Sistemas de tuberías (página 2)

Los tubos y tuberías en el mercado
se clasifican en:

Tubos metálicos ferrosos

O Hierro dulce

O Acero inoxidable

O Duriron

Tubos metálicos no
ferrosos

O Aluminio

O Aleaciones de cobre-latón y
bronce

O Estaño

O Magnesio

Tubos para servicios especiales

O Vidrio

O Cemento O Hormigón O
PVC

Los accesorios pueden ser:

• Piezas especiales: Unidades que
posibilitan los empalmes, cambios de dirección (codos),
derivaciones, variaciones de sección, etc.

• Dispositivos auxiliares: Aparatos
que protegen y facilitan el buen funcionamiento de la red. Los
más importantes son las válvulas y las
ventosas.

Las juntas son unidades que se emplean para
unir tubos entre sí y con los accesorios.

Una red de distribución es un
conjunto de tuberías principales, secundarias, terciarias,
etc.

Capitulo 2

CAÑERÍAS Y
ACCESORIOS

CAÑOS CON COSTURA

La cañería con costura (soldada) se
fabrica a partir de laminas angostas(flejes) en un proceso
continuo. El fleje es empujado longitudinalmente por una serie de
rodillos laterales que lo van doblando gradualmente, hasta tomar
la forma cilíndrica, en que los bordes del fleje quedan
topándose. Estos bordes, se unen mediante un proceso de
soldadura continua, cuya calidad es controlada
simultáneamente.

La soldadura puede ser autógena o con aporte de
material. En el primer caso se puede recurrir a la soldadura por
resistencia eléctrica ERW o a una soldadura por corriente
inducida por alta frecuencia HFI . en el segundo caso se recurre
a una soldadura al arco sumergido SAW, la que es especialmente
apta para espesores mayores de pared

La cañería ya soldada es sometida a una
eliminación del exceso de soldadura por el exterior e
interior. A veces el cordón de soldadura es forjado en
frío para lograr una estructura cristalina y propiedades
similares al resto de la cañería. Luego se corta a
la medida. Opcionalmente, la cañería puede ser
sometida a tratamientos térmicos, decapado y acabado de
superficie.

Flujograma de la producción de
cañerías con costura

El siguiente diagrama ilustra sobre los
pasos necesarios para llegar a producir una cañería
a partir de una bobina de acero.

1- La primera etapa del proceso consiste en cortar
longitudinalmente las bobinas al ancho necesario para fabricar
cada diámetro de cañería. Los flejes
obtenidos son llevados a la maquina formadora de tubo.

2- En la maquina mediante una serie de rodillos, el
fleje se va conformando paso a paso, desde su forma plana
original hasta llegar con sus bordes casi tocándose a la
forma cilíndrica. En esta etapa queda listo para ser
soldado longitudinalmente.

3- El proceso de soldadura utilizado es eléctrico
y de alta frecuencia. La corriente requerida para realizar la
soldadura es transmitida inductiva o conductivamente, dependiendo
del diámetro y la coalescencia final se produce el color
generado por la resistencia del metal al paso de la corriente
eléctrica con la aplicación de presión.
Luego de soldada la cañería, se elimina la rebaba
de soldadura sobrante en el exterior. La cañería
que a sido axial soldada y desbarbada se enfría
rápidamente con agua o aceite soluble.

4- En el tren calibrador la cañería es
pasado por rodillos adicionales que la calibran a la medida que
exigen las normas y la endurecen, eliminando las eventuales
distorsiones ocurridas durante el calentamiento. Una vez
calibrada, la cañería se somete al test no
destructivo (EDDY CURRENT), proceso automático que permite
detectar fallas en la soldadura. Superada esta inspección,
la cañería pasa por el carro portador, donde
mediante señales eléctricas se corta el producto de
forma continua a la medida deseada.

5- La cañería que ha terminado su proceso
en la tobera es llevada al equipo biselador donde se le hace un
bisel en ambos extremos. Esto permitirá posteriormente
unir dos cañerías por soldadura. Si se
requieren cañerías con extremos planos estos se
logran haciendo un refrenado luego del corte.

6- La cañería biselada es llevada a la
probadora de cañería, en la que se efectúa
una prueba hidrostática a la presión de prueba
especificada por la norma, bajo la cual se esta fabricando la
cañería.

CAÑOS SIN COSTURA

Es fabricada por procedimientos totalmente
diferentes. Básicamente se comienza por fabricar un cuerpo
cilíndrico hueco mediante la acción de un mandril
sobre una porción cilíndrica del acero previamente
calentado al rojo, alojado dentro de un molde, hasta perforarlo.
Luego este cuerpo hueco, siempre al rojo, es estirado
empujándolo y con un mandril en su interior, a
través de un orificio de menor diámetro.
Alternativamente puede ser sometido a la acción exterior,
en caliente, de rodillos rotantes excéntricos que reducen
el diámetro de la cañería que avanza y rota
sobre su eje, mientras que en su interior se mantiene el mandril
para ajustar el diámetro interno.

También puede usarse un proceso de
extrusión en caliente.

Para ciertos casos se opta por procesos de
estirado o de pilgering en frío, los que conducen a
obtener un mejor acabado superficial y una mayor precisión
de las medidas y propiedades mecánicas mejores. Es
necesario incluir etapas de enderezado para asegurar la
linealidad de las cañerías. Luego se corta a la
dimensión deseada. Opcionalmente se incluyen etapas de
tratamientos térmicos y de decapado

ACCESORIOS

Accesorios para tuberías.

Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que
unidas a los tubos mediante un procedimiento determinado forman
las líneas estructurales de tuberías de una planta
de proceso.

Tipos:

Entre los tipos de accesorios más comunes se
puede mencionar:

• Bridas

• Codos

• Tes

• Reducciones

• Cuellos o acoples

• Válvulas

• Empacaduras

• Tornillos y niples

Características
generales:

Entre las características se encuentran: tipo,
tamaño, aleación, resistencia, espesor y
dimensión.

Diámetros: Es la medida de un accesorio o
diámetro nominal mediante el cual se identifica al mismo y
depende de las especificaciones técnicas
exigidas.

Resistencia: Es la capacidad de tensión en libras
o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en
plena operatividad.

Aleación: Es el material o conjunto de materiales
del cual esta echo un accesorio de tubería.

Espesor: Es el grosor que posee la pared del accesorio
de acuerdo a las normas y especificaciones
establecidas.

CARACTERÍSTICAS Y TIPO DE
ACCESORIOS

)r Bridas

Son accesorios para conectar
tuberías con equipos (Bombas, intercambiadores de
calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos,
válvulas, etc.) La unión se hace por medio de dos
bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubería y
la otra al equipo o accesorio a ser conectado.

La ventaja de las uniones bridadas radica en el hecho de
que por estar unidas por espárragos, permite el
rápido montaje y desmontaje a objeto de realizar
reparaciones o mantenimiento.

Tipos de bridas y
características:

Brida con cuello: para soldar es utilizada con el fin de
minimizar el número de soldaduras en pequeñas
piezas a la vez que contribuya a contrarrestar la
corrosión en la junta.

Brida con boquilla para soldar.

Brida deslizante: es la que tiene la propiedad de
deslizarse hacia cualquier extremo del tubo antes de ser soldada
y se encuentra en el mercado con cara plana, cara levantada,
borde y ranura, macho y hembra y de orificio requiere soldadura
por ambos lados.

Brida roscada: Son bridas que pueden ser instaladas sin
necesidad de soldadura y se utilizan en líneas con fluidos
con temperaturas moderadas, baja presión y poca
corrosión, no es adecuada para servicios que impliquen
fatigas térmicas.

Brida loca con tubo rebordeado: Es la brida que viene
seccionada y su borde puede girar alrededor de cuello, lo que
permite instalar los orificios para tornillos en cualquier
posición sin necesidad de nivelarlos.

Brida ciega: Es una pieza completamente sólida
sin orificio para fluido, y se une a las tuberías mediante
el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo
de brida de igual diámetro, cara y resistencia.

Brida orificio: Son convertidas para cumplir su
función como bridas de orificio, del grupo de las
denominadas estándar, específicamente del tipo
cuello soldable y deslizantes.

Brida de cuello largo para
soldar.

Brida embutible: Tiene la propiedad de ser embutida
hasta un tope interno que ella posee, con una tolerancia de
separación de 1/8'' y solo va soldada por el lado
externo.

Brida de reducción.

)r Codos

Son accesorios de forma curva que se
utilizan para cambiar la dirección del flujo de las
líneas tantos grados como lo especifiquen los planos
o dibujos de tuberías.

Tipos:

Los codos estándar son aquellos que
vienen listos para la pre-fabricación de piezas de
tuberías y que son fundidos en una sola pieza con
características específicas y son:

Codos estándar de
45°:

Curva Normal 45º

Para unir caños de un mismo
diámetro a 45º

Codos estándar de
90°:

Curva Normal 90º

Para unir caños de un mismo
diámetro a 90º

Codos estándar de 180°
:

Características:

Diámetro: Es el tamaño o medida del
orificio del codo entre sus paredes los cuales existen desde
¼'' hasta 120"". También existen codos de
reducción.

Angulo: Es la existente entre ambos extremos del codo y
sus grados dependen del giro o desplazamiento que requiera la
línea.

Radio: Es la dimensión que va desde el
vértice hacia uno de sus arcos. Según sus radios
los codos pueden ser: radio corto, largo, de retorno y
extralargo.

Espesores: una normativa o codificación del
fabricante determinada por el grosor de la pared del
codo.

Aleación: Es el tipo de material o mezcla de
materiales con el cual se elabora el codo, entre los más
importantes se encuentran: acero al carbono, acero a % de cromo,
acero inoxidable, galvanizado, etc.

Dimensión: Es la medida del centro al extremo o
cara del codo y la misma puede calcularse mediante formulas
existentes.

Curva Normal con Rosca Macho

Para conexión a accesorios roscados
o a otras instalaciones existentes a 90º

Codo Hembra

Para conexión a accesorios roscados
o a otras instalaciones existentes a 90º con radio
corto

)r Empacaduras

Es un accesorio utilizado para realizar
sellados en juntas mecanizadas existentes en líneas
de servicio o plantas en proceso.

Tipos:

Empacadura flexitálica: Este tipo de
empacadura es de metal y de asientos espirometatilos. Ambas
características se seleccionan para su instalación
de acuerdo con el tipo de fluido.

Anillos de acero: Son las que se usan con brida que
tienen ranuras para el empalme con el anillo de acero. Este tipo
de juntas de bridas se usa en líneas de aceite de alta
temperatura que existen en un alambique, o espirales de un
alambique de tubos. Este tipo de junta en bridas se usa en
líneas de amoniaco.

Empacadura de asbesto: Como su nombre lo indica son
fabricadas de material de asbesto simple, comprimido o grafitado.
Las empaquetaduras tipo de anillo se utilizan para bridas de cara
alzada o levantada, de cara completa para bridas de cara lisa o
bocas de inspección y/o pasahombres en torres,
inspección de tanques y en cajas de condensadores, donde
las temperaturas y presiones sean bajas.

Empacaduras de cartón: Son las que se usan en
cajas de condensadores, donde la temperatura y la presión
sean bajas. Este tipo puede usarse en huecos de inspección
cuando el tanque va a llenarse con agua.

Empacaduras de goma: Son las que se usan en bridas
machos y hembras que estén en servicio con amoniaco o
enfriamiento de cera.

Empacadura completa: Son las que generalmente se usan en
uniones con brida, particularmente con bridas de superficie
plana, y la placa de superficie en el extremo de agua de algunos
enfriadores y condensadores.

Empacadura de metal: Son fabricadas en acero al carbono,
según ASTM, A-307, A-193. en aleaciones de acero
inoxidable, A-193. también son fabricadas según las
normas AISI en aleaciones de acero inoxidable A-304,
A-316.

Empacaduras grafitadas: Son de gran resistencia al calor
(altas temperaturas) se fabrican tipo anillo y espiro
metálicas de acero con asiento grafitado, son de gran
utilidad en juntas bridadas con fluido de vapor.

)r Tes

Son accesorios que se fabrican de
diferentes tipos de materiales, aleaciones, diámetros y
schedulle y se utiliza para efectuar fabricación en
líneas de tubería.

Te Normal. Para derivar una línea a
90º con el mismo diámetro y sin interrumpir el
trayecto original.

Tipos:

Diámetros iguales o te de recta.
Reductora con dos orificios de igual diámetro y uno
desigual.

Características:

Diámetro: las tes existen en
diámetros desde ¼'' " hasta 72'' " en el tipo
Fabricación.

Espesor: Este factor depende del espesor
del tubo o accesorio a la cual va instalada y ellos existen desde
el espesor fabricación hasta el doble
extrapesado.

Aleación: Las más usadas en
la fabricación son: acero al carbono, acero inoxidable,
galvanizado, etc.

Juntas: Para instalar las tes en
líneas de tubería se puede hacer, mediante
procedimiento de rosca embutible-soldable o soldable a
tope.

Dimensión: Es la medida del centro a
cualquiera de las bocas de la te.

)r Reducción

Son accesorios de forma cónica,
fabricadas de diversos materiales y aleaciones. Se utilizan para
disminuir el volumen del fluido a través de las
líneas de tuberías.

Para conectar cañerías de
diferentes diámetros

Tipos:

Estandar concéntrica: Es un
accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del
fluido aumentando su velocidad, manteniendo su eje.

Estandar excéntrica: Es un accesorio reductor que
se utiliza para disminuir el caudal del fluido en la línea
aumentando su velocidad perdiendo su eje.

Características:

Diámetro: Es la medida del accesorio o
diámetro nominal mediante el cual se identifica al mismo,
y varia desde ¼'' " x 3/8'' " hasta diámetros
mayores.

Espesor: Representa el grosor de las paredes de la
reducción va a depender de los tubos o accesorios a la
cual va a ser instalada. Existen desde el espesor estándar
hasta el doble extrapesado.

Aleación: Es la mezcla utilizada en
la fabricación de reducciones, siendo las más
usuales:

al carbono, acero al % de cromo, acero
inoxidable, etc.

Junta: Es el tipo de instalación a través
de juntas roscables, embutibles soldables y soldables a
tope.

Dimensión: Es la medida de boca a
boca de la reducción Concéntrica y
excéntrica.

)r Válvulas

Válvula de compuerta:

Las válvulas de compuerta para
procesos suelen tener compuertas de cuña con un
ángulo incluso de lOº entre los asientos. El cierre
se logra al mover una cuña cónica o un par de
discos entre los asientos (Fig.

Las características de estrangulación de
las válvulas de compuerta son muy deficientes y
ocurrirá una severa vibración del disco si la
caída de presión a través de los asientos es
muy grande.

Válvula de
retención:

Una válvula de retención con
componente de sacrificio deja pasar uno o más
líquidos, pero corta el paso a uno indeseado.

Una válvula de retención,
instalada al revés en un tubo se mantiene abierta con un
alambre o una placa de sacrificio que se disuelve con rapidez en
el líquido indeseado. Cuando ocurre una mezcla de
líquidos, se disuelve el componente de sacrificio, permite
que se cierre la válvula de retención y se impida
la contaminación corriente abajo.

Un componente de sacrificio se disuelve en
el liquido indeseado, cierra la válvula de
retención y corta el flujo. En donde pueden ocurrir
mezclas, esta válvula brinda un margen de seguridad
adicional.

Válvula de retención
horizontal convertida a VRCS

Válvula de asientos o
globo:

El uso principal de la válvula de
globo es para estrangulación porque puede producir una
caída repetible de presión en una amplia gama de
presiones y temperaturas. Sin embargo, tiene baja capacidad y
duración limitada del asiento debido a la turbulencia. Su
mantenimiento es costoso porque el sellamiento es de metal con
metal, aunque ya hay asientos de materiales elastoméricos.
Estas limitaciones explican por qué son inadecuadas para
servicio con pastas aguadas.

La válvula de globo tiene ciertas
limitaciones:

1) Limitación del tamaño, por
lo general a 16 in;

2) Menor capacidad comparada con una
válvula con vástago visible de igual tamaño,
como las de bola o mariposa y, a veces,

3) Mayor costo, en especial en los
tamaños grandes.

Aunque la válvula de globo
seguirá teniendo muchas aplicaciones, quizá resulte
más acertada la elección de válvulas de bola
o de mariposa, por su mayor capacidad, construcción
más sencilla y compacta, menor peso y un costo más
bajo.

Capítulo 3

DISEÑO DE
TUBERÍAS

Consideraciones generales y criterios de
diseño

El diseño de un sistema de tuberías
consiste en el diseño de sus tuberías, brida y su
tortillería, empacaduras, válvulas, accesorios,
filtros, trampas de vapor juntas de expansión.
También incluye el diseño de los elementos de
soporte, tales como zapatas, resortes y colgantes, pero no
incluye el de estructuras para fijar los soportes, tales como
fundaciones, armaduras o pórticos de acero.

Normas de diseño

Las normas más utilizadas en el análisis
de sistemas de tuberías son las normas conjuntas del
American Estándar Institute y la American Society of
Mechanical Engineers ANSI/ASME B31.1, B31.3, etc. Algunas a
saber:

• B31.1. (1989) Power
Piping

• B31.3 (1990) Chemical Plant and
Petroleum Refinery Piping

• B31.4 (1989) Liquid Transportation
System for Hydrocarbons, Petroleum Gas, Andhydroys Anmonia and
Alcohols

• B31.5 (1987) Refrigeration
Piping

• B31.8 (1989) Gas Transmisión
and Distribution Piping System

• B31.9 (1988) Building Services
Piping

• B31.11 (1986) Slurry Transportation
Piping System

Cargas de diseño para
tuberías

Un sistema de tuberías constituye una estructura
especial irregular y ciertos esfuerzos pueden ser introducidos
inicialmente durante la fase de construcción y montaje.
También ocurren esfuerzos debido a circunstancias
operacionales. A continuación se resumen las posibles
cargas típicas que deben considerarse en el diseño
de tuberías.

)r Cargas por la presión de
diseño

Es la carga debido a la presión en
la condición más severa, interna o externa a la
temperatura coincidente con esa condición durante la
operación normal.

)r Cargas por peso

a. Peso muerto incluyendo tubería,
accesorios, aislamiento, etc. b. Cargas vivas impuestas por el
flujo de prueba o de proceso

c. Efectos locales debido a las reacciones
en los soportes

)r Cargas dinámicas

a. Cargas por efecto del viento, ejercidas
sobre el sistema de tuberías expuesto al viento

b. Cargas sísmicas que
deberán ser consideradas para aquellos sistemas ubicados
en áreas con probabilidad de movimientos
sísmicos

c. Cargas por impacto u ondas de
presión, tales como los efectos del golpe de ariete,
caídas bruscas de presión o descarga de
fluidos

d. Vibraciones excesivas inducidas por pulsaciones de
presión, por variaciones en las características del
fluido, por resonancia causada por excitaciones de maquinarias o
del viento.

Efectos de la expansión y/o
contracción térmica

a. Cargas térmicas y de
fricción inducidas por la restricción al movimiento
de expansión térmica de la
tubería

b. Cargas inducidas por un gradiente
térmico severo o diferencia en las características
de expansión (diferentes materiales)

Presión de diseño

La presión de diseño no será menor
que la presión a las condiciones más severas de
presión y temperatura coincidentes, externa o
internamente, que se espere en operación
normal.

La condición más severa de presión
y temperatura coincidente, es aquella condición que
resulte en el mayor espesor requerido y en la
clasificación ("rating") más alta de los
componentes del sistema de tuberías.

Se debe excluir la pérdida involuntaria de
presión, externa o interna, que cause máxima
diferencia de presión.

Temperatura de diseño

La temperatura de diseño es la temperatura del
metal que representa la condición más severa de
presión y temperatura coincidentes. Los requisitos para
determinar la temperatura del metal de diseño para
tuberías son como sigue:

Para componentes de tubería con aislamiento
externo, la temperatura del metal para diseño será
la máxima temperatura de diseño del fluido
contenido.

Para componentes de tubería sin aislamiento
externo y sin revestimiento interno, con fluidos a temperaturas
de 32 ºF (0 ºC) y mayores, la temperatura del metal
para diseño será la máxima temperatura de
diseño del fluido reducida, según los porcentajes
de la tabla 4.

Restricciones

Para restringir o limitar el movimiento de
sistemas de tuberías debido a expansión
térmica.

Las restricciones se clasifican
en:

a. Anclajes: Para fijar completamente la
tubería en ciertos puntos.

b. Topes: Para prevenir el movimiento
longitudinal de la tubería permitiéndole rotar. c.
Guías: Para permitir desplazamientos en una
dirección específica.

d. Amortiguadores: Para limitar el
movimiento de la tubería debido a fuerzas diferentes al
peso y a la expansión térmica.

e. Clasificación de los
Amortiguadores o Snubbers:

f. Controladores de vibraciones: Para
prevenir o disminuir vibraciones.

g. Amortiguadores hidráulicos o
mecánicos: Para suprimir el movimiento debido a
terremotos, golpes de ariete, sin restringir la expansión
térmica.

Procedimiento de diseño de
tuberías

La lista siguiente muestra los pasos que deben
completarse en el diseño mecánico de cualquier
sistema de tuberías:

a. Establecimiento de las condiciones de diseño
incluyendo presión, temperaturas y otras condiciones,
tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos,
choques de fluido, gradientes térmicos y número de
ciclos de varias cargas.

b. Determinación del diámetro de la
tubería, el cual depende fundamentalmente de las
condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la
presión del fluido.

c. Selección de los materiales de la
tubería con base en corrosión, fragilización
y resistencia.

d. Selección de las clases de
"rating" de bridas y válvulas.

e. Cálculo del espesor mínimo de pared
(Schedule) para las temperaturas y presiones de diseño, de
manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzos
tangenciales producidos por la presión del
fluido.

f. Establecimiento de una configuración aceptable
de soportes para el sistema de tuberías.

g. Análisis de esfuerzos por flexibilidad para
verificar que los esfuerzos producidos en la tubería por
los distintos tipos de carga estén dentro de los valores
admisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los
equipos no sobrepasen los valores límites, satisfaciendo
así los criterios del código a emplear.

Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es
capaz de resistir las cargas sometidas (efectos de la gravedad) o
las cargas ocasionales (sismos y vientos), se dispone de los
siguientes recursos:

a. Reubicación de
soportes

b. Modificación del tipo de soporte
en puntos específicos c. Utilización de soportes
flexibles

d. Modificación parcial del
recorrido de la línea en zonas específicas e.
Utilización de lazos de expansión

f. Presentado en frío

El análisis de flexibilidad tiene por objeto
verificar que los esfuerzos en la tubería, los esfuerzos
en componentes locales del sistema y las fuerzas y momentos en
los puntos terminales, estén dentro de límites
aceptables, en todas las fases de operación normal y
anormal, durante toda la vida de la planta.

Capítulo 4

ASPECTOS A TENER
EN CUENTA

1-Soldadura

Los requisitos del código respecto a la
fabricación son más detallados para la soldadura
que para otros métodos de unión, ya que la
soldadura no sólo se utiliza para unir dos tuberías
extremo a extremo, sino que sirve también para fabricar
accesorios que reemplazan a los accesorios sin costura, como
codos y juntas de solapa de punta redonda. Los requisitos del
código para el proceso de soldado son esencialmente los
mismos que se establecieron en la subsección sobre
recipientes a presión (por ejemplo los requisitos de la
sección IX del ASME Boiler and Pressure Vessel Code)
excepto que los procesos de soldado no se restringen, el
agrupamiento del material (número P) debe estar de acuerdo
con el apéndice A y las posiciones de la soldadura
corresponder a la posición de la tubería. El
código permite también que un fabricante acepte
operadores de soldadura calificados por otra empresa, sin que
exista un procesamiento de recalificación cuando el
proceso de soldado sea el mismo o uno equivalente. En la tabla
siguiente se incluyen procedimientos de calificación que
pueden incluir un requisito para pruebas de resistencia a baja
temperatura.

2-Presiones

Presión de prueba en fábrica o
presión de fábrica (PF): es aquella presión
sobre la que se timbran y clasifican los tubos comerciales, que
habrán de superar en fábrica sin romperse ni acusar
falta de estanqueidad.

Presión nominal (PN): Aquélla por la que
se conoce comercialmente y que sirve para tipificar, clasificar y
timbrar los tubos. Es un número convencional que coincide
con la presión de trabajo a 20º C en tuberías
de plástico (PVC y PE).

Presión de rotura (PR): Aquélla a la cual
se rompe la tubería.

Presión de trabajo (PT): Máxima
presión a la que se recomienda que trabaje el tubo, ya que
es la máxima presión interna a la que puede estar
sometido un tubo en servicio a la temperatura de
utilización. Constituida por la presión de servicio
más las sobrepresiones accidentales que pudieran
producirse, como por ejemplo las debidas al golpe de
ariete.

Presión de servicio (PS): Presión a la que
efectivamente se hace trabajar la tubería. Siempre debe
ser menor o igual que la presión de trabajo.

Consideramos una sección de tubería, que
estará sometida a la presión hidráulica
reinante en su interior, como representa la figura.

Deberá existir equilibrio entre las
fuerzas de tracción y el empuje estático total que
actúa sobre la mitad del tubo en dirección normal
al plano diametral.

Igualando ambos esfuerzos:

Según la presión que pueden
soportar (PR), los tubos se clasifican en:

3-Corrosión

En lo particular, la corrosión es
probablemente el problema más grande para el mantenimiento
de las redes de tubería. , es causada generalmente por el
oxígeno atmosférico disuelto en el agua y el
proceso corrosivo se detiene solamente cuando el oxígeno
es eliminado del agua, o si se consume por el proceso oxidante al
ser atacado el metal. Entre los materiales anticorrosivos
más viejos, quedan comprendidos los tubos de
asbesto-cemento, acero inoxidable, hierro vaciado y la
tubería revestida.

En los circuitos de vapor y agua en las
plantas de fuerza, penetra aire disuelto (oxígeno) con el
agua tratada y a través de fugas, hasta las secciones que
trabajan bajo vacío en el sistema. Una de las soluciones
aceptadas generalmente para retardar la corrosión, es
reducir al mínimo todas estas fugas, manteniendo en buen
estado todas las uniones, juntas y empaquetaduras; y enseguida,
desairear el agua de alimentación en un calentador de
diseño correcto. Uno de los componentes químicos
utilizado es el sulfito de sodio para eliminar los últimos
residuos de oxígeno. La corrosión de las
líneas del condensado en los sistemas de
calefacción es producida frecuentemente por las
infiltraciones de aire hacia adentro de la tubería (por
los respiraderos, válvulas de seguridad y por las juntas),
en aquellas partes en donde el sistema trabaja al
vacío.

Así como existen corrosiones
internas, también se deben tener en cuenta la
corrosión externa. Puede ser rápida en sitios en
donde la tubería "suda" con frecuencia, es decir, en donde
se forma rocío u otra clase de humedad y particularmente
si la superficie mojada queda expuesta en forma
repetida al contacto con gases sulfurosos o que contengan
ácidos. Como medida de prevención, debe evitarse,
en primer lugar, la formación de rocío, o sellar la
tubería si la humedad proviene de goteo.

La tubería envuelta en cisco o
enterrada se corroe con mucha frecuencia, especialmente si el
suelo es húmedo o ácido. Una protección
práctica consiste en un recubrimiento impermeable, por lo
general de material asfáltico o algún
impermeabilizante similar aplicado directamente a la
tubería, o bien sobre una envoltura en espiral de tejido
fuerte. Habitualmente se cambia de inmediato cualquier tramo de
tubo que presente picaduras o rajaduras ocasionadas por la
corrosión, o por cualesquier otras causas. En caso de que
esto no sea posible a consecuencia del trabajo, se
pueden aplicar parches de emergencia, como los que se ilustran en
la figura siguiente, para evitar un paro imprevisto. Este
método se puede aplicar a tuberías de hierro
vaciado o de acero.

Reparaciones de emergencia de desperfectos en
tuberías. (1) Para sellar una rajadura en la
tubería. Se aplica cemento férrico y se tapa con
una lámina de metal sujetándola fuertemente. (2)
Abrazaderas para un casquillo en media-caña, entresacado
de tubo del diámetro mayor próximo, con sello de
cemento o junta de material blando. (3) Para una unión de
tubería, en caso de emergencia, se introduce la
tubería en un casquillo de tubo de mayor diámetro,
retacando el hueco entre tubo y casquillo con cemento
férrico.

4-Doblado y formación

La tubería puede doblarse en cualquier radio para
el cual la superficie del arco de la curvatura esté libre
de grietas y pandeos. Está permitido el empleo de dobleces
estriados o corrugados. El doblado puede efectuarse mediante
cualquier método en frío o caliente,
siempre que se cumplan las características del
material que se está doblando y el radio de la
tubería doblada esté dentro.

Algunos materiales requieren un tratamiento
térmico una vez que ya se han doblado, lo que
dependerá de la severidad del doblado. En el código
se explican detalladamente los requisitos que deben cumplirse
para este tratamiento. Los componentes de la tubería se
pueden formar por cualquier método de prensado en
frío o caliente, rolado, forjado, formado con martillo,
estirado, fileteado o cualquier otro. El espesor después
del formado no será menor que el estipulado en el
diseño. Existen reglas especiales para la
verificación del formado y presión de diseño
de los traslapes ensanchados en forma de campana. El doblado y
formado en caliente se realizará dentro del intervalo de
temperaturas congruentes con las características del
material, el empleo final de la tubería y el tratamiento
térmico posterior a estos procesos.

El desarrollo de los medios de fabricación para
tubería doblada con radio coincidente con los codos largos
de radio comercial soldados a tope y las solapas metálicas
ensanchadas en forma de campana (Van Stone), son técnicas
muy importantes para reducir los costos de la tubería
soldada. Estas técnicas evitan tanto el costo de los
extremos de punta redonda o en forma de L como el de la
operación de soldado requerida para unir el accesorio a la
tubería.

5-Costos de sistemas de
tuberías

La tubería de una planta de proceso
químico puede llegar a representar hasta el 25% del costo
de la instalación. El costo de instalación de
sistemas de tubería varía ampliamente, dependiendo
del material de construcción y de la complejidad del
sistema. Un estudio de costos de tubería muestra que la
selección del material más barato para una
tubería recta simple no será más
económica que una instalación compleja donde existe
gran cantidad de tramos cortos, accesorios y válvulas. La
economía depende también, en gran parte, del
tamaño de la tubería y de la técnica
utilizada en su manufactura. Los métodos de
fabricación, como el doblado a dimensiones estándar
de codos de radio largo y maquinado de juntas de solapa, influyen
mucho en el costo de fabricación de la tubería a
partir de materiales dúctiles, adecuados a esa
técnica. Es posible alcanzar reducciones en costos hasta
de un 35% utilizando técnicas avanzadas en la manufactura
e instalación de tuberías.

CONCLUSIÓN

Después de haber abordado y discutido diversas
fuentes de información, cabe destacar la verdadera
importancia y función que cumple un sistema como es el de
tuberías en cualquier proceso industrial
determinado.

Es imprescindible un buen mantenimiento de dichos
sistemas y la rigurosa inspección que estos demandan ante
el más mínimo defecto. Así como
también, lo elemental que es su correcta
elección.

En general, este trabajo nos ha provisto del rol que
cumple un sistema de tubería en la industria.

BIBLIOGRAFÍA

• MORROY: "Manual de Mantenimiento
Industrial" Tomo II

• PERRY: "Manual del Ingeniero
Químico"

• Richard. W. Greene . "
Válvulas".

• www.bete.com

• www.emcoike.com.br

• www.reporteroind.com

ANEXO

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
BÁSICOS.

Anclaje Direccional: Es una estructura que restringe el
movimiento axial de una tubería dentro de un rango
determinado.

Cargas Dinámicas: Son aquellas cargas que
varían con el tiempo, ejemplo: cargas de viento,
terremoto, etc.

Cargas Sostenidas: Son aquellas cargas que
después de la deformación del material al que
están aplicadas, permanecen constantes. Ejemplo: cargas
por peso.

Guías: Son estructuras que dirigen el movimiento
de una tubería en la dirección que se desea. Las
formas y tamaños de las guías varían mucho.
Estas estructuras pueden estar ligadas a otros tipos de soportes
de tuberías como las zapatas.

Lazo de Expansión: Es una configuración
geométrica determinada de un segmento de tubería
que permite que ésta se expanda con una disminución
considerable de los esfuerzos.

Rating: Clasificación.

Soporte: Cualquier material, instrumento, etc., que
sirve para que algo se apoye sobre él, o para sostenerlo o
mantenerlo en una determinada posición.

Zapata: Consiste en una estructura metálica
vertical soldada a una tubería y otra horizontal que se
asienta sobre la viga o arreglo en el que la tubería se
apoya. Su función es permitir que la tubería se
desplace a causa de la expansión térmica sin sufrir
efectos de fricción.

Autor:

Dardo