Piping (apunte)

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Generalidades de cañerías y accesorios para sistemas de tuberías. Nivel Básico

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Piping (apunte)

  1. 1. Piping  Tuberias o Introducción o Materiales  Bridas o Introducción o Materiales o Tipos de bridas  Bridas de cuello  Bridas deslizantes  Bridas de enchufe y soldadura  Bridas Roscadas  Bridas Locas  Bridas Reductoras  Bridas Ciegas o Tipos de caras de las Bridas  Brida de cara plana - Flat face flange ó Full face flange  Brida de cara resaltada - Raised face flange  Brida con cara para junta tipo anillo - Ring type joint faces  Válvulas o Introducción o Vávulas de compuerta - Gate Valves o Válvulas de Bola - Ball Valves o Partes de una válvula de bola o Válvulas de Seguridad - Safety-Relief valves o Vávulas de Asiento - Globe valves o Válvulas de doble vía  Accesorios para tuberías o Accesorios para tuberías grandes  Introducción  Codos  Tes  Tapas soldadas  Weldolets  Latrolet soldado a tope  Elbolet soldado a tope o Accesorios para tuberías pequeñas  Introducción  Codos roscados y de enchufe - soldadura  Tes  Tapones roscados de enchufe - soldadura  Diccionario Inglés - Español de Piping o A o B Tuberías  Introducción  Materiales
  2. 2. Introducción Las normas más utilizadas dentro del piping se han elaborado en Estados Unidos. Esta norma es la ANSI. En el campo del piping las normas ANSI que interesan especialmente son:  ANSI B 31.1 POWER PIPING. Trata de Centrales Térmicas e instalaciones de producción de vapor y/o energía.  ANSI B 31.3 PETROLEUM REFINERY pinping. Trata de plantas petroquímicas  ANSI B 31.4 LIQUID PETROLEUM TRANSPORTATIÓN PIPING SYSTEMS. Trata de la construcción de oleoductos. Estos tres códigos son de la misma sección de la norma que se titula CODE FOR PRESURRE PIPING (código para tuberias a presión), por lo que muchas de sus normas son comunes. Si la tuberia es de acero deberá cumplir la norma ANSI B36.10, si es de acero inoxidable la norma a cumplir será la ANSI B 36:19. Por cada tamaño de tuberia en principio se creó una gama con tres espesores distintos:  Espesor normal (STANDARD WEIGHT)  Espesor grueso (EXTRA STRONG)  Espesor doble grueso (DOUBLE EXTRA STRONG) Estos primeros espesores no se adaptaban bien a las distintas presiones internas por lo que se completo dicha gama con la creación del número de serie (SCHEDULE NUMBER). El número de serie cumple la siguiente expresión: SCH Nº = P/S Presión interna/Tensión de trabajo del material de la tubería Las tuberías fabricadas sin soldadura tienen una considerable tolerancia en el espesor dependiendo de los materiales. En el caso de acero al carbono la tolerancia en el espesor de la pared es -12,5%, es decir, la tubería puede tener un espesor un 12,5% menor del que le corresponde según tablas. La tolerancia en el diámetro exterior de las tuberias es tan pequeña, que no se considera. Materiales
  3. 3. Materiales utilizados en tuberias La gama de materiales utilizados en PIPING es muy amplia, pero vamos a destacar cuatro grandes grupos: Acero al Carbono (Carbon Steel = C.S.) Este acero es un compuesto de hierro (Fe) con un porcentaje de carbono menor del 1,7% (habitualmente entre 0,3 a 0,4%) y cantidades pequeñas y variables de Manganeso (Mn), Fosforo (P), Azufre (S) y Silicio (Si). Es resistente a altas temperaturas, resistente al choque. Tiene resilencia, tenacidad, mecanizabilidad, y sobre todo es forjable y soldable. Acero aleado (alloy stell = A.S.) Este acero es un acero al carbono que además tine una proprción menor del 10% de Cromo (Cr) y generalmente algo de Niquel (Ni) y/o algo de molibdeno (Mb). Tiene las mismas propiedades que el acero al carbono pero la resistencia a altas temperaturas y la tenacidad aumentan mucho. La adición de Cr y Ni le dan mayor resistencia a la corrosión. Es también soldable y forjable. Un acero bastante utilizado para tuberias es el ASTM A 335, grado P7. Acero Inoxidable (Stainless Steel = S.S.) Es un acero aleado con una proporción de Cr que supera el 10%. Tiene las mismas propiedades que el acero aleado, pero aumentadas, sobre todo la resistencia a la corrosión. Tiene un aspecto brillante y pulido. Un acero de este tipo frecuentemente utilizado es el ASTM A 312 grado TP 304. Fundición o hierro fundido (Cast Iron = C.I.) La fundición es un compuesto de hierro (Fe) con un porcentaje de carbono (C) superior al 1,7%, aunque normalmente del 3% y pequeñas cantidades de Si, Mn, S y Ph. Tiene bastante menor resistencia a altas temperaturas, menor resilencia y menor tenacidad.Es fundible pero no es ni forjable ni soldable. (La fundición es posible soldarla, pero nunca se hace en piping). Un tipo habitualmente utilizado en tuberias es el ASTM A 48 clase 25. El precio en el mercado de estos materiales de mayor a menor es: 1. Acero Inoxidalbe 2. Acero aleado 3. Acero al carbono 4. Fundición Las tuberías se suministran en en tramos de:  Largo normal (Random Lenght) de 20 pies (6 metros)
  4. 4.  Largo doble (Double random length) de 40 pies (12 metros aprox.) Bridas  Introducción  Materiales  Tipos de bridas o Bridas de cuello o Bridas deslizantes o Bridas de enchufe y soldadura o Bridas Roscadas o Bridas Locas o Bridas Reductoras o Bridas Ciegas  Tipos de caras de las Bridas o Brida de cara plana - Flat face flange ó Full face flange o Brida de cara resaltada - Raised face flange o Brida con cara para junta tipo anillo - Ring type joint faces Introducción Introducción a las bridas Las bridas se utilizan para realizar una unión desmontable en tuberias grandes, es decir, de 2" D.N. y mayores.
  5. 5. A cada uno de los tubos que se quiere unir, se le acopla mediante soldadura, por ejemplo, una brida, de forma que ambas bridas que tienen que ser identicas tengan sus taladros enfrentados. Entre ambas bridas se interpone una junta de material y dimensiones adecuadas y se hace pasar un espárrago por cada pareja de taladros enfrentados. Por último se aprietan fuertemente estos espárragos y queda la unión hecha. Materiales Material de las bridas Las bridas que se utilizan en piping serán de alguno de estos dos tipos:
  6. 6.  ACERO FORJADO (FORGES STEEL = F.S.): puede ser de acero al carbono, aleado o inoxidable. Se utilizan frecuentemente sueltas para unirse a una tuberia, tambien se encuentran formando parte de otros elementos como válvulas, filtros, carcasas de bombas, etc. En este caso todo el conjunto es de acero moldeado.  FUNDICION Se encuentran practicamente siempre formando parte de algún elemento como válvulas, filtros, etc, siendo todo el conjunto de fundición. Tipos de bridas  Bridas de cuello  Bridas deslizantes  Bridas de enchufe y soldadura  Bridas Roscadas  Bridas Locas  Bridas Reductoras  Bridas Ciegas Bridas de cuello Bridas de cuello Se utilizan normalmente en tuberías grandes (mayores de 2"), aunque no es muy corriente que se utilicen por encima de 12". Su forma de unión con la tuberia se realiza mediante SOLDADURA A TOPE. Es una brida cara, tanto en cuanto a coste
  7. 7. como al montaje, pero proporciona una unión muy rubusta con el tubo, ademas de soportar grandes momentos. Bridas deslizantes Bridas deslizantes Estas bridas tienen la característica de tener un agujero central de una diámetro algo superior al diámetro exterior de la tubería. De esta forma se pueden deslizar por la tubería hasta alcanzar la posición adecuada, para posteriormente realizar dos soldaduras a solape, una por fuera de la brida y otra por dentro. Se suelen utilizar en tamaños muy grandes de tuberias (14" y superiores). Su coste es inferior al de las bridas deslizantes. Bridas de enchufe y soldadura
  8. 8. Bridas de Enchufe y Soldadura En esta bridas, la uníon entre la brida y el tubo se realiza mediante el procedimiento de enchufe y soldadura. Este procedimiento sólo se utiliza en tuberías pequeñas (1 1/2" y menores). Bridas Roscadas Bridas Roscadas La unión entre la brida y el tubo se realiza mediante una unión roscada. Se utiliza en tuberías pequeñas de menos de 1 1/2". Bridas Locas Bridas Locas Estas bridas se utilizan en los casos en que por utilizarse un fluido muy corrosivo, los materiales que estan en contacto con él tienen que ser de gran calidad (Ej.: Acero inoxidable, Aluminio, etc.). Se utilizan en tuberias de 2" y mayores. El motivo de su utilización en lugar de las de Cuello es disminuir la cantidad de material de alta calidad empleado en las mismas. Estas bridas tienen dos partes:  STUB END: debe ser de calidad similar al de la tubería por estar en contacto con el fluído corrosivo y se suelda a tope. Es bastante ligero.  Brida propiamente dicha: por no estar en contacto con el fluido corrosivo no necesita ser de material resistente a la corrosión. Habitualmente es de Acero al Carbono por ser éste más barato. Una característica importante de este tipo de bridas es que la válvula no queda unida solidariamente a la tuberia, sino que la válvula puede girar alrededor de su eje, arrastrando en el giro a la bridas locas que tienen a los lados, mientras que las tuberías, junto con los dos STUB END permanecen fijos. Bridas Reductoras Bridas Reductoras Son bridas cuyo diámetro exterior, el diámetro del círculo de pernos, el grosor de la brida, etc., corresponden a un determinado diámetro nominal, y sin embargo la tubería a la cual están unidas, es de un diámetro nominal menor. Las bridas reductoras pueden cumplir dos funciones, la de formar una unión desmontable y la de efectuar el paso de una tubería de un determinado diámetro nominal a otro menor.
  9. 9. Tiene una desventaja y es que se produce una variación brusca de la sección de paso del fluido, y por ello una perdida de carga. Normalmente se utilizan para unir una tobera de diámetro nominal menor con otra de diámetro nominal mayor para que la perdida de carga producida sea mucho menor. Este tipo de brida puede resolver el problema de tener espacio insuficiente. Cualquier tipo de brida puede ser a su vez reductora. Bridas Ciegas Bridas Ciegas Se utilizan para obturar mediante una tapa desmontable el extremo de una tubería. De esta forma podremos posteriormente conectar otra tubería y también tenemos la posibilidad de desmontar la tapa para hacer una limpieza. Una brida ciega consisten en una placa circular plana cuyo diámetro exterior coincide con el diámetroexterior de la brida a la cual se acopla y está dotada del mismo número de taladros que ésta, teniendo amba el mismo DIÁMETRO DEL CIRCULO DE PERNOS. Tipos de caras de las Bridas  Brida de cara plana - Flat face flange ó Full face flange  Brida de cara resaltada - Raised face flange  Brida con cara para junta tipo anillo - Ring type joint faces Brida de cara plana - Flat face flange ó Full face flange Brida de cara plana Es una brida en la que toda la cara está contenida en un sólo plano. De entre todos los materiales de bridas que hemos visto, esto es, acero forjado y fundición, este tipo de cara sólo se da en bridas de fundición de baja presión, es decir, de las serires 25 Lbs y 125 Lbs. La junta para una brida de cara plana, tendrá la forma de corona circular con los diámetros exterior e interior coincidiendo con los correspondientes de la brida, y tendrá el mismo número de taladros que ésta, y el mismo diámetro del círculo de pernos. Brida de cara resaltada - Raised face flange
  10. 10. Brida de cara resaltada En este tipo de bridas, al contrario que en la anterior, la cara de la brida no está toda élla contenida en un sólo plnao, sino que la parte central de la misma sobresale del resto de la cara. La junta correspondiente a una brida de cara resaltada tendrá sus diámetros exterior e interior coincidiendo con el exterior e interior del resalte respectivamente. Este tipo de cara se utiliza para obtener mayor estanqueidad que con las bridas de cara plana, pues con el mismo apriete de las tuercas de los pernos, se obtiene mayor presión en la junta en el caso de bridas de cara resaltada que en la de cara plana. Si tuviéramos el caso de tener que conectar la tobera de un equipo hecho en fundición, cuya brida sea de cara plana con una tubería de acero, cuya brida por tanto, será de acero forjado y con cara resaltada, deberemos rebajar el resalte de la brida de acero y convertirla e una de cara plana, pues de lo contrario se corre el peligro de que al apretar las tuercas, se parta la brida de fundición. El Código ANSI B31.3 sólo permite el acoplamiento de una brida de fundición de cara plana con otra brida de cara resaltada, cuando los pernos empleados tienen una CARGA DE ROTURA no superior a la del material ASTM A 307 Gr. B. Sólo en material de fundición se dán simultáneamente las bridas con cara plana y las bridas con cara resaltada. Las bridas de acero forjado son siempre con cara resaltada, a menos que se modifiquen para acoplar a una fundición de cara plana. En las bridas de fundición, cuyas dimensiones vienen definidas por la norma ANSI B16.1, se establecen cuatro series adecuadas a diferentes presiones. Estas series reciben las siguientes denominaciones:  25 Lbs  125 Lbs  250 Lbs  800 Lbs Las bridas de 25 Lbs y 125 Lbs son de cara plana (adecuadas a presiones relativamente bajas) y las de 250 Lbs y 800 Lbs son de cara resaltada (adecuadas a presiones más altas). En las bridas de acero forjado existen siete series diferentes adecuadas a diferentes presiones. Estas series reciben las siguientes denominaciones:  150 Lbs  300 Lbs  400 Lbs  600 Lbs  900 Lbs  1500 Lbs  2500 Lbs En ninguna de estas series se utilizan bridas de cara plana a menos que una de estas bridas vaya acoplada a una brida de fundición de cara plana. En este caso, en la práctica se utiliza una brida de acero de cara resaltada y se elimina el resalte con un torno. Brida con cara para junta tipo anillo - Ring type joint faces Brida con cara para junta tipo anillo
  11. 11. En este tipo de caras, la junta está constituida por un anillo de sección oval u octogonal, y se aloja parcialmente en las ranuras de las bridas. Es un tipo de cara muy apropiado para aquellos casos en que es difícil e importante obtener buena estanqueidad en la junta. El anillo siempre es metálico. De un metal blando en relación con el de las bridas. Puede ser de sección oval u octogonal. Los anillos de sección oval pueden ir también montados en bridas con ranuras de sección octogonal. Válvulas  Introducción  Vávulas de compuerta - Gate Valves  Válvulas de Bola - Ball Valves  Partes de una válvula de bola  Válvulas de Seguridad - Safety-Relief valves  Vávulas de Asiento - Globe valves  Válvulas de doble vía Introducción Introducción Las válvulas son elementos que estan instalados en una tubería y que pueden realizar alguna de las siguientes funciones tanto de forma automática como por accionamiento manual: 1. Impedir completamente la circulación de un fluido por la tubería o, por el contrario permitir su paso sin ningún obstáculo. 2. Variar la perdida de carga que sufre el fluído al atravesar la válvula. Se regula el caudal. 3. Permitir la circulación del fluido a través de la válvula en un único sentido. 4. Permitir que pase el fluido a través de la válvula, unicamente cuando la diferencia de presión a un lado y a otro de la misma sobrepasa un cierto valor, previamente establecido. 5. Permitir el paso del fluído a través de la válvula, cuando dicho fluído se presenta en forma líquida, pero no si se presenta en forma de gas o vapor, o viceversa. Las válvulas pueden estar unidas a las tuberías que con ellas se conecta mediante bridas, soldadura a tope, soldadura a solape, rosca u otros procedimientos.
  12. 12. Según sea la forma de unión de una válvula con las tuberías que con ella conectan, así seran los extremos de la válvula. Estos extremos pueden ser, bridados, biselados para soldadura a topo, con un rebaje para soldadura a solape o de extremos roscados. En estos dos últimos casos los extremos de la válvula son normalmente hembra. Los materiales que se utilizan más frecuentemente para la fabricación de válvulas son:  Fundición  Acero moldeado  Acero forjado  Bronce El bronce y el acero forjado se utilizan preferentemente en válvulas de pequeño tamaño (menores de 3"), y la fundición y el acero moldeado en válvulas de 2" o mayores. Entre los diferentes elementos que componen una válvula hay una serie de ellos que exigen materiales de especial calidad en su construcción, como pueden ser, los asientos, la compuerta, el disco, el vástago, etc. El conjunto de materiales utilizados para estos elementos se llama guarnición de válvula o TRIM. Las series de presión y temperatura de las válvulas bridadas son en general las mismas que corresponden a sus bridas. Para las válvulas de extremos roscados o de enchufe y soldadura, las series de presión y temperatura no se ajustan generalmente a norma, y existen diferencias entre unos fabricante y otros, aunque algunos se ajustan para sus válvulas a
  13. 13. la serie de presión y temperatura definida en la norma API 602. Vávulas de compuerta - Gate Valves Válvula de Compuerta Las válvulas de compuerta tienen como función el impedir totalmente o permitir sin restricciones el paso del fluido a través de ellas. Se caracterizan por efectuar el cierre mediante el movimiento de una compuerta perpendicular al eje de la válvula. Estas válvulas no deben utilizarse para regular el caudal del fluido ya que se averán rápidamente, además de que la regulación no es exacta. Los tipos más comunes de válvulas de compuerta son las de husillo y puente. Los elementos principales que componen una válvula de compuerta de husillo exterior y puente son:  Puente  Prensa estopas  Vástago  Tapa  Compuerta  Asientos  Cuerpo
  14. 14. La tapa puede ir atornillada al cuerpo, unida al mismo mediante rosca o soldada. Las Normas más frecuentes seguidas para VÁLVULAS DE COMPUERTA DE ACERO son:  API 600 FLANGED AND BUTT-WELDING END STEEL GATE VALVES FOR REFINERY USE  API 6 D SPECIFICATION FOR STEEL GATE, PLUG, BALL, AND CHECK VALVES FOR PIPELINE SERVICE  API 602 COMPACT DESIGN CARBON STEEL GATE VALVES Las dimensiones entre caras para las válvulas bridadas o de extremos biselados, en fundición o acero vienen dadas por la Norma ANSI B 16.10 "Face to face en end to end dimensions of ferrous valves". Válvulas de Bola - Ball Valves Válvulas de Bola Las válvulas de bola se considerna un caso particular de las de macho, su característica especial es que el macho tiene forma de esfera. Su ventaja es que el momento a aplicar es mucho menor que en las de macho. Tienen una excelente estanqueidad, se pueden regular y cuando están completamente abiertas tienen una pérdida de carga reducida. PARTES DE UNA VÁLVULA DE BOLA Válvulas de Seguridad - Safety-Relief valves
  15. 15. Válvulas de Seguridad Se utilizan para proteger a los equipos o tuberías a los cuales van conectados de un exceso de presión. Para realizar esta función, normalmente están cerradas por la acción de un muelle y se abran cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la válvula alcanza un cierto valor previamente establecido. Existen fundamentalmente dos tipos de válvulas de seguridad, que son:  SAFETY VALVE: se utilizan generalmente para gases y vapores y se abren totalmente y al instante cuando en el interior del equipo que protegen se alcanza la presión de disparo y no se vuelven a cerrar hasta que la presión ha disminuido un determinado porcentaje, no menos de un 2%.  RELIEF VALVE: se utilizan para líquidos y se abren sólo lo suficiente para evacuar la cantidad de líquido necesaria para reducir la presión en el interior del equipo al que están protegiendo
  16. 16. Vávulas de Asiento - Globe valves Válvula de asiento
  17. 17. Su aplicación principal es la regulación de caudal. Al pasar el fluído a través de una válvula de asiento, se produce una pérdida de carga considerable, aun estando completamente abiertas. Además de que regulan con precisión el caudal, estas válvulas ofrecen buena estanqueidad si el tipo de disco y asiento son adecuados. Las válvulas de asiento más frecuentemente utlizadas son las de HUSILLO EXTERIOR y PUENTE. Solamente se pueden instalar con el sentido de flujo en un determinado sentido, que viene marcado por la válvula, y que suele ser aquel en el cual la presión del fluído actúa sobre la parte inferior del disco, al cerrar la válvula.
  18. 18. Válvulas de doble vía Válvula de doble vía Estas válvulas permiten controlar por la tubería que queremos que vaya el flujo. Estas válvulas presentan el incoveniente de tener una extensa superficie de contacto entre el macho y el cuerpo de la válvula, lo cual hace que el momento a aplicar para accionar la válvula sea bastante grande, quedando ésta atascada con facilidad. Para paliar estos inconvenientes se pueden seguir tres procedimientos:  Válvulas lubricadas  Válvulas no lubricadas, pero dotadas de un mecanismo para despegar el macho del cuerpo antes de cada maniobra.  Válvulas con el cuerpo recubierto de teflon o de un producto similar cuyo coeficiente de rozamiento sea muy bajo.
  19. 19. Accesorios para tuberías  Accesorios para tuberías grandes o Introducción o Codos o Tes o Tapas soldadas o Weldolets o Latrolet soldado a tope o Elbolet soldado a tope  Accesorios para tuberías pequeñas o Introducción o Codos roscados y de enchufe - soldadura o Tes o Tapones roscados de enchufe - soldadura Accesorios para tuberías grandes  Introducción  Codos  Tes  Tapas soldadas  Weldolets  Latrolet soldado a tope  Elbolet soldado a tope Introducción Introducción Denominaremos tuberías grandes a aquellas de 2" de diámetro nominal y mayores. En tuberías grandes las uniones se realizan mediante soldadura a tope. Las dimensiones de los accesorios están de acuerdo con la norma ANSI B16.9 Codos
  20. 20. Codos Se fabrican de 90º y de 45º. Dentro de los de 90º los hay de radio largo y de radio corto.
  21. 21. Los codos de 45º son siempre de radio largo. En los codos de radio largo el radio de curvatura del codo es igual a 1,5 veces el diámetro nominal y en los de radio corto el radio de curvatura es igual al diámetro nominal. Para hacer una especificación completa de un codo necesitaremos la siguiente información:  Si es de 90º ó de 45º  Si es de radio corto o largo  Diámetro nominal  Número de schudule También existen los codos reductores y los codos en U, aunque su utilización es muy reducida.  Codos reductores: tienen el mismo radio de curvatura que un codo normal de radio largo, de igual diámetro nominal que el extremo mayor del codo reductor.  Codos en U: tienen el radio de curvatura igual a 1,5 ó 1 veces el diámetro nominal. Tes Tes
  22. 22. Son accesorios utilizados para conectar un ramal perpendicularmente a un colector, pudiendo ser ambos del mismo tamaño ó bien el ramal de menor diámetro que el colector. En el primer caso se llaman tes iguales y en el segundo, tes reductoras. Para definir una te hay que indicar:  Diámetro nominal  Número de schedule de cada uno de los extremos Tapas soldadas Tapas soldadas Estos accesorios se utilizan para tapar extremos de las tuberías cuando no se prevee la necesidad en el futuro de prolongar dicha tubería, ni la de desmontar las tapas en cuestión para efectuar limpiezas. Para definir una tapa soldada hay que definir:  Diámetro nominal  Número de Schedule Weldolets Weldolets Son iguales que las Tes. Se utilizan para conectar un ramal perpendicularmente a un
  23. 23. colector. Su particularidad es que el diámetro nominal del ramal pueden ser igual o menor que el del colector. Para definir un Weldolet hay que definir:  Diámetro nominal  Número de Schedule Latrolet soldado a tope Latrolets soldado a tope Es una accesorio que permite conectar un ramal con un colector formando un ángulo de 45º, siendo siempre el ramal de menor diámetro nominal que el colector. El latrolet puede ser para soldadura a tope, para enchufe y soldadura, ó roscado, según como sea la forma del extremo del latrolet. Para su definición es necesario:  Diámetro nominal del colector y del ramal  Número de schedule del colector y del ramal Elbolet soldado a tope Elbolets soldados a tope Se utiliza para conectar a un conector un ramal de menor diámetro que aquel, pero en un punto del colector que sea curvo y con un radio de curvatura de 1,5 veces el diámetro nominal de éste. El elbolet puede ser para soldadura a tope, para enchufe-soldadura o roscado, dependiendo de que forma se conecte con el ramal. Para su definición es necesario:  Diámetro nominal del colector y del ramal  Número de schedule del colector y del ramal Accesorios para tuberías pequeñas  Introducción  Codos roscados y de enchufe - soldadura  Tes
  24. 24.  Tapones roscados de enchufe - soldadura Introducción Introducción Para la unión de tuberías pequeñas (menores de 1 1/2" de diámetro nominal), se utilizan álguno de estos dos procedimientos:  Mediante enchufe- soldadura  Mediante rosca Los accesorios que más se utilizan en piping son de Acero forjado, tanto si se unen mediante enchufe y soldadura como si se unen mediante rosca. Las roscas utilizadas para unir tuberías son siempre N.P.T., definida por la norma ANSI B 2.1 y también la API 6 A. Los accesorios de acero forjado y de extremos roscados o de enchufe-soldadura están clasificados en cuatro series:  Serie 2000 Lbs, para tuberías de Sch. 40  Serie 3000 Lbs, para tuberías de Sch. 80  Serie 4000 Lbs, para tuberías de Sch. 160  Serie 6000 Lbs, para tuberías tipo X.X.S Para saber la presión interna que deben soportar cada uno de estos accesorios, según el material y la temperatura del fluído, hay que consultar la norma ANSI B16.11 No debe utilizarse, en general, un accesorio de una serie menor que la que corresponde al número de Sch. de la tubería. Lo contrario si es aceptable y es una práctica normal. Codos roscados y de enchufe – soldadura Codos roscados y de enchufe - soldadura Estos codos pueden ser de dos clases, de 45º y 90º. Normalmente los codos roscados, tienen rosca hembra en ambos extremos y éstos son del mismo diámetro nominal, pero existen unos codos especiales, llamados STREET ELBOWS, que teniendo los extremos de igual diámetro nominal, tienen un extremos con rosca macho y otro con rosca hembra. Los codos reductores pueden ser también de 90º y de 45º y se utilizan con muy poca frecuencia.
  25. 25. Tes Tes Las tes pueden ser normales, es decir, con los tres extremos iguales ó bien reductoras, en las cuales el extremo que conecta con el ramal es de menor diámetro que los que conectan con el colector. Pueden ser para enchufe y soldadura o con extremos roscados, pero en cualquier caso los tres extremos son siempre hembras. Tapones roscados de enchufe – soldadura Tapones roscados de enchufe - soldadura
  26. 26. Los tapones para las tuberías pequeñas pueden ser macho o hembra. Los primeros (PLUG) son siempre roscados, y pueden ser de cabeza hexagonal ó redonda, debiendo ser siempre acoplados al extremo con rosca hembra de algún accesorio, válvula, etc. Los tapones hembra (CAPS) pueden ser roscados ó por enchufe-soldadura. Se utilizan para tapar el extremo de una tubería. Diccionario Inglés - Español de Piping  A  B A above: encima de, por encima de, mayor que absorbent: absorbente absorber tower: torre de absorción accordance: acuerdo according to: de acuerdo con accumulator: acumulador. (Depósito en el cua se almacena temporalmente un gás o líquido) accurate: exacto acid sludge: sedimento, acido actual: real, autentico, efectivo, actual actuator: actuador, accionamiento add, to: añadir added: añadido adjust: ajustar aeration: aireación after: despues de, por delante de, detrás de agitator: agitador ahead: delante de, por delante de, aguar arriba de air: aire
  27. 27. air borne: aero transportado air chamber: cámara de aire air drill: taladro pneumatico air hoist: cabestrante pneumatico air line: línea de aire air pocket: bolsa de aire air tight: estanco a gases y vapores aircooler: aerorefrigerante aisle: corredor, pasillo align, to: alinear, poner en línea alignment: alineamiento, disposición en línea allow, to: permitir, prever, tener en cuenta allowable: admisible, permitido allowance: tolerancia, sobremedida, previsión, corrección alloy: aleado, aleación alloy steel: acero aleado alonsside: a lo largo de also: también alter, to: modificar, alterar, cambiar alteration: cambio, modificación, alteración altered: modificado, cambiado, alterado american petroleum institute: instituto americano del petróleo american standard association: asociación americana de standard ammonia: amoniaco analyser: analizador anchor: anclaje
  28. 28. anchor bolt: perno de anclaje angle: ángulo angle iron: angular, perfil laminado angle valve: válvula de ángulo anneal, to: recocer annealed: recocido arm: brazo, brazo de palanca armour: armadura, blindaje aromatics: hidrocarburos aromáticos arrangement: disposición, colocación, ordenación asbestos: amianto asbestos gasket: junta de amianto asphalt: asfalto, alquitran assemblage: montaje, acoplamiento de las diversas piezas de una máquina, conjunto assembly: conjunto, montaje atmospheric pressure: presión atmosférica atmospheric tower: torre atmosférica attach, to: unir, fijar, adjuntar, atar automatic: automático automatic control: control automático auxiliary: auxiliar available: disponible average: valor medio, promedio axle: eje B
  29. 29. back draft, to: incorporar a un dibujo original los comentarios que aparecen en una copia de chequeo back drafted: con los comentarios pasados al original back fire: explosión de retroceso, petardeo back flow: contraflujo back of pipe: parte trasera de la tubería back pressure: contrapresión backing device: anillo partido backing ring: anillo de respaldo back wash: lavado por contracorriente badge: ficha de identificación baffle: deflector, placa deflectora, pantalla bag: tramo horizontal de tuberías cuyos dos extremos van hacia abajo, o hacia arriba bag filter: filtro de mangas bagging machine: maquina ensacadora ball: bola, esfera ball bearing: cojinete de bolas ball valve: válvula de bola ballast: lastre bank: haz de tuberías paralelas y a la misma elevación bar: barra barb: púa, espira barometer: barometro barrel: parte cilíndrica de una máquina o pieza barometric condenser: condensador barométrico base elbow: codo con base para apoyar sobre el suelo base plate: placa base basic allowable stress: esfuerzo admisible básico batch: hornada bath tub filter: filtro tipo bañera battery: bateria battery limit: límite de batería bearing: cojinete bell: campana hembra en un acoplamineto entre tubos del tipo campana bell mouth: boca acampanada bellows: fuelle belt: correa belt conveyor: transportador de cinta belt transmission: transmisión por correas bend: curva bevel: bisel bevel gear: engranáje cónico beveled ends: extremos biselados bid: propuesta, oferta, proposición bifurcacion: bifurcación, acometida bill: lista, relación bill of material: lista de materiales bin: bidon, cesta, cubo, barril bind: atar, ligar, consolidad bisector: bisectriz bit: broca, fresa, pieza que va montada en el extremo de una barra o varilla blade: cuchilla, pala, hoja blank: placa obturadora, pantalla blank off, to: tapar, obturar blend: mezcla blender: mezclador blending facilities: instalaciones de mezclado blind: placa obturadora blind flange: brida ciega
  30. 30. block valve: válvula de bloqueo block: bloque blow: golpe blow, to: soplar, limpiar con un chorro de aire blowdown: purga, descarga, escape blow down system: sistema de recogida de las descargas de las válvulas de seguridad blow down valve: válvula de purga blower: soplador, ventilador blow off valve: válvula de descarga, escape o soplado blowout: disparo, escape repentino blunt: romo, achatado board: tabla, mesa, tablero body: cuerpo boiler: caldera, generador de vapor boiler feed pump: bomba de alimentación de calderas boling point: punto de ebullición bolt: tornillo, perno Resistencia de Materiales  Introducción  Resistencia y Rigidez  Tipos de Esfuerzos  Concepto de Tensión  Ley de Hooke. Elasticidad y Plasticidad  Ejercicio Selectividad Tecnología Industrial País Vasco 1999 Introducción Introducción La Resistencia de Materiales es una rama de la Mecánica que estudia el comportamiento de los sólidos sometidos a cargas exteriores. Dentro de la mecánica se consideran tres campos fundamentales.  CINEMÁTICA: Estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar su masa.  ESTÁTICA: Estudia los sólidos rígidos que se encuentran en equilibrio estático.  DINÁMICA: Estudia los cuerpos en movimiento, relacionando su masa con la fuerza que produce dicho movimiento. Podemos observar que los tres campos de la Mecánica citados anteriormente consideran los sólidos como cuerpos rígidos, es decir, indeformables, aunque en realidad esto no es cierto. Los cuerpos al estar sometidos a fuerzas exteriores se deforman. En algunas ocasiones estas deformaciones son elásticas, es decir, una vez que dejan de actuar las fuerzas sobre el cuerpo, éste, recupera su forma y dimensiones iniciales. En otras ocasiones las deformaciones son permanentes y los cuerpos no vuelven a su estado inicial. La Resistencia de Materiales, sin embargo estudia y relaciona las cargas exteriores y los efectos que éstos producen sobre los cuerpos. Resistencia y Rigidez
  31. 31. Resistencia y Rigidez Se dice que un cuerpo puede resistir unas determinadas cargas cuando dicho cuerpo no se rompe por la acción de éstas. Sin embargo estas cargas pueden producir deformaciones en el cuerpo que hacen que su trabajo dentro de una estructura no sea el adecuado. Es aquí donde entra el concepto de rigidez. Un cuerpo será más rígido frente a determinadas fuerzas cuanto menos se deforma. Para aclarar algunas ideas consideremos un ejemplo. En la figura se representa un sistema, en el cual se desea determinar el esfuerzo que debe soportar el cable de acero para que el sistema permanezca en equilibrio. Supongamos que el peso de la bola es de 2 kg y que las cotas que aparecen en la figura vienen expresadas en centímetros. Aislando la barra y considerando los diferentes esfuerzos para que ésta permanezca en equilibrio podemos plantear las ecuaciones de la estática. Como hemos podido observar en este ejercicio hemos sido capaces de determinar mediante las ecuaciones de la estática la fuerza que debe realizar el cable para que el sistema
  32. 32. permanezca en equilibrio. Sin embargo en un problema real, se nos pueden plantear cuestiones como las que a continuación se exponen:  ¿Qué sección mínima debe tener el cable de acero para cumplir con garantías con la exigencias del sistema.  ¿Qué tipo de acero se debe utilizar para la fabricación del cable?  ¿Existirán deformaciones excesivas en el cable, que pueden hacer que el sistema no funcione adecuadamente? A todas estas cuestiones intenta dar respuesta la Resistencia de Materiales. Tipos de Esfuerzos Tipos de Esfuerzos Dependiendo de la dirección y sentido relativos entre las fuerzas actuantes y la posición del cuerpo sobre el cual actúan, se consideran las siguientes formas de trabajo: 1. TRACCIÓN: El esfuerzo es perpendicular a la sección transversal del cuerpo. Este tipo de esfuerzos tienden a alargar el cuerpo. En la figura se puede observar como la cuerda está sometida a un esfuerzo de tracción. 2. COMPRESIÓN: El esfuerzo, al igual que en el caso anterior es perpendicular a la sección transversal del cuerpo, pero este esfuerzo tiende a acortar dicho cuerpo.
  33. 33. 3. CIZALLADURA O CORTADURA: Cuando sobre el cuerpo actúan fuerzas contrarias, situadas en dos planos contiguos, que tienden a deslizar entre sí, las secciones en que actúan. 4. FLEXIÓN: Cuando sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblar el cuerpo. Esto produce un alargamiento de unas fibras y un acortamiento de otras. Este tipo de esfuerzos se presentan en puentes, vigas de estructuras, perfiles que se curvan en máquinas, etc.
  34. 34. Concepto de Tensión Concepto de Tensión El concepto de tensión se introduce en la Resistencia de Materiales, para intentar explicar el comportamiento interno de los cuerpos sometidos a esfuerzos.
  35. 35. Se define la tensión como la fuerza que actúa en cada unidad de superficie. Si la fuerza actuante no es perpendicular a la superficie, siempre se puede descomponer en una componente normal y otra contenida en la superficie. La fuerza normal N, produce una tracción sobre el cuerpo. Las tensiones de tracción o compresión se designan con la letra griega sigma. Las tensiones cortantes son producidas por la componente T y se designan por la letra tau. Las unidades en las que se expresa la tensión son Kgf/cm2 . Ley de Hooke. Elasticidad y Plasticidad Ley de Hooke. Elasticidad y Plasticidad Los materiales sometidos a tracción tienen un periodo de comportamiento inicial elástico, en el cual los alargamientos que experimenta el material son proporcionales a las fuerzas que los originan. Como ejemplo se ha considerado una varilla cilíndrica, que inicialmente posee una longitud inicial l0, cuando sobre ella no actúa ninguna fuerza, a excepción del peso propio. Al aplicar una fuerza F en su extremo la barra experimenta un alargamiento d. Si la fuerza F aumenta llegará un momento en el cual los esfuerzos no son proporcionales a las deformaciones que producen, sino que se empiezan a producir alargamientos mayores que en el periodo de comportamiento elástico. A esta carga se la
  36. 36. conoce como límite de proporcionalidad y este límite es diferente para cada tipo de material. Cuando en cualquier sección transversal el único esfuerzo resultante es el esfuerzo normal, siendo los demás esfuerzos nulos se dice que la pieza trabaja a TRACCIÓN SIMPLE. Fue Robert Hooke quien representó gráficamente en un diagrama fuerza- deformación los valores obtenidos al someter a tracción diferentes materiales. Demostró que antes de llegar a la rotura poseían un intervalo en que las deformaciones eran proporcionales a las fuerzas extensoras. Si consideramos un material como el acero y representamos sobre el eje de abscisas la deformación unitaria e, es decir el cociente entre la deformación total d y la longitud inicial l0, y en el eje de ordenadas la tensión normal s , es decir la fuerza actuante entre la sección transversal, podemos obtener una gráfica muy similar a la representada en la figura. No todos los materiales metálicos presentan este tipo de gráfica, en la cual aparece una primera zona recta. Por ejemplo el aluminio si presenta una zona elástica y proporcional, no así el cinc. En esta representación el valor tg a se le conoce con el nombre de módulo de elasticidad o modulo de Young E que representa la pendiente gráfica en la zona elástica. En los materiales lineales hay una relación de proporcionalidad entre la tensión y la deformación unitaria. Teniendo en cuenta el gráfico anterior podemos expresar:
  37. 37. En la práctica industrial es habitual convertir la deformación en un porcentaje: Dada la proporcionalidad existente entre: Podemos representar otro diagrama: esfuerzo (tensión)-deformación unitaria. Este parámetro es característico de cada material. Los alargamientos unitarios son proporcionales a los esfuerzos (tensiones) que los producen, siendo la constante de proporcionalidad el módulo elástico del material E. Unidades: al ser e adimensional las unidades de E son la de la tensión. Llamaremos límite elástico al punto del gráfico (recta) donde se termina la zona elástica. La gráfica posee más allá de esta zona otra llamada zona plástica en la que el
  38. 38. material retiene una deformación permanente al ser descargada. No existiendo en ella una relación entre esfuerzo y deformación que pueda ser descrita matemáticamente. La gráfica no continua más allá de un punto para el que la deformación es la máxima que puede soportar el material y donde este se rompe. Se dice entonces que el material se ha roto, por haber perdió su cohesión interna. Ejercicio Selectividad Tecnología Industrial País Vasco 1999 Ejercicio Selectividad Tecnología Industrial País Vasco 1999 Se ha diseñado una instalación para elevar carga mediante una vagoneta que ruede sobre un plano inclinado 30º respecto a la horizontal. El arrastre de la vagoneta a velocidad constante (se supone que no existen rozamientos ni pérdidas de ningún tipo) se realiza mediante un cable de sección útil de 2 cm de diámetro. Si el material del cable es acero de límite elástico sE=40 Kg/mm 2 y el coeficiente de seguridad fijado para este trabajo es de 4 respecto sE, cuál será la carga máxima que se puede elevar si el peso propio de la vagoneta es de 3.200 Kg. Se despreciará el peso propio del cable.

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