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UNIDAD 4.         Tuberías y accesorios en el transporte de fluidos

En la antigüedad, estos conductos cerrados se construyeron con troncos vaciados y, posteriormente con trozos de tubo preparados con madera o materiales cerámicos. El desarrollo de la Siderurgia condujo a a construcción de tuberías de función y de hierro dulce, permitiendo con ello una cierta normalización o tipificación de las dimensiones de las tuberías y de sus accesorios. Actualmente el desarrollo de la petroquímica ha permitido desarrollar materiales plásticos que han conducido al diseño y construcción de tubos de este material.

Objetivos

Al finalizar la unidad el estudiante debe ser capaz de:

• Describir tipos de conductos y tuberías disponibles comercialmente.

• Especificar el tamaño deseable del tubo o de la tubería para que conduzca una cantidad de flujo de fluido a una velocidad especifica.
• Establecer el principio de conservación de energía de la forma en que se aplica a los sistemas de flujo de fluidos

1. Conductos y tuberías comercialmente disponibles

Los diámetros reales internos y externos de conductos y tubos estándar disponibles comercialmente, pueden ser bastante diferentes del tamaño nominal dado. En esta unidad se describe varios tipos de conductos y tubos utilizados ampliamente.

Los tamaños nominales para los conductos comercialmente disponibles todavía están en unidades de pulgadas, a pesar de que la adopción del SI es una tendencia internacional.

El tamaño nominal se utiliza solamente para el diseño de ciertos conductos o tuberías, por lo que de utilizará en el desarrollo de la presente unidad el tamaño estándar convencional. Sin embargo se detallará cuadros con dimensiones expresadas en milímetros (mm) para los diámetros interior y exterior y para el grueso de las paredes. El área de flujo está dada en m2 para establecer la consistencia de unidades en los cálculos. Como también se dan en el Sistema Británico de Unidades.

Sistema de unidades

Actualmente en bibliografía se utilizan el Sistema Británico de Unidades (U.S. Customary Unit System) (pulgada-libra-segundo) o bien el Sistema Métrico Internacional (SI). La Abreviatura SI del Sistema Internacional de Unidades (Systeme Internacional d`Unites) es el estándar para unidades métricas en todo el mundo. Por conveniencia, el término unidades SI se utiliza en lugar de unidades métrica.

1. Conductos de acero

Las líneas de conductos para propósitos generales, a menudo, están construidas de acero. Los tamaños estándar de los conductos de acero están diseñados de acuerdo con el tamaño nominal y el número de calibre. Los números de calibre están relacionados con la presión de operación permisible y con la tensión permitida de acero en el conducto. El intervalo de números de calibre va de 10 a160, y los números más grandes indican un grosor mayor en las paredes del conducto. El intervalo de números de calibre va de 10 a 160, y los números más grandes indican un grosor mayor en las paredes del conducto. Estas cifras representan el valor aproximado de la expresión,

[pic 1]

Siendo:        P = presión interior de trabajo

S = Coeficiente de trabajo admisible de la aleación dada en las condiciones de su utilización, y expresad en las mismas unidades que P.

Por ejemplo, el número de catálogo para los tubos ordinarios de acero, cuyo coeficiente de trabajo es 700 Kgf/cm2, para utilizarse a una presión interna de trabajo de 25 Kgf/cm2, deberá venir expresado por 1000(25/700). Este será el número adecuado para juntas soldadas y accesorios de acero, pero no en el caso de conexiones roscadas y accesorios de hierro fundido o fundición maleable.

Como todos los calibres de conductos de un tamaño nominal dado tienen el mismo diámetro externo, los calibres más grandes tienen un diámetro interno más pequeño.

La serie más completa de conductos de acero disponibles son los calibres 40 y 80. En la práctica, el tipo 40 deberá utilizarse para instalaciones soldadas, y el de 80 para accesorios de hierro. Estos números más elevados están justificados a causa de la debilidad en el material de las uniones roscadas y de los accesorios de hierro.

Para todos los tamaños de tubos inferiores a 10 pulgadas, el tubo de tipo 40 es idéntico al antiguo tubo estándar, y el tipo 80 es idéntico al antiguo tubo “extrafuerte”. En un principio los tubos de acero se clasificaron según tres espesores de pared, para diferentes presiones: de trabajo normal, extra-fuerte y doble extra-fuerte.

En el comercio se encuentra con profusión la tubería roscada, constituida por tubos cuyos extremos están roscados, ya que prácticamente toda la tubería de pequeña sección, sea de acero, hierro forjado, fundición, bronce o materiales plásticos, suele acoplarse por este método. El sistema es sencillo puesto que el diámetro externo del tubo es constante dentro de una tolerancia cuyas diferencias superior e inferior don de 1/64 pulgadas (0,4 mm.) y de 1/32 pulgadas (0.8 mm.), respectivamente, y el diámetro interior de los manguitos está igualmente dentro de los límites, cualquiera que sea el material del tubo.

En el siguiente cuadro se detallan las especificaciones para conductos calibre 40.

Cuadro 4.1. Dimensiones de cañerías calibre 40

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