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Mecanica de fluidos
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Introducción.
Una tubería o cañería es un conducto que cumple la función de
transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy
diversos. Los primeros sistemas de drenaje subterráneo se instalaron al inicio
de la era Cristiana, pero este tipo de drenaje fue prácticamente olvidado en
los siglos siguientes. Alrededor del año 1544 reaparecieron en Inglaterra
sistemas de drenaje, cuando los holandeses comenzaron a exportar hacia ese
país el saber de sus ingenieros, que eran reputados expertos en la
construcción de sistemas de drenaje y diques. Seguido posteriormente por
otros famosos ingenieros como Cornelius Vermuyden y JoosCroppenburgh.
Poco más tarde se utilizaron tejas semicirculares a modo de drenes en
Escocia y en la Europa continental. Estas tejas deben considerarse los
predecesores de los tubos de drenaje de cerámica, de aquí su nombre.
Seguidamente se utilizaron drenes b sencillos en forma de herradura, este
tipo de drenes sobre placas planas, drenes en forma de D con base plana y
finalmente tubos de sección circular. En 1840, la invención en Inglaterra del
extrusor de tubos de cerámica favoreció la difusión del drenaje de tierras en
Europa. Hace aproximadamente dos siglos, se introdujo el drenaje de tubería
en los Estados Unidos de América. Durante el periodo siguiente, se colocaban
a mano tubos de cerámica manufacturados mecánicamente y alrededor de
1960 se generalizo la instalación mecánica. La introducción de tuberías de
drenaje de plástico perforado en la década de 1960 incremento la
efectividad, eficiencia y economía de instalación. Se han hecho tuberías de
drenaje con tablas (drenes de caja) y ladrillos; tubo de cerámica en forma de
herradura y con sección circular; tubo de hormigón; tubo perforado de
fibra bituminosa y tubería perforada de plástico liso y corrugado.
Actualmente, se utilizan con frecuencia tuberías corrugadas aunque también
tubos de Hormigón y de cerámica.
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Objetivos.
Conocer la información básica sobre tuberías y accesorios que
permitan desarrollar una representación grafica correcta.
Conocer los tipos de accesorios utilizados en tuberías.
Conocer las diferentes tipos de utilidades de las tuberías.
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Marco Conceptual.
Tuberías:
Las tuberías se emplean para la conducción de fluidos, normalmente están
formados por elementos unidos convenientemente, mediante uniones
apropiadas.
Las tuberías pueden estar constituidas por materiales diversos. La selección
del material como (acero inoxidable, hierro fundido, arcilla vitrificada, cobre
y plástico) depende esencialmente de los siguientes elementos: naturaleza
del fluido que pasa por la tubería, condiciones físicas (temperatura), presión,
y otras condiciones del fluido.
Tipos de Tuberías:
Tuberías De Acero.
Se utiliza para altas presiones y temperaturas, generalmente transporta agua,
vapor, aceites y gases. Esta tubería se especifican por el diámetro nominal, el
cual es siempre menor que el diámetro interior real de la tubería.
Esta se fabrica con un proceso de forja y barrenado. Este tipo de tubería se
utiliza por encima de los niveles de la tierra para muchas aplicaciones; es
recomendable en tipos de tubería cuando se encuentre en un ambiente muy
corrosivo o en una temperatura y presión muy elevada.
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Tuberías De Hierro Fundido.
Este tipo de tuberías se instala frecuentemente bajo tierra para transportar
agua, gas y aguas negras (drenaje). Aunque también se utiliza para
conexiones de vapor a baja presión. Los acoplamientos de tuberías de hierro
fundido generalmente son del tipo de bridas o del tipo campana espigo.
El fierro fundido, para desagüe está ampliamente reconocido como uno de
los mejores materiales para ser usado en evacuaciones extremas de fluidos
altamente nocivos. Su resistencia excede cualquier condición asociada a calor
extremo, corrosión, volumen de descarga y acidez.
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Aplicaciones como:
• Instalaciones de calefacción.
• Instalaciones de aire acondicionado.
• Instalaciones de aire comprimido.
• Instalaciones de refrigeración.
• Instalaciones contra incendios
• Instalaciones de agua sanitaria fría y caliente
• Conducción de líquidos y gases en general
• Calderas
Tubería de Cobre.
Se usan en instalaciones sanitarias de calefacción en donde hay que tener en
cuenta la vibración y el desalineamiento como factores de diseño, por
ejemplo en diseño automotriz, hidráulico y neumático. El cobre tiene un
punto de fisión bajo; sin embargo, es resistente a la corrosión y tiene buenas
propiedades de transferencia de calor.
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Tuberías de Hormigón.
La tubería de Hormigón es resistente a la corrosión y se emplea en líneas de
alcantarillado. Es eficaz, económica y ecológica para redes hidráulicas que
trabajan en régimen libre o en baja presión. La experiencia en su utilización
es amplia ya que el uso del hormigón, como material de construcción, es muy
antiguo y ha tenido, a lo largo del tiempo muchas modificaciones, tanto en la
composición de los materiales utilizados para el hormigón, como en los
procedimientos constructivos.
Características Técnicas.
Resistencia característica mínima a
compresión del hormigón
30 MPa
Absorción de agua máxima 6 %
Mínimo contenido de cemento 300 kg/m3
Tipo de cemento utilizado SR
Acero utilizado B-500-T
Recubrimiento mínimo del hormigón 30 mm
Estanquidad frente al agua. Presión
de prueba
0,5 kg/cm2
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Aplicaciones:
Saneamiento por gravedad o a baja presión.
Drenaje.
Sistemas de regadío.
Abastecimiento a baja presión.
Usos industriales específicos
Tuberías de Plástico.
Estas tuberías se usan extensamente en industria química debido a su
resistencia a la corrosión y a la acción de sustancias químicas. Son flexibles y
se instalan muy fácilmente pero no son recomendables para instalaciones en
donde haya calor o alta presión. La tubería de plástico esta hecho de cloruro
de polivinilo (PVC). Este se utiliza en construcciones residenciales para el
desperdicio de agua, es el más común utilizado en los hogares, debido a su
bajo costo y durabilidad.
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Peso especifico 1,4 g/cm3
Resistencia a compresión 760 kg/cm2
Resistencia a la flexión 1097 kg/cm2
Módulo de elasticidad 28,100 kg/cm2
Aplicaciones de las tuberías de PVC:
De acuerdo con las características de las tuberías de PVC estas se emplean en
diversas instalaciones como:
• Redes de agua potable
• Sistemas de riego (aspersión, goteo)
• Conducciones de fluidos químicos.
• Conducciones de fluidos corrosivos.
• Conducciones de fluidos ácidos y alcalinos.
• Colectores de alcantarillado.
• Protección de conductos eléctricos.
• Protección de conductos telefónicos.
• Línea de proceso industrial.
Nota: No se permite el uso de tuberías de PVC en la conducción de gases.
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ACCESORIOS DE TUBERÍAS.
Los accesorios de tuberías son útiles para conectar, completar, modificar y
facilitar el tamaño de las tuberías. Dentro de estos tenemos las más comunes
que son:
Los codos y los curvados de 90° y 45°, se usa para cambiar
direcciones.
El curvo en “U”, que es utilizado para crear una vuelta de 180°
grados.
La cruz.
Te.
reducción y conexión universal.
Los grifos son dispositivos ubicados en los puntos de consumo. Por
lo que es importante su aspecto estético y funcional, por lo general
son cromados, es una llave que girando o deslizándose en su
alojamiento, abre o cierra una ranura pasante del codo de la
misma, dando paso a una cantidad variable de fluido.
Válvulas: Son dispositivos para interrumpir automáticamente el
suministro de agua así controlar y/o proteger parte de la red o
artefacto. Hay mucho tipos de válvulas, entre ellos tenemos:
1. Válvula de Compuerta.
2. Válvula Mariposa.
3. Válvula de Bola.
4. Válvulas en Y.
5. Válvulas de Aguja.
6. Válvula de Angulo.
7. Válvula Macho.
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Aspectos que Debemos tomar en cuenta al momento de comprar una
Válvula.
Ejemplos:
Tipo. Gama de
tamaño.
(Pulg)
Máxima
presión.
(psi)
Máxima
Temperatura
(°F)
Material de
construcción.
Bola. 1/8 - 42 Hasta 10,000
Max.
Hasta 500
criogénica.
Hierro,
Acero.
Compuerta. ½ - 48 Hasta 2,500
Max.
Hasta 900 Aleaciones
especiales.
Mariposa. ½ - 10 Hasta 2000
Max.
Hasta 700 Materiales
para fundir o
maquinar.
Macho 1 - 30 Hasta 2000
Max.
Hasta 600 Latón, Hiero,
Acero.
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Conclusiones.
Es de suma importancia conocer los diferentes tipos de materiales de los
cuales se fabrica un instrumento o un elemento por el cual valla a transitar
un fluido. Las características del fluido determinaran que tipo de material se
debe utilizar para determinada condición del mismo.
El conocer el valor económico de las tuberías y accesorios permitirá
determinar que elemento es más conveniente para un sistema en específico.
Con ello se disminuirán los costos de fabricación.
Manejando la información sobre los diferentes tipos de elementos, bridas,
válvulas, etc., y conociendo los puntos antes mencionados podemos escoger
el más conveniente, eficiente, económico y versátil.
