se utilizan para prevenir el retorno del flujo en las líneas, funcionando de forma automática. Según el principio de operación, estas válvulas se dividen en dos tipos: 

A charnela (o clapeta): la presión del líquido mueve automáticamente un disco oscilante, abriéndolo para permitir la circulación del flujo máximo, en caso de inversión de flujo, el peso del disco y la presión contraria cierran el disco contra el asiento deteniendo el contra flujo. El movimiento del fluido se produce en una línea recta, prácticamente sin restricciones, similarmente a lo que ocurre en una válvula esclusa; por lo tanto, presentan poca pérdida de presión y pueden ser instaladas tanto en forma vertical como horizontal.



A pistón (disco o bola): la presión de la línea levanta el pistón dejando pasar al fluido que cambia su curso de forma similar a lo que ocurre en las válvulas globo. Cuando el flujo se invierte, el pistón cae y apoya sobre su asiento deteniendo el contra flujo. Se instalan en posición horizontal con el lado de presión bajo el pistón. Otros modelos poseen diseños similares utilizando un disco con guías y otras una esfera metálica en lugar del pistón antes descripto, cumpliendo éstas una idéntica función y resultados. Estas válvulas, por su particular diseño, presentan una elevada pérdida de carga.

8

-

Válvula Esférica: Están formadas por un cuerpo que contiene una esfera perforada (obturador) ubicada entre dos asientos, los que generalmente son auto-ajustables y material de teflón. En estas, a medida que la presión del fluido aumenta, el cierre producido por la esfera sobre el asiento, opuesto a la dirección del flujo, resulta cada vez más hermético. No obstante, el cierre se mantiene estanco sobre el otro asiento mediante un sistema de auto ajuste. El paso del fluido a través de una válvula esférica puede ser, dependiendo del diseño elegido, total o restringido. Generalmente son utilizadas para servicios poco severos de agua, aire comprimido, líneas de vacío, fluidos viscosos, gas natural, etc. Se construyen con cuerpos de diversos materiales como ser bronce, acero inoxidable y en aceros cromados tanto como en materiales termoplásticos.

-

Válvula a Tapón: Son válvulas del tipo cónicas y rotativas. La conicidad del tapón y del asiento permiten siempre un contacto continuo entre ambos. La apertura y cierre de la válvula se realiza con sólo un cuarto (¼) de vuelta, accionando un vástago, el que se encuentra vinculado por un lado al tapón cónico y por el otro a un asa con la que se maniobra y maneja la válvula. Se fabrican de diversos materiales como ser de bronce, fundiciones de hierro, aceros fundidos, etc. y se las utilizan generalmente en líneas y servicios de gas, aire comprimido, derivados de petróleo, etc.

-

Válvula a Diafragma: Esta consiste de un cuerpo principal sobre el cual se apoya y ajusta un diafragma de material flexible generando así el cierre de la válvula. El diafragma normalmente se desplaza mediante la acción de un vástago roscado con un volante solidario. El cuerpo referenciado generalmente se construye en fundición de hierro con sus internos revestidos en diversos materiales como ser ebonita, polietileno u otros a los efectos de evitar desgastes, contaminación y otros efectos en función del fluido circulante por la misma. El diafragma flexible se selecciona también según la naturaleza del fluido circulante y normalmente se construye de caucho sintético y tela, hypalon, teflón, etc. Este tipo de válvulas presentan un buen cierre al paso del fluido e importante facilidad de mantenimiento.

-

Válvula de Seguridad: Llamada también como válvula de alivio. Su construcción es similar a la de las válvulas globo de ángulo. La válvula, se mantiene cerrada por la acción de un resorte (muelle) cargado y con regulación predefinida. Cuando la fuerza ejercida por la presión del fluido en la entrada, que actúa sobre la parte inferior del disco de cierre, supera el valor de la fuerza antagónica dada al resorte, la válvula se abre liberando presión de la línea.

-

Válvula de Control: Es una válvula, por lo general de diseño similar a una válvula globo, que de acuerdo al tipo de movimiento del vástago puede clasificarse como lineal (tipo globo de simple o doble asiento) o rotativa (tipo esférica, mariposa, etc.) La válvula de control es el elemento final de un “lazo de control”. Un lazo de control simple, consta de un instrumento capaz de captar, a través de un elemento sensor, cualquier desviación en las condiciones del proceso, comparado a un valor previamente definido. En estas condiciones envía una señal de presión (aire comprimido) al diafragma del actuador de la 9

válvula para abrir o cerrar en forma proporcional a la desviación producida en el proceso. -

Válvulas Autoreguladoras de Presión -Temperatura: son válvulas automáticas que funcionan sin la intervención de una acción externa. La mayoría de ellas actúan a través de una pequeña válvula piloto, integral a la válvula principal, que es la encargada de recibir una determinada señal del equipo controlado, mediante el cual habilita su accionar. Las hay de diversos tipos, diseños y rangos y se utilizan como parte de los sistemas de control siendo que los fabricantes de las mismas facilitan tanto su cálculo como su mejor selección a través del uso de catálogos técnicos donde se explicitan diámetro de conexiones, capacidades, rangos de presiones y temperaturas (entrada/salida) y demás características propias a considerar para la selección del modelo más adecuado o conveniente para cada servicio.

-

Otras: En el campo de “líneas de procesos o productos” existen no menos de una veintena más de válvulas donde cada una de ellas puede a su vez poseer diferentes modelos, tamaños y materiales constructivos; todo ello en función del tipo de servicio, caudales, pérdidas de carga, etc. que se requiera satisfacer en determinado proceso.

Bibliografía Anónimo. (05 de Febrero de 2015). conducción de fluidos. Obtenido de http://www.oilproduction.net/cms3/files/Conduccion%20de%20fluidos.pdf Domingo, A. M. (1997-2011). Apuntes de Mecánica de Fluidos. España. PAVCO. (2016). Tubería y conexiones de PVC. PAVCO, 6. Rodríguez Martínez, C., & Lafargue Pérez, F. (7 de Octubre de 2011). Scielo. Obtenido de Ingeniería Mecánica: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S181559442012000300001 Soriano, J. A. (2001). Fluidos 3.

10