CARACTERIZACIÓN DE LAS VALVULAS, TUBERIAS Y ACCESORIOS
LAS VÁLVULAS
Según el “Manual de Mantenimiento Industrial” de Robert C. Rosales y James O. Rice, una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos 1 .1 ROSALES, Robert C. y RICE, James O. Manual de Mantenimiento industrial. Tomo III. Mc Graw Hill. México. 2002. Pág. 194.
En la selección de la válvula se requiere de los siguientes datos: Tipo de fluido, material, presión, tipo de unión, temperatura, diámetro, entre otros.
Tipo de Válvulas
Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de cuchilla, válvulas de aguja, válvulas de retención o cheque y válvulas de seguridad o alivio.
Estas categorías básicas se describen a continuación. Seria imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que se fabrica. Más bien se presenta una descripción general de cada tipo en un formato general y se dan recomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas y otra información útil para el lector. En el caso de propal no se utilizan válvulas de macho por tanto solo se hará referencia a las 8 tipo de válvulas restantes.
Válvulas tipo compuerta
Es utilizada para el flujo de fluidos limpios y sin interrupción, este tipo de válvula no es recomendable para estrangulamiento ya que posee un disco que se alterna en el cuerpo lo que causaría una erosión arruinando su funcionamiento.
En las válvulas de compuerta el área máxima del flujo es el área del circulo formado por el diámetro nominal de la válvula, debido a esto es que se recomienda el uso en posiciones extremas, o sea, completamente abierta o completamente cerrada, ya que de ser así ofrecen la mínima resistencia al paso del fluido y así su caída de presión es muy pequeña2 . (Ver Figura 1).
2 Richard W. Greene. "Válvulas; selección, uso y mantenimiento". McGraw−Hill. México.2001. Pág. 384.
Existen diferentes tipos de válvulas de compuerta, los que se diferencian mayormente por el tipo de disco para el cierre, como lo son: válvula de compuerta tipo cuña sólida, tipo flexible, tipo abierta, válvulas de guillotina, válvulas de cierre rápido.
Normalmente este tipo de válvulas son construidas en su cuerpo de latón, bronce, hierro, acero fundido. En su interior normalmente son de bronce, acero inoxidable, acero aleado, monel, cromo, estelita o molibdeno. Dependiendo del uso que se le dé a la válvula y del tipo de fluido va a cambiar el material de construcción. Otro cambio que surge es el tipo de unión, a veces es con hilo, otras para soldadura, otras es con brida.
Recomendada para
- Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.
- Para uso poco frecuente.
- Para resistencia mínima a la circulación.
- Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.
Aplicaciones
Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.
Ventajas
- Alta capacidad.
- Cierre hermético.
- Bajo costo.
- Diseño y funcionamiento sencillos.
- Poca resistencia a la circulación.
- Control deficiente de la circulación.
- Se requiere mucha fuerza para accionarla.
- Produce cavitación con baja caída de presión.
- Debe estar cubierta o cerrada por completo.
- La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
- Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble.
- Materiales
- Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC.
- Componentes diversos.
- Lubricar a intervalos periódicos.
- Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.
- Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas.
- No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.
- Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería.
- Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre atrapados.
- Tipo de conexiones de extremo.
- Tipo de cuña.
- Tipo de asiento.
- Tipo de vástago.
- Tipo de bonete.
- Tipo de empaquetadura del vástago.
- Capacidad nominal de presión para operación y diseño.
- Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño.
Válvulas de Globo
La principal función de las válvulas de globo es regular el flujo de un fluido. Estas válvulas regulan el fluido desde el goteo hasta el sellado hermético. Además siguen siendo eficientes para cualquier posición del vástago. Debido a que la caída de presión es bastante fuerte (en todo caso siempre controlada) se utilizan en servicios donde la válvula de compuerta no puede.
Una de las características que posee esta válvula es la construcción interna, donde posee un disco o macho cuyo movimiento se alterna dentro del cuerpo. Se componen principalmente de volante, vástago, bonete, asientos, disco y cuerpo.
Estas válvulas globos se construyen de variados tipos como por ejemplo:
- Válvulas de globo tipo esférico.
- Válvulas de globo tipo disco cónico.
- Válvulas de globo tipo aguja.
- Válvulas de globo tipo émbolo o pistón
- Estrangulación o regulación de circulación.
- Para accionamiento frecuente.
- Para corte positivo de gases o aire.
- Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación
Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Ventajas
- Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.
- Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.
- Control preciso de la circulación.
- Disponible con orificios múltiples.
- Gran caída de presión.
- Costo relativo elevado.
Normal (estándar), en “Y- Patter”, en ángulo, de tres vías.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, plásticos. Componentes: diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Instalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con vapor a alta temperatura.
Registro en lubricación.
Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento.
Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.
Especificaciones para el pedido
- Tipo de conexiones de extremo.
- Tipo de disco.
- Tipo de asiento.
- Tipo de vástago.
- Capacidad nominal para presión
Válvulas de Bola
Como su nombre lo dice este tipo de válvulas posee un macho esférico que controla la circulación del líquido. Estas válvulas son válvulas de macho modificadas, y su uso estaba limitado debido al asentamiento de metal con metal, el que no permitía el debido cierre de globo tipo de pie (fondo de caldera).
Ahora producto de los avances en la fabricación de plásticos se han sustituido los asientos metálicos por plastómeros modernos. Consisten en un cuerpo con orificio de venturi y anillos de asientos, una bola para producir el cierre y una jaula con vástago para desplazar la bola en relación con el orificio.
Son rápidas para operarlas, de mantenimiento fácil y su caída de presión es función del tamaño del orificio. La válvula de bola está limitada a las temperaturas y presiones que permite el material del asiento. Se puede emplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos.
Las válvulas de bola no requieren lubricación y funcionan con un mínimo de torsión. Casi siempre la bola es flotante y el sellamiento se logra con la presión de corriente hacia arriba que empuja la bola contra el anillo de asiento.
Recomendada para
- Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.
- Cuando se requiere apertura rápida.
- Para temperaturas moderadas.
- Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.
Ventajas
- Bajo costo.
- Alta capacidad.
- Corte bidireccional.
- Circulación en línea recta.
- Pocas fugas.
- Se limpia por si sola.
- Poco mantenimiento.
- No requiere lubricación.
- Cierre hermético con baja torsión (par).
- Características deficientes para estrangulación.
- Alta torsión para accionarla.
- Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
- Propensa a la cavitación.
Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.
Materiales
Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC. Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga.
Especificaciones para el pedido
- Temperatura de operación.
- Tipo de orificio en la bola.
- Material para el asiento.
- Material para el cuerpo.
- Presión de funcionamiento.
- Orificio completo o reducido.
- Entrada superior o entrada lateral.
Válvulas de Mariposa
El nombre de esta válvula viene de la acción tipo aleta del disco regulador de flujo, el que opera en torno a un eje que esta en ángulo recto al flujo. Esta válvula obtura y regula.
La válvula de mariposa consiste en un disco (llamado también chapaleta u hoja), un cuerpo con cojinetes y empaquetadura para sellamiento y soporte, un eje, y un disco de control de fluido. Este tipo de válvula es recomendada y usada especialmente en servicios donde el fluido contiene gran cantidad de sólidos en suspensión, ya que por su forma es difícil que estos se acumulen en su interior entorpeciendo su funcionamiento.
Aunque estas válvulas son excelentes utilizándolas para control de fluido, su uso más común es para servicio de corte y estrangulamiento cuando se manejan grandes volúmenes de gases y líquidos a presiones relativamente bajas. Para la estrangulación el disco se mueve a una posición intermedia, en el cual se mantiene por medio de un seguro. Se pueden encontrar de extremos roscados, y para tamaños mayores con bridas. Todas estas válvulas tienen limitaciones de temperatura debido al material de asiento y el sello.
El funcionamiento básico de las válvulas de mariposa es sencillo pues sólo requiere una rotación de 90º del disco para abrirla por completo. Además, son válvulas de control muy eficientes en comparación a las otras válvulas de control del tipo globo ya que la velocidad de la corriente en el flujo no se pierde, porque el fluido circula en forma aerodinámica alrededor del disco.
El flujo en los asientos restringidos en las válvulas de globo y alrededor del macho ocasiona grandes caídas de presión.
Recomendada para
- Servicio con apertura total o cierre total.
- Servicio con estrangulación.
- Para accionamiento frecuente.
- Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.
- Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.
- Para baja ciada de presión a través de la válvula.
Aplicaciones
Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.
Ventajas
- Ligera de peso, compacta, bajo costo.
- Requiere poco mantenimiento.
- Numero mínimo de piezas móviles.
- No tiene bolas o cavidades.
- Alta capacidad.
- Circulación en línea recta.
- Alta torsión (par) para accionarla.
- Capacidad limitada para caída de presión.
- Propensa a la cavitación.
Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.
Materiales
Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel. Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon. Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena. Dejar suficiente espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca.
Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación.
- Tipo de cuerpo.
- Tipo de asiento.
- Material del cuerpo.
- Material del disco.
- Tipo de accionamiento.
- Presión de funcionamiento.
- Temperatura de funcionamiento.
Válvulas de Aguja
Las válvulas de Aguja se utilizan para el corte y estrangulación de líquidos con bajas cantidad de sólidos en suspensión, además desempeñan una serie de servicios importantes para el control de fluido.
En las válvulas de aguja se aísla el fluido del mecanismo de operación o sea, los fluidos no tienen contacto con las piezas de trabajo porque se produciría corrosión y fallaría el servicio. Las aplicaciones de este tipo de válvula son mayormente para presiones altas de fluidos muy líquidos.
Cuando la válvula se abre, se produce la elevación del vástago en forma de aguja quedando éste fuera de la trayectoria de flujo y el líquido tiene un paso suave y sin obstrucciones. Cuando se cierra la válvula, se asienta con rigidez contra un vertedero o zona circular en el fondo de la válvula.
Recomendada para
- Servicio con apertura total, parcial o cierre total.
- Para servicio de estrangulación.
- Para servicio con altas presiones de operación.
Fluidos corrosivos, sistemas hidráulicos, presiones altas, líquidos con pocos sólidos en suspensión
Ventajas
- Bajo costo.
- No tienen empaquetaduras.
- No hay posibilidad de fugas por el vástago.
- Diafragma susceptible de desgaste.
- Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
- Tipo con vertedero y tipo en línea recta. Materiales
- Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.
Especificaciones para el pedido
- Material del cuerpo.
- Material del diafragma.
- Conexiones de extremo.
- Tipo del vástago.
- Tipo de accionamiento.
- Presión de funcionamiento.
- Temperatura de funcionamiento.
Válvulas de Cuchilla
La válvula de cuchilla es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de una cuchilla que se pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulación o flujo del material
Recomendada para
- Servicio de apertura y cierre.
- Servicio de estrangulación y corte del fluido.
- Para temperaturas moderadas.
- Cuando hay picos de presión a través de la válvula.
- Para servicios que mantenimiento controlado.
Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos, bagazo.
Ventajas
- Accionamiento manual.
- Poco mantenimiento.
- No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.
- Diseño sencillo.
- No corrosiva y resistente a la abrasión.
- Alto costo
- Funciones muy limitadas.
Aceros fundidos, Inoxidables, forjados, stellite.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Los tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería, si los soportes para el tubo son inadecuados.
Especificaciones para el pedido
- Presión de funcionamiento.
- Temperatura de funcionamiento.
- Materiales de la la cortina.
- Camisa descubierta o alojada.
Válvulas Cheque o de Retención:
Las válvulas de retención se usan como medida de seguridad para evitar que el flujo retroceda en la tubería, también se usan para mantener la tubería llena cuando la bomba no esta funcionando automáticamente.
Este tipo de válvula de usa en serie con las de compuerta y funcionan en posición horizontal o vertical La presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y cualquier inversión en el flujo la cierra.
Este tipo de válvula se compone principalmente de asiento, cuerpo, disco, y pasador oscilante.
Existen distintos tipos de válvulas de retención y su selección depende de la temperatura, caída de presión que producen y la limpieza de fluido. Ciertas válvulas de retención se pueden equipar con pesos externos. Esto producirá el cierre rápido del disco.
Las válvulas de retención de bisagra constan de un disco colocado sobre el agujero de la válvula. Cuando no hay flujo el disco permanecerá contra el asiento debido a la gravedad. Notar que este tipo de válvula es unidireccional o sea el flujo corre el un solo sentido.
Este tipo de válvulas se puede poner en posición vertical como horizontal, notando que en la posición vertical debe estar con flujo ascendente.
Las válvulas de retención de bisagra se fabrican con una amplia gama de materiales: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, monel, acero fundido y acero inoxidable. Los extremos pueden ser de rosca, con brida o soldados. Un tipo especial de válvula de retención es la especial para vapor. Esta se utiliza en las instalaciones de calderas para evitar contracorriente de vapor. En este tipo de válvulas el vástago no queda conectado al disco, solo sirve para mantener el disco en el asiento. Si el vástago sube, la presión del vapor levanta el disco permitiendo el paso de vapor.
Otros tipos de válvulas de retención son: válvulas de retención tipo columpio, chapaleta o clapeta, tipo pistón, tipo bola o balín.
- Cuando se necesita resistencia máxima a la circulación.
- Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería.
- Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta.
- Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.
Para servicio con líquidos a baja velocidad.
Ventajas
- Puede estar por completo a la vista.
- La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas.
- El disco en y accesorios internos pueden ser cambiados sin desmontaje.
Válvulas de retención con disco inclinable, con resorte, duocheque.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero inoxidable, acero al carbono.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
- En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento.
- Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento.
- Si el asiento esta dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar.
- Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.
Recomendada para
Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones, como en los domos superiores de las calderas. Aplicaciones Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.
Ventajas
- Bajo costo.
- No se requiere potencia auxiliar para la operación.
- Seguridad, desahogo de seguridad.
- Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.
Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de TFE, acero inoxidable, Hastelloy, Monel. Componentes: diversos.
Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para recipientes de presión sin fuego. Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento.
LAS TUBERIAS
Las tuberías son tubos fabricados de acuerdo a los tamaños normalizados.
Existen en el mercado diferentes tipos de tubos según su función y según su
material de fabricación3
. Dentro de los materiales con los que son construidas
las tuberías se pueden clasificar principalmente dentro de dos grupos. Los
cuales son:
- Tuberías Metálicas
- Tuberías no Metálicas
3 ROSALES, Robert C. y RICE, James O. Manual de Mantenimiento industrial. Tomo III. Mc Graw Hill. México. 2002. Pág. 268.
Tuberías Metálicas
Dentro de los materiales de fabricación de las tuberías el más utilizado es el acero al carbón. Este es fabricado en gran variedad de tamaños y formas para facilitar su obtención. Para condiciones de trabajo en las cuales sea necesaria una buena resistencia a la corrosión se recomiendan aquellas cuyo material de fabricación sean aleaciones de níquel y cromo. Tuberías de aluminio sin costuras son construidas para algunas dimensiones estándar y para tuberías extrafuertes.Tuberías de acero y hierro dulce:
Este tipo de tuberías se usa para transportar agua, vapor de agua, aceites y gases y se utiliza muy comúnmente en aquellos casos donde halla altas temperaturas y presiones. Las tuberías de acero y hierro dulce se especifican por el diámetro nominal, el cual es siempre menor que el diámetro interno (DI) real de la tubería.
Tuberías de cobre
Hasta hace poco, este tipo de tuberías se conseguía en tres clases únicamente: estándar, extrafuerte y doble.
Extrafuerte: Para usar accesorios comunes en estas diferentes clases de tuberías, el diámetro externo (DE) es el mismo y el metal adicional se añade interiormente disminuyendo el diámetro interior (DI) para aumentar el espesor de las paredes de las tuberías extrafuerte y doble extrafuerte.
Debido a la demanda de una gran variedad de tuberías en usos donde se encuentran presiones y temperaturas muy elevadas, el ASA y la CSA distinguen diez clases diferentes de tuberías, cada una de ellas identificada por un número de Schedule. La tubería estándar se conoce como tubería Shedule 40 y la tubería extrafuerte como tubería Schedule 80. Las tuberías con diámetros superiores a 12 pulgadas se conocen como tuberías de diámetro externo (DE) y el diámetro nominal es el diámetro externo (DE) de la tubería.
Tuberías de hierro fundido:
Este tipo de tuberías se instala frecuentemente bajo tierra para transportar agua, gas y aguas negras. También se usan en conexiones para vapor a baja presión. Los acoplamientos de tuberías de hierro fundido generalmente son del tipo de bridas o del tipo campana y espigo.
Tuberías sin costura de latón y cobre
Estas se usan extensamente en instalaciones sanitarias debido a sus propiedades anticorrosivas. Tienen el mismo diámetro nominal de las tuberías de acero o hierro, pero el espesor de sus paredes es menor.Se usan en instalaciones sanitarias y de calefacción en donde hay que tener en cuenta las vibraciones y el desaliniamento como factores de diseño, por ejemplo en diseño automotriz, hidráulico y neumático.
Tuberías no Metálicas
Las tuberías no metálicas utilizadas en procesos industriales están fabricadas en una gran variedad de materiales dentro de los cuales se destacan:
Plásticos Cerámicos Vidrio Sílice fundida Carbón Rubber
De todos estos materiales, el grupo mas utilizado es el de los plásticos. Las tuberías de plástico tienen gran resistencia a las soluciones alcalinas, cerca de todo tipo de ácidos y otros fluidos corrosivos. Además son resistentes a todo tipo de bacteria, algas y principalmente son no tóxicas.
La mayor importancia se obtiene cuando el proceso deben de estar libre de contaminación. Las tuberías de plásticos ofrecen la ventaja de pesar la mitad o menos de la gran mayoría de las tuberías metálicas. La principal desventaja de las tuberías de plástico es la tendencia de estos a sufrir algún tipo de deformación cuando están sometidas a determinadas temperaturas de trabajo e igualmente a determinados esfuerzos de trabajo, también hay que tener en cuenta la facilidad con que las tuberías de plástico se rompen bajo una carga elástica.
Por otra parte los termoplásticos tienen una gran importancia comercial en las tuberías de poliestireno PE, PVC, ABS, CAB.
Tubería de PE: Es el mas utilizado de los termoplásticos. Este posee excelentes cualidades en su peso, flexible y muy buenas propiedades para los impactos, además posee una adecuada resistencia a la corrosión. Sin embargo, esta sujeto a los ataques de los hidrocarburos. La gran desventajas de los tuberías de PE es la baja resistencia mecánica a los esfuerzos y estructuras rígidas. Se utiliza generalmente a temperaturas de 120 º F.
Tubería de PVC: Poseen una relativa resistencia al esfuerzo y al modulo de elasticidad. Este es el mas fuerte de la mayoría de las tuberías fabricadas con termoplásticos. Puede ser utilizado a temperaturas mayores de 150 º F.
Tuberías de ABS: También poseen una alta resistencia al impacto. Poseen además la mayor resistencia al calor que la mayoría de las tuberías fabricadas con los materiales termoplásticos, estos pueden ser utilizados a temperaturas sobre los 180ºF, sin embargo, su resistencia al ataque de químicos que la del PVC.
ACCESORIOS
Los accesorios para tubos son las piezas usadas para conectar y formar la tubería. Generalmente son de fundición o de fundición maleable, excepto los acoplamientos o coples, los cuales son de hierro forjado o maleable. El latón y otras aleaciones se emplean para usos especiales. Los accesorios de acero soldados a tope se emplean para unir tuberías de acero. Los accesorios para junta soldada con soldadura de hojalatero se emplean para unir tubos de cobre.
Los accesorios de fundición, del tipo de enchufe y cordón, se emplean para unir tubos de fundición4 . Los accesorios se especifican por el diámetro nominal de la tubería, el nombre del accesorio y el material. Ejemplo una T usa diferentes diámetros de unión por lo que habrá de especificar la apertura de mayor diámetro del ramal principal, seguido por la apertura opuesta y finalmente la salida
Los accesorios se pueden agrupar también en tres clases generales: roscados, soldados y de bridas; aunque también pueden agruparsen particularmente por su uso, es decir: tuberías de hierro fundido, de cobre y para tubos de plástico.
4 ROSALES, Robert C. y RICE, James O. Manual de Mantenimiento industrial. Tomo III. Mc Graw Hill. México. 2002. Pág. 253.
Accesorios Roscados: Se usan generalmente en instalaciones de tuberías de 2 ½ pulgadas de diámetro, o menos. Se usa un compuesto (aceite y plomo) en las conexiones roscadas como lubricante y para sellar cualquier irregularidad.
La rosca normalizada americana es de dos clases: cónica y paralela. La rosca cónica, tiene una conicidad de 1/16 por pulgada en las rocas externas o internas. Con esta conicidad se fija la distancia que la tubería entra en el accesorio y se asegura un acoplamiento ajustado. Los niples o entre roscas, también se llaman manguitos de unión, son unas cortas piezas de tubo roscadas en ambos extremos. Si las proporciones roscadas se encuentran, la pieza se llama nicle cerrado, si existe una corta porción sin rosca, se llama nicle corto.
Los nicles largaos y extralargos varían en longitud hasta 24 pulgadas.
Accesorios soldados: Se usan cuando las conexiones deben ser permanentes y en líneas de alta presión y temperatura. Otras ventajas sobre los accesorios de bridas o roscados son: las tuberías soldadas son más fáciles de aislar, se pueden colocar más cerca las unas de las otras y pesan menos. Los extremos de la tubería y los accesorios se biselan para poder acomodar la soldadura. Se pueden usar anillos de empalme cuando la tubería soldada se debe desmontar periódicamente.
Entre otros accesorios de tubería que se complementan con los anteriores se encuentran:
Son accesorios que se utilizan en las juntas de tuberías entre bridas para bloquear fluidos en las líneas o equipos con un fin determinado. Tipos y Características.
Los discos ciegos existen en diferentes formas y tamaños, los más comunes son: Un plato circular. Bridas terminales o sólidas.
Codo
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 especificas y son:
- Codos estándar de 45°
- Codos estándar de 90°
- Codos estándar de 180°
- 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.
- Junta. Es el procedimiento que se emplea para pegar un codo con un tubo, u otro accesorio y esta puede ser: soldable a tope, roscable, embutible y soldable.
- Dimensión. Es la medida del centro al extremo o cara del codo y la misma puede calcularse mediante formulas existentes. ( dimensión = 2 veces su diámetro.) o ( dimensión = diámetro x 2)
TEE.
Son accesorios que se fabrican de diferentes tipos de materiales, aleaciones, diámetros y schedulle y se utiliza para efectuar fabricación en líneas de tubería.
Tipos
Diámetros iguales o tee 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 te 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.
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. Tipos Estándar concéntrica. Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido aumentando su velocidad, manteniendo su eje. Estándar excéntrica. Es un accesorio reductor que se utiliza para disminuir el caudal del fluido en la línea aumentando su velocidad perdiendo su eje.
Características
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).
Tapones
Son accesorios utilizados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos en un momento determinado. Mayormente son utilizados en líneas de diámetros menores.
Según su forma de instalación pueden ser macho y hembra.
Características
- Aleación. Son fabricados en mezclas de galvanizado, acero al carbono, acero inoxidable, bronce, monel, etc.
- Resistencia. Tienen una capacidad de resistencia de 150 libras hasta 9000 libras.
- Espesor. Representa el grosor de la pared del tapón.
- Junta. La mayoría de las veces estos accesorios se instalan de forma enroscable, sin embargo por normas de seguridad muchas veces además de las roscas suelen soldarse. Los tipos soldables a tope, se utilizan para cegar líneas o también en la fabricación de cabezales de maniformes.
Uniones para Tuberías
Las uniones de tuberías que se usan con mayor frecuencia en la industria son:
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 teóricas 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.
Son mucho mas fáciles de ensamblar y menos probable que tengan escapes como resultado de desplazamientos que ocurran terminada la construcción.
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 más resistencia en el suelo.
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.
De rosca
Son usadas en distribución interna de edificaciones, en proyectos a gran escala, están provistas de bridas.
Consta de dos envolturas semicirculares que están 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.
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.
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.
APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
En la industria estos materiales revisten una gran importancia en el desarrollo de sus procesos. En el caso de Propal s.a. se evidencia en los procesos de las plantas generadoras de Vapor (Calderas), en la Depuración de pasta química, y en los procesos de limpieza.
Uso de Materiales (Válvulas, tuberías y accesorios) en las plantas generadoras de Vapor (Calderas) de Propal S.A.
En la industria papelera y especialmente en la empresa Propal s.a. Las válvulas, tuberías y accesorios son esenciales en el proceso de recuperación de la trementina.
Este proceso consiste en que los gases de los digestores y los condensados de los evaporadores de licor negro se recogen para recuperar la trementina. Los gases se condensan, se combinan, y entonces se recupera la trementina, que se recondensa, se recoge y se envía al decantador. La fracción superior del decantador se extrae y se envía al almacenamiento mientras que la fracción inferior se recicla en el recuperador.
La trementina cruda se almacena separadamente del resto del sistema de recogida porque es nociva e inflamable, y se suele procesar fuera. Todos los gases no condensables se recogen y se incineran bien en las calderas de vapor, en el horno de cal o en un horno dedicado a este fin. La trementina se procesa para su empleo en alcanfor, resinas sintéticas, disolventes, agentes de flotación e insecticidas.
Este proceso se desarrolla en Calderas pirotubulares o tubos de humo donde generalmente intervienen instrumentos de medición, válvulas de oclusión, tuberías principales de vapor, tuberías de purga y alimentación al igual que columnas de agua, entre otros accesorios.
Figura 12. Trabajador levantando la tapa del digestor discontinuo controlado manualmente
Uso de Materiales (Válvulas, tuberías y accesorios) en los Procesos de Depuración de pasta química de Propal s.a.
La pasta química se produce disolviendo químicamente la lignina dispuesta entre las fibras de la madera, con lo cual se separan éstas sin dañarse de forma sustancial. Como en estos procesos se eliminan muchos de los componentes no fibrosos de la madera, los rendimientos son normalmente del 40 al 55 %.
El procedimiento implica la cocción de las astillas y los reactivos en solución acuosa en un reactor (digestor, Foto 11) que puede funcionar por lotes o de forma continua. En la cocción discontinua, el digestor se carga de astillas a través de una abertura superior, se añaden los digestores químicos, y el contenido se cuece a temperatura y presión elevadas. Una vez se termina la cocción, se libera la presión “soplando” fuera del digestor la pasta delignificada hacia un tanque de contención.
Entonces se repite la secuencia. En la digestión continua, las astillas precocidas con vapor se introducen en el digestor a un ritmo constante. Las astillas y los reactivos se mezclan en la zona de impregnación, en la parte superior del digestor, y entonces se van desplazando desde la zona superior de cocción a la inferior y a la zona de lavado, antes de soplarlas al tanque.
Hoy día, en muchas de las operaciones de preparación de pasta, los digestores químicos se recuperan. De este modo pueden reconstituirse a partir del licor de cocción empleado, y además se recupera energía calorífica quemando los componentes orgánicos de la madera disueltos. La electricidad y el vapor resultantes suministran parte, si no la totalidad, de las necesidades energéticas de la fábrica.
Uso de Materiales (Válvulas, tuberías y accesorios) en los Procesos de Propal s.a.
El propósito de los sistemas CIP es remover los depósitos de compuestos orgánicos propios del proceso como hidratos de carbono, minerales y otros que son la base nutricional para el crecimiento bacteriano y precursores de biocorrosión.
Un proceso CIP es específicamente para cada necesidad pues intervienen variables de capacidad, presión y flujo entre otros. La cantidad y cursos de los programas de limpieza y el grado de automatización e integración dependerán de las necesidades puntuales de la planta.
Dentro de estos sistemas se encuentran los Bloques de Válvulas de Filtración, el cual esta compuesto por válvulas de doble pasó que tienen la tarea de controlar el paso de las distintas rutas que convergen en las líneas de filtración. A este lugar llega tuberías provenientes de unitanques, estación de CIP de filtración y estación de CIP de cavas. Es muy importante porque este bloque coordina las aperturas y cierres de las válvulas, pues en este lugar hay flujos de desinfectantes que no es conveniente mezclarse con otros químicos.
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