Tuberías

Dibujo mecánico e industrial. Tubos de plástico y metal. Válvulas. Roscas

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TUBERÍAS

Una gran variedad de tubos y otros conductos se encuentra disponible para el abastecimiento de líquidos y gases a los componentes mecánicos, o desde una fuente de abastecimiento a una maquina.

Se necesita adquirir familiaridad con los tubos y sus accesorios no solamente para realizar dibujos de tubería, sino porque el tubo se utiliza frecuentemente como material de construcción. Es necesario también tener en cuenta el conocimiento de las roscas de tubo ya que con frecuencia es necesario representar y especificar agujeros aterrajados para recibir tubos de abastecimiento de líquidos y gases.

Existen en el mercado diferentes tipos de tubos según su función y según su material de fabricación.

Tubería Metálica

El tubo estándar norteamericano de acero o de hierro dulce o forjado hasta de 12 pulg. de diámetro se designa por su diámetro interno nominal, el cual difiere algo del diámetro interno real. Se encuentran en uso común tres tipos de tubo: estándar, extrafuerte o reforzado y doblemente reforzado. En el mismo tamaño nominal, los tres tipos tienen el mismo diámetro exterior que el tubo estándar, encontrándose el incremento de espesor de los tipos extrafuerte y doblemente reforzado en la parte interior. Así, el diámetro exterior del tubo de 1 pulg. nominal, en los tres tipos, es de 1.315 pulg., siendo el diámetro interior del tipo estándar 1.05 pulg., del tipo reforzado 0.951 pulg. y del doblemente reforzado 0.587 pulg.

Todos los tubos de diámetro mayor de 12 pulg. se designan por sus diámetros exteriores y se especifican por su diámetro exterior y el espesor de pared. Los tubos para calderas, de todos los tamaños, se designan por sus respectivos diámetros exteriores.

Los tubos de latón, cobre, acero inoxidable y aluminio tienen los mismos diámetros nominales que los de hierro, pero tienen secciones de pared más delgadas.

El tubo de plomo y los revestidos interiormente de plomo se usan en trabajos de química. El tubo de fundición se emplea en las condiciones subterráneas de agua o gas y para desagües de edificios.

Muchos otros tipos de tubo se encuentran en uso más o menos general y se conocen por sus nombres comerciales, tales como tubo hidráulico, tubo comercial para revestimiento de pozos, tubo API etc. Los detalles se encuentran en los catálogos de los fabricantes.

La mayoría de las instalaciones de tubería de diámetro pequeño de casa habitación, edificios e industrias, para la conducción de agua caliente y fría, se hacen con tuberías de cobre y accesorios para junta soldada.

Tubos flexibles y otros especiales

Los tubos metálicos flexibles sin soldadura se usan para trasportar vapor, gases y líquidos en todos los tipos de maquinas, tales como locomotoras, motores Diesel, prensas hidráulicas, etc., en los cuales existan vibraciones, en donde las salidas o escapes no estén alineados y en donde haya partes móviles.

Los tubos de cobre se encuentran en el comercio en diámetros nominales de 1\8 a 12 pulg. y en 4 tipos conocidos como K, L, M y O. El tipo K es extrapesado duro, el L es pesado duro, el M es estándar duro y el O es ligero duro. Los tubos para caldera se designan todos por su diámetro exterior.

Los tubos especiales se fabrican en una gran variedad de materiales, como vidrio, acero, aluminio, cobre, latón, bronce al aluminio, asbesto, fibra, plomo y otros.

Tubo de plástico

Como el tubo de plástico no se corroe y tiene resistencia para un amplio grupo de substancias químicas industriales, se emplea mucho en lugar del tubo metálico. El cloruro de polivinilo, el polietileno y el estireno son los materiales plásticos básicos. El cloruro de polivinilo es el de uso más extenso. No sostiene la combustión, no es magnético ni produce chispas, no comunica olor ni sabor alguno a su contenido, es ligero, tiene baja resistencia al movimiento de fluidos, resiste a la intemperie y se dobla con facilidad y se une por medio de cementos adherentes disueltos, o bien, en los de gran peso, por medio de rosca. Sus limitaciones principales son su mayor costo, su bajo límite de temperatura y sus bajos limites de presión. Además, no es resistente a todos los disolventes, requiere más soportes y se contrae o dilata más que el acero.

El tubo metálico revestido interiormente de plástico tiene la ventaja de combinar la resistencia mecánica del metal con la resistencia química del plástico.

Clasificaciones principales de los tubos y ejemplos de aplicaciones

Identificación del tubo

Usos

  • Estándar

  • De presión

  • Para conductos

  • Para pozos de agua

  • Artículos tubulares para campos petrolíferos

  • Tubo para servicio mecánico (estructural), tubo para servicio de baja presión, tubo para refrigeración (para maquinas de hielo), tubo para pistas de hielo, tubo para desflemadoras.

  • Tubo para conducir líquidos, gases o vapores, servicio para temperatura o presión elevadas, o ambas cosas.

  • Tubo con extremos roscados o lisos para gas, petróleo o vapor de agua.

  • Tubo, escareado y mandrilado, para hincar y de revestimiento para pozos de agua, tubo hincado para pozos, tubo para bombas, tubo para bombas de turbina.

  • Tubo de revestimiento para pozos, cañería de perforación.

Juntas para tubos comunes

Los tubos comunes se unen por métodos que dependen del material y de las demandas del servicio. Los tubos de acero, hierro forjado, latón o bronce, generalmente llevan rosca y se atornillan en un manguito o en otro accesorio. La junta de brida atornillada se desensambla fácilmente para limpieza o reparación. También existe las juntas permanentes soldadas, las juntas de anillo. Los tubos de fundición no pueden soldarse ni roscarse satisfactoriamente, por ello se emplean para unirlo juntas de enchufe y cordón llamadas también de campana y espiga, calafateadas y emplomadas.

Juntas de tubos flexibles y especiales

Tubos flexibles y especiales se emplean corrientemente para conectar pequeños tramos para el servicio de gas o líquidos. Las tuberías unidas con accesorios abocinados y abocinados invertidos pueden desensamblarse sin causar un daño serio alas juntas, y pueden usarse para presiones de regular intensidad. La junta de compresión se emplea para presiones menores y cuando no se necesita abrir y volver a ensamblar la junta periódicamente.

Accesorios para tubos

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 unir tubos de cobre. Los accesorios de fundición, del tipo de enchufe y cordón, se emplean para unir tubos de fundición.

Los codos se utilizan para cambiar la dirección de una tubería, ya sea a 90 o a 45. El codo de servicio, o codo macho y hembra, tiene rosca macho en uno de sus extremos, lo cual elimina una junta si se emplea como accesorio. Las tes. conectan tres tubos y las cruces cuatro. Las laterales se fabrican con la tercera abertura a 45 o 60 del eje principal del accesorio.

Las secciones rectas de tubo se fabrican en longitudes de 12 a 20 pies y se conectan por medio de coples. Estos son cilindros cortos, roscados en su interior. Un cople a la derecha tiene roscas a la derecha en ambos extremos. Para cerrar un sistema de tubería, aunque es preferible una unión, se usa algunas veces un cople a derecha y a izquierda. Un reductor es semejante a un cople, pero tiene sus dos extremos roscados para tubos de diferente diámetro. Los tubos se conectan también rascándolos dentro de bridas o platinas de fundición y uniendo las bridas por medio de pernos. A no ser que las presiones presentes sean muy bajas, se recomienda las juntas de brida para todos los sistemas que requieran tubo de mas de 4 pulg. de diámetro.

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.

Para cerrar el extremo de un tubo se emplea una tapa de rosca interna (cap), y para cerrar una abertura de un accesorio se emplea un tapón de rosca externa (plug). Para reducir el tamaño de una abertura se emplea una boquilla de reducción (bushing).

Las uniones o tuercas de unión se usan para cerrar sistemas y conectar tubos que hayan de demostrarse ocasionalmente. Una unión roscada esta compuesta de tres piezas, dos de las cuales, van atornilladas firmemente a los extremos de los tubos que se conectan. La tercera pieza, las presiona hasta juntarlas, formando la empaquetadura una junta hermética. Se fabrican también uniones de junta esmerilada o rectificad o con formas metálicas especiales de juntas en vez de empaquetadura. Las uniones de bridas o platinas se emplean en gran variedad de formas para tamaños grandes de tubos.

La forma usual de unir tubos es por medio del atornillado de bridas fundidas o forjadas que forman parte integral del tubo o accesorio, bridas roscadas, bridas sueltas sobre los tubos con los extremos montados y bridas dispuestas para soldarse. La brida roscada es satisfactoria para presiones de vapor bajas y medias. La unión montada se permite en los mismos tamaños y capacidades nominales de servicio que las juntas con bridas integrales; es muy usada en los trabajos de alta calidad. Con la junta de anillo se puede mantener una presión mayor con el mismo esfuerzo total en los tornillos que la que se puede tener con la tipo de junta de empaquetadura plana. La junta soldada elimina la posibilidad de fugas entre la brida y el tubo; se emplea con éxito en las tuberías sujetas a altas temperaturas y presiones y fuertes deformaciones por dilatación. La brida de collar para soldar se consigue en los diversos tamaños de tubo.

VÁLVULAS

Existen diferentes tipos de válvulas usadas en la tubería, tal como la válvula de compuerta usada para agua y otros líquidos, que permite su circulación o paso en línea recta, también esta la válvula de macho o cono que se cierra y se abre con un cuarto de vuelta, esta también la válvula de retención de bola y la válvula de retención de charnela que permite la circulación en un solo sentido. Existe también la válvula de globo usada para estrangular la corriente de vapor u otros fluidos y la válvula de mariposa, que se cierra y se abre con un cuarto de vuelta, pero no cierra tan herméticamente como para impedir el paso de vapor, y se usa solamente como registro o para retención. Para líquidos densos se prefiere la válvula de retención de bola.

Especificación de accesorios

Los accesorios se especifican por el nombre, el tamaño nominal del tubo y el material.

Cuando conectan dos o más tamaños de tubos, se da primero el tamaño de la abertura más grande, seguido por la dimensión de la del extremo opuesto. Las válvulas se especifican dando el tamaño nominal, el material y el tipo.

Roscas de tubos

Cuando se emplean accesorios roscados o cuando debe hacerse una conexión en un agujero aterrajado, se rosca el tubo en ambos extremos para dicho objeto. El ANSI proporciona dos tipos de roscas para tubo: la cónica y la recta o cilíndrica. El tipo normal de tubería lleva rosca cónica interna y externa. Las roscas se tallan sobre un cono de 1/16 pulg. por pulgada de conicidad, medida sobre el diámetro, fijando así la distancia que un tubo entra dentro de un accesorio y asegurando una junta hermética.

Las roscas para tubos se representan por los mismos símbolos convencionales que las de tornillos pasantes. La conicidad es tan ligera que no aparece en una representación, a no ser que se exagere.

Especificación de roscas

Las roscas de tubería se especifican dando el diámetro nominal del tubo, el número de hilos por pulgada y el símbolo literal estándar que designa el tipo de rosca. Se usan los siguientes símbolos ANSI:

NPT = rosca cónica para tubo

NPTF = rosca cónica para tubo (de sellado o cierre en seco)

NPS = rosca recta para tubo

NPSC = rosca recta para tubo, en coples o acoplamiento

NPSI = rosca recta interna intermedia para tubo (de sellado o cierre en seco)

NPSF = rosca recta interna para tubo (de sellado o cierre en seco)

NPSM = rosca recta de tubo para juntas mecánicas

NPSL = rosca recta de tubo para tuercas fijadoras y roscas de tubo para dichas tuercas

NPSH = rosca recta de tubo para coples y nicles de manguera

NPTR = rosca cónica de tubo para accesorios para baranda

La especificación de un agujero aterrajado (con rosca para tuberías) debe incluir el tamaño del taladro o broca para el macho de roscar.

DIBUJOS DE TUBERÍA

Se usan dos sistemas generales: 1) el trazado a escala y 2) el esquemático. Los trazados a escala se emplean principalmente para tubos grandes (generalmente con bridas), como en las obras de calderas y de centrales o plantas eléctricas, en que las longitudes son criticas, y especialmente cuando el tubo no se corta y ajusta en la obra. También pueden detallarse así los tubos mas pequeños, cuando se preparan las piezas a su longitud final y con sus roscas antes de enviarse a la obra. En los dibujos que se hacen a escala pequeña, como los planos arquitectónicos, los de distribución en planta, etc., o en los croquis, se emplea el sistema esquemático. Siguiendo este sistema, se indican los accesorios por medio de símbolos y los tramos de tubería se muestran por una sola línea, cualesquiera que sean los diámetros de la tubería. Cuando las tuberías conducen líquidos diferentes, o una misma sustancia en distintos estados físicos, se identifican por un código de símbolos. La simple línea que representa la tubería en el dibujo debe hacerse más gruesa que las demás líneas del dibujo. Las vistas se disponen generalmente en proyección ortográfica, sin embargo, resulta mas claro ir girando toda la tubería hasta extenderla sobre un plano y hacer una sola vista desarrollada.

COTAS

Las cotas que figuran en los dibujos de tuberías son principalmente de situación, todas las cuales se dan con respecto a los ejes, tanto en los esquemas de línea simple como en la representación de línea doble. Las válvulas y los accesorios se sitúan por mediciones llevadas a sus ejes, y las tolerancias para el armado del sistema se dejan al instalador. Al proyectar una tubería, debe tenerse cuidado de situar las válvulas de manera que sean accesibles con facilidad y que sus volantes de mano dispongan de un amplio espacio libre para su accionamiento.

Los tamaños o dimensiones de los tubos deben especificarse por medio de notas dando sus diámetros nominales, y nunca por medio de líneas de cota sobre el dibujo de los tubos. Los accesorios se especifican por medio de una nota. Una parte esencial importante es que figuren notas muy completas en todos los dibujos y esquemas de tubería.

Cuando es necesario acotar una longitud real de un tramo de tubería, puede calcularse la distancia utilizando las dimensiones exteriores de los accesorios y tomando en cuenta la longitud de entrada de las rocas de los tubos.

Colgantes y soportes para tuberías

Los tubos pequeños y ligeros, en cortos tramos, pueden ser soportados por sus conexiones a diversas maquinas o accesorios. Para sujetar tubos a postes, columnas, paredes, techos, etc., se usan varios tipos de soleras o flejes metálicos. Los colgantes y soportes para tubería se fabrican para casi cualquier tamaño y tipo de instalación. Las especificaciones ANSI B31.1, Código para tuberías a presión, indican que todos los sistemas de tuberías requieren riostras contra cimbreos, guías y soportes.

Un soporte apropiado para tubería debe tener una base resistente y rigida apoyada adecuadamente y un dispositivo regulable de rodillos que mantenga la alineación en cualquier dirección. Es importante evitar la friccion producida por el movimiento de la tubería en su soporte y que todas las partes tengan la suficiente resistencia para mantener la alineación en todo momento. Los suspensores de alambre, de flejes o cintas de hierro, de madera, los construidos con tubo pequeño y los que tienen un soporte de tubo vertical no conservan la alineación. Los anclajes deben sujetarse firmemente a una parte rigida y fuerte de la estructura de la planta de energia y deben ademas unirse con seguridad al tubo, de no hacerlo asi, sera inútil cualquier accesorio para la absorción de la expansión y pueden originarse esfuerzos severos en partes del sistema de tubería. Las mensulas soldadas de acero se consiguen en pesos ligero, mediano y pesado. Se pueden instalar muchos tipos de soportes sobre estas mensulas, como la silleta de anclaje, los soportes de rodillos para tubería, los apoyos de rodillos de diversos tipos, asientos para tubo

Los soportes principales utilizados para sostener tubería crítica comprenden suspensores de apoyo constante, suspensores de resorte variable, suspensores rígidos y sujeciones.

INTRODUCCION

En el campo comercial, donde la aplicación practica de los dibujos de ingeniería adopta la forma de dibujos de trabajo, es importante tener en cuenta un amplio conocimiento de los que son los conductos o tubos que se encuentran en la industria para el abastecimiento de gases o líquidos, su fabricación y la representación grafica de cada uno de ellos.

Siempre será necesario, estudiar como los fluidos pueden ser transportados en la industria y como el diseñador o ingeniero lleva a la representación grafica de los esquemas de tuberías de una industria para que así se puedan mostrar con facilidad al fabricante y al consumidor, y poder mostrarle con claridad cada una de sus características esenciales y las normas a seguir para el montaje y la fabricación de cada elemento.

También es necesario conocer los tipos de tubos que se caracterizan por el material del que esta hecho y el uso que realiza en la industria, sus accesorios, las juntas para tubos, soportes para tubos y como se representa en el dibujo.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

ANTONIO JOSÉ DE SUCRE

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPT. DISENO MECANICO

INTEGRANTES:

CIUDAD GUAYANA, JULIO del 2002