Manual de Sistemas de Módulos de Peso de METTLER TOLEDO

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María Josefa Rojas Silva
hace 7 años
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1 Diseño de la tubería En cualquier momento en que una tubería es conectada a una báscula de tanque (conexión de vivo a muerto), hay posibilidades de que ocurra una restricción mecánica. Si la tubería no se instala correctamente, puede causar errores de pesaje al empujar o halar el tanque. La mejor forma de evitar esos problemas es diseñando una tubería de no ejerza fuerzas indeseadas en un tanque. Aquí vemos algunas normas generales que usted debe seguir cuando se diseña un sistema de tubería: Asegúrese de que la estructura de soporte del tanque se deflecte lo menos posible. Esto disminuye la cantidad de deflexión en la tubería. Instale todas las tuberías horizontalmente desde el tanque para que el tanque no esté suspendido por la tubería. Localice el soporte rígido para la tubería lo más lejos posible del tanque. Esto hace más flexible la tubería. Use la tubería con el diámetro más pequeño y el calibre más leve como le sea posible. Esto hace más flexible la tubería. Use en lo posible, tuberías o conexiones flexibles. Porqué es tan importante la flexibilidad de la tubería? La Figura 5-20a muestra un tanque montado en módulos de peso y soportado por una viga tipo I. Una tubería es conectada al tanque y es fuertemente sujetada con grapas a otra estructura a una distancia (L ) del tanque. Cuando el tanque está vacío, la tubería permanece en una posición horizontal y no ejerce fuerza en el tanque. Cuando el tanque está lleno (ver la Figura 5-20b), se mueve hacia abajo debido a la deflexión de la celda de carga y la viga I. Esto empuja la tubería hacia abajo a la misma distancia que el tanque se dobla ( h ). La tubería ejerce una fuerza ascendiente en el tanque, afectando las medidas de peso. Mientras mayor flexibilidad tenga la tubería, menor será la fuerza ejercida en el tanque. L L h Figura 5-20a: Tanque vacío Figura 5-20b: Tanque Lleno La tubería puede tener un efecto significativo en la exactitud del pesaje, especialmente cuando se conectan muchas tuberías a un tanque con una capacidad relativamente 2001 Mettler-Toledo, Inc. ( 1

2 baja. Al diseñar la instalación de las tuberías de forma apropiada, usted puede reducir las fuerzas indeseadas a una fracción de la carga viva del tanque. Luego, usted puede compensar las fuerzas restantes cuando calibre la báscula. Debido a que los simuladores de celdas de carga no pueden simular las fuerzas producidas por las tuberías conectadas, la calibración debe ser ejecutada en la báscula de tanque instalada. Usted puede usar la siguiente ecuación para calcular la fuerza ejercida por una tubería conectada: = 0.59 (D 4 - d 4 ) h E L 3 En donde: = Fuerza ejercida por la tubería D = Diámetro externo de la tubería d = Diámetro interno de la tubería h = Deflexión total de una tubería en el recipiente respecto al punto fijo. La deflexión total equivale a la deflexión de la celda de carga más la deflexión del soporte (ver el Apéndice 7 para los datos de deflexión de la celda de carga). E = Módulo de Young L = Longitud de la tubería desde el recipiente hasta el primer punto de soporte. El valor de E (módulo de Young) varía según los diferentes tipos de materiales. Se listan a continuación tres valores comunes: Acero al carbono = 29,000,000 libras/pulgada 2 ( ) Acero inoxidable = 28,000,000 libras/pulgada 2 ( ) Aluminio = 10,000,000 libras/pulgada 2 ( ) Esta ecuación asume una conexión rígida en los dos extremos de la tubería, lo cual generalmente es conservador. Úselo para calcular la fuerza ejercida por cada tubería conectada. Luego añada esas fuerzas para determinar la fuerza total resultante (F ) ejercida por todas las tuberías. Una vez que usted ha calculado la fuerza resultante, compárela con la siguiente relación: En donde: F 0.1 Exactitud del Sistema (en %) Carga Viva (libras) Para 0.1% de Exactitud del Sistema, F 1% de la Carga Viva Para 0.25% de Exactitud del Sistema, F 2.5% de la Carga Viva Para 0.50% de Exactitud del Sistema, F 5% de la Carga Viva Para 1.0% de Exactitud del Sistema, F 10% de la Carga Viva Si la fuerza resultante satisface esta relación, entonces la fuerza ejercida por la tubería es lo suficientemente pequeña como para compensarla durante la calibración Mettler-Toledo, Inc. (

3 Ejemplo de Cálculo Supongamos que un cliente requiere una báscula de tanque con una exactitud en el sistema de 0.1% de la carga aplicada. Una tubería será conectada al tanque. Para cumplir con los requisitos de exactitud del sistema, la fuerza vertical ejercida por la tubería ( ) debe ser igual o menor que 1% multiplicado por la carga viva del sistema. Para esta aplicación, asumamos que la carga viva (neta) equivale a 25,000 libras. Use la fórmula de fuerza resultante para determinar la fuerza máxima de la tubería que usted pueda compensar durante la calibración: F p ,000 libras no puede superar 250 libras de la fuerza máxima de la tubería. Use la ecuación de fuerza de la tubería para calcular la fuerza real ejercida por una tubería con las siguientes características: D = 4 pulgadas (diámetro externo de la tubería) d = 3.75 pulgadas (diámetro interno de la tubería) h = 0.09 pulgadas (deflexión total de la tubería en el recipiente) E = (Módulo de Young) L = 60 pulgadas (Longitud de la tubería desde el recipiente hasta el primer punto de soporte) = 0.59 ( ) ,000, ,000 = libras Ya que la fuerza de una tubería de libras es mayor de 250 libras, esto no sería suficiente para satisfacer el requerimiento de 0.1% de exactitud del sistema. Una solución es incrementar el largo de la tubería de 60 pulgadas a 80 pulgadas. Cuando usted calcule de nuevo la fuerza de la tubería para una longitud de 80 pulgadas, usted obtiene = libras, lo cual está bastante por debajo del máximo de 250 libras Mettler-Toledo, Inc. ( 3

4 Instalación de la Tubería Esta sección le enseña las formas de instalar la tubería con el fin de evitar los problemas de deflexión. Mientras mayor sea la distancia entre el tanque y el primer soporte de la tubería, mayor flexibilidad tendrá la conexión de la tubería (ver la Figura 5-21a). Use una sección de manguera flexible para que la tubería no ejerza fuerzas indeseadas cuando el tanque se deflecte (Figura 5-21b). Manguera Flexible Distancia Máxima Figura 5-21a: Distancia Entre el Tanque y el Soporte de la Tubería Figura 5-21b: Tubería con un Tramo de Manguera Flexible Una dobladura de 90 grados en un tramo horizontal de una tubería hará que la tubería sea más flexible (ver la Figura 5-22). Figura 5-22: Tubería Horizontal con Inclinación de 90 Grados Mettler-Toledo, Inc. (

5 Cuando una tubería de descarga es usada por tanques adyacentes (ver la Figura 5-23a), el peso de un material descargado de un tanque puede ejercer una fuerza descendente en el otro tanque. En cambio, diseñe el sistema para que la tubería de descarga de cada tanque se soporte independientemente y no interactúe con el otro tanque (ver la Figura 5-23b). Figura 5-23a: Tanques con Una Tubería de Descarga Figura 5-23b: Diseño Recomendado para Una Tubería de Descarga No conecte la tubería a los soportes de un entrepiso, de un piso superior o de otra estructura que se doble de forma separada del tanque (ver la Figura 5-24a). En cambio, conecte la tubería a la estructura de soporte del tanque para que la tubería se mueva junto con el tanque (ver la Figura 5-24b). Figura 5-24a: Tubería Soportada por un Piso Superior Figura 5-24b: Tubería Conectada a la Estructura de Soporte del Tanque 2001 Mettler-Toledo, Inc. ( 5

6 Cuando sea posible, evite las conexiones rígidas entre las tuberías y los tanques. Note el espacio entre el tanque y la tubería de entrada y salida en la Figura Una cubierta flexible es usada para sellar cada conexión. Soporte de Tubería Cubierta de Polvo Flexible Espacio Tubería de Entrada Cubierta Flexible de Polvo Espacio Soporte de Tubería Tubería de Salida Figura 5-25: Conexiones Flexibles Recomendadas entre el Tanque y la Tubería Mettler-Toledo, Inc. (

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