3.1-ELEMENTOS PARA LA CONDUCCION DE FLUIDOS

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1 3.1-ELEMENTOS PARA LA CONDUCCION DE FLUIDOS Estos elementos, denominados generalmente bajo el término de cañerías, cumplen un rol de suma importancia en las instalaciones de toda planta industrial, no solamente por permitir la circulación de fluidos por su interior sino porque además de ello, nos asegurarán realizarlo con: *Confiabilidad Operativa de los Procesos (a lo largo de la vida útil estipulada para los mismos) *Condiciones de Seguridad frente a los Trabajadores (ya que resulta común conducir fluidos altamente peligrosos como ser combustibles, líquidos y gases altamente corrosivos y tóxicos además de otros a altísimas temperaturas y presiones) Definidas así las cañerías decimos que al movimiento de líquidos, a una determinada presión, dentro de las mismas, suele denominárselo como escurrimiento en cañerías. Las dimensiones de la sección transversal de estas conducciones, varían notablemente desde unos pocos centímetros de diámetro en cañerías utilizadas en plantas industriales para la distribución de distintos servicios, hasta de varios metros en conductos de alimentación a centrales hidroeléctricas. Para las primeras existen dimensiones y materiales estandarizados (de uso comercial) a las cuales generalmente se debe sujetar todo proyecto. En cambio, las segundas, se fabrican especialmente con dimensiones, materiales y demás exigencias resultantes o requeridas en cada proyecto en particular. Generalmente las cañerías (caños y tubos) son de sección circular y con su eje longitudinal rectilíneo o de muy pequeña curvatura. Se las fabrica de aceros al carbono y aleados, de fundición de acero, de hormigón, de materiales no ferrosos como así también de diversos termoplásticos de ingeniería, de acuerdo tanto al tipo de fluido a transportar como de las condiciones con que éste debe ser operado en los procesos intervinientes. Para satisfacer estas condiciones, se hace necesario que tanto los materiales empleados en la construcción de las mismas como los espesores de pared, tolerancias de fabricación, rugosidades internas, tipos de accesorios y demás cuestiones propias de las mismas, respondan a normas específicas para cada servicio. Se indican a continuación una serie de normas 1 nacionales e internacionales que serán tenidas en cuenta en este tratado, para el desarrollo de alguno de los temas abordados: IRAM - Instituto Argentino de Normalización y Certificación (Normas de aplicación local) ASME - American Society of Mechanical Engineers (Código para diseño y ensayos de recipientes sometidos a presión) ASTM - American Society for Testing and Materials (Especificaciones para ensayos y métodos de prueba de materiales para cañerías, accesorios de cañerías, chapas para recipientes, etc.) API - American Petroleum Institute (Especificaciones para cañerías, accesorios y equipos utilizados en la industria del petróleo) ANSI - American National Std. Institute (Especificaciones para dimensiones de cañerías y accesorios. Valores de tensiones admisibles de trabajo para distintos materiales y procesos de fabricación en función de la temperatura de trabajo, etc.) ISO - International Organization for Standarization (Organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica. AWS - American Welding Society (Especificaciones para diseño y ejecución de soldaduras) AISI - American Iron and Steel Institute (Especificaciones para aceros inoxidables) 1 Se indica para cada una de ellas, el uso frecuente o más común en la industria.

2 SAE - Society of Automotive Engineers (Especificaciones de aceros al carbono y aleados) DIN - Deutches Institut fur Normung E.V. (Normas alemanas) CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE CAÑERIAS La correcta elección del material para una determinada aplicación, en la mayoría de los casos exige una resolución que dependerá fundamentalmente de cuestiones técnicas-económicas para cuyo análisis describimos los siguientes factores a considerar: Condiciones de presión y temperatura máxima de trabajo: El material seleccionado debe resistir las condiciones máximas de presión y temperatura para la cual se diseña el sistema. Es importante definir con precisión, teniendo presente la normativa exigible, tanto los datos de operación como los de diseño 2. Características del fluido conducido: Debe conocerse, con la mayor precisión posible, la naturaleza y características del fluido a transportar como ser: P.H., densidad, cantidad y tamaño de sólidos en suspensión, toxicidad, corrosividad, etc. Tipo de uniones a utilizar: El tipo de unión adoptada debe ser adecuada al diámetro de las cañerías a vincular brindando fundamentalmente estanqueidad, facilidades de mantenimiento y de limpieza, etc. otorgándole al sistema la confiabilidad esperada bajo condiciones extremas de servicio. Tensiones de trabajo: El material y diseño seleccionado para la cañería debe soportar las solicitaciones que surjan por las condiciones de presión, temperatura, tensiones por dilataciones, vibraciones, esfuerzos dinámicos, etc. propias del proceso en la que se hallan involucradas. Confiabilidad operativa y seguridad: Cuando se transportan fluidos del tipo peligrosos (combustibles, inflamables, tóxicos, etc.) que presentan un riesgo potencial de accidente, deben seleccionarse materiales, juntas, uniones y demás componentes cuyos comportamientos otorguen al sistema la necesaria confiabilidad y seguridad operativas. Costo del material: Una vez cubiertos los factores antes mencionados, aparece el factor costo de la instalación como factor importante a ser considerado. Para ello deberá tenerse en cuenta no solo el costo inicial de la instalación sino también el tiempo de duración de la misma para asegurar, con la selección adoptada, obtener el alcance de la vida útil esperada. Los materiales normalmente utilizados para la construcción de cañerías podemos agruparlos en: FUNDICIONES) MATERIALES SIDERÚRGICOS (ACEROS AL CARBONO, ALEADOS E INOXIDABLES Y TERMOPLÁSTICOS (CLORURO DE POLIVINILO-PVC-, TEFLON, ETC.) OTROS (FIBROCEMENTO, HORMIGÓN, MATERIALES NO FERROSOS, ETC.) FABRICACION DE CAÑOS Y TUBOS DE ACERO La fabricación de caños y tubos de acero para la conducción de fluidos pueden dividirse fundamentalmente bajo dos diseños diferentes: FABRICACION DE CAÑOS Y TUBOS SIN COSTURA (SEAMLESS PIPE) CON COSTURA (WELDED PIPE) Para la fabricación de caños y tubos sin costura existen diferentes procedimientos de fabricación, siendo que todos ellos parten de procesos basados en la deformación de barras, originalmente de sección circular y alma llena. 2 Los datos que se utilizan para el diseño, provienen de los valores reales de operación de los equipos, afectados por algún coeficiente de seguridad (normalmente mayores a la unidad).

3 Por los esfuerzos a los que se ven sometidas las barras de acero utilizadas en estos sistemas de fabricación, cuyos acabados finales pueden obtenerse tanto en frío como en caliente, se requiere de la utilización de aceros de alta calidad y libres de defectos, debido a que eventuales imperfecciones en la estructura interna de la barra a transformar, se magnifican grandemente en el producto terminado. Para la fabricación de caños y tubos con costura se parte de un fleje continuo de acero, al que se lo va deformando por rolado hasta lograr su formato final de sección circular, procediéndose luego a realizar la soldadura de unión de ambos extremos. Estos diseños de fabricación con costura se dividen fundamentalmente en tres grupos que tienen que ver directamente con el tipo de proceso de soldadura adoptado para realizar la costura de unión: Con costura en caliente y soldadura a tope. Generalmente, se fabrican para diámetros desde ½ hasta 4 (FURNACE BUTT WELDED PIPE) Mediante soldadura eléctrica con arco protegido. Se construyen para todo el rango de diámetros normalizados, generalmente, hasta las 12 fabricándose mediante soldadura en forma longitudinal. Para diámetros mayores a las 12, generalmente, el diseño de rolado y la soldadura se realizan en forma de espiral (ELECTRIC FUSION [ARC] WELDED PIPE) Soldadura por resistencia eléctrica. Se construyen para diámetros que van desde ½ hasta 16 (ELECTRIC RESISTANCE WELDING, E.R.W.) La forma más adecuada de valorar cuál de los procesos de fabricación se ajusta mejor a cada proyecto es analizando el valor de cada uno de ellos con respecto a la Eficiencia de Junta 3 correspondiente. Un caño obtenido mediante un proceso de fabricación del tipo sin costura poseerá como valor de Eficiencia de Junta a la unidad (E.J.=1) ya que, en este proceso de fabricación de cañerías, no existe tal unión soldada de partes. Por este motivo, la conducción poseerá idénticas cualidades de resistencia mecánica en todo su perímetro. Por el contrario, en los procesos de fabricación con costura, los valores de eficiencia de junta tendrán que ver con la calidad del procedimiento de unión de los extremos del fleje con el que se conformó la cañería. Según la norma ASME-ANSI B31-1 4, para aceros al carbono, estos valores pueden variar de 0,6 a 0,85. Las cañerías de acero al carbono, especialmente por sus cualidades mecánicas, facilidad de soldadura, confiabilidad operativa y costos, resultan ser las normalmente utilizadas en la mayoría de las instalaciones industriales para una gran variedad de fluidos y servicios como ser agua potable, agua para incendio, gas natural, aire comprimido, vapor de agua, etc. pudiendo las mismas operar sin dificultad en condiciones severas tanto de temperatura como de presión. Las propiedades mecánicas de estas conducciones (de acero al carbono) aumentan a medida que lo hace el contenido de carbono de las mismas, disminuyendo al mismo tiempo la ductilidad y soldabilidad de las mismas. También resulta que, al no poseer elementos aleantes, su utilización se vea restringida cuando la temperatura del fluido a transportar se halla por debajo de los 0 ºC o cuando ésta sobrepasa los 300 ºC. La cañerías construidas con aceros al carbono aleados, principalmente con Cr, Mo y Ni, poseen propiedades mecánicas que permiten su utilización en rangos amplios de temperatura sin mayor tipo de inconvenientes DIMENSIONES, GEOMETRIA Y MATERIALES DE CAÑOS Y TUBOS Definiendo a los caños como aquellas conducciones que se identifican mediante su Diámetro Nominal y su Número de Serie 5, diremos que: 3 Eficiencia de Junta (E.J.): Diseño y calidad de la unión por soldadura entre extremos de flejes en la conformación de la cañería. 4 ASME/ ANSI B31-1: Normas que definen calidades y propiedades de los aceros para cañerías 5 Número de Serie: Comúnmente denominado como Schedule (SCH)

4 - Diámetro Nominal (DN) Diámetro tal que, para caños de 12 o menores, no coincide ni con el diámetro interior ni con el diámetro exterior del caño. Para diámetros de 14 y mayores, el DN del caño coincide con el diámetro exterior del mismo. La norma ASME B M define las dimensiones de caños desde 1/8 hasta 80 de DN. - Número de Serie Siglas que dan idea del espesor de pared del caño. De acuerdo a la norma ASME B M se hallan agrupadas mediante dos criterios diferentes: Por Schedule (Sch.) Por peso El Schedule está representado por números adimensionales que identifican a conjuntos de caños de distinto DN con la misma relación: presión 6 - tensión admisible 7, previsto así para similares condiciones de servicio. El número de serie definido por el Schedule expresa valores aproximados, obtenidos de la siguiente expresión: Nº Schedule = 1000 P S Donde: P: Presión de trabajo (kg/cm 2 ) S: Tensión admisible a la flexión del acero de la cañería (kg/cm 2 ) El segundo criterio indicado (por peso) corresponde a la forma más antigua de agrupación/ clasificación de las conducciones, y que a la fecha aún continúa vigente. Como se pude observar en las tablas 20 A; 20B y 20C (ver más adelante), las variantes de cañerías con número de serie por peso (normativa original) cubren solo a una parte de las conducciones que actualmente se fabrican y utilizan, casi todas bajo la normalización más moderna del Schedule. La denominación original de éstos elementos de conducción, según la Iron Pipe Size 8 son: i - PARA USO STANDARD - Standard Weight - STD (Equiv. al Sch. 40) ii - PARA USO PESADO - Extra-Strong Weigth - XS (Equiv. al Sch. 80) iii PARA USO EXTRAPESADO - Double Extra-Strong Weigth - XXS (Equiv. al Sch. 160) De la observación y análisis de los valores indicados en la tablas 20 A; 20 B y 20 C surge que los caños de hasta 10 de DN, poseen espesores en los que coinciden el criterio definido como tipo STD con los definidos como de Sch. 40 y hasta el DN de 8 coinciden los espesores de tipo XS con los de Sch. 80. La normalización de estas relaciones y siglas particulares (que dan idea de espesores de pared en los caños) incluye a los siguientes números de Schedule: a 9-10; 20; 30; 40; 60; 80; 100; 120; 140 y 160 (Aceros al carbono y aleados) b 10-5S; 10S; 40S y 80S (Aceros inoxidables) 6 Presión del fluido circulante 7 Tensión Admisible del acero de la cañería 8 Iron Pipe Size (IPS): Normalizó originalmente a los espesores de pared en tan sólo tres grupos. Posteriormente fue creado el sistema de números de Schedule definiendo la Nominal Pipe Size (NPS). 9 Clasificación de Schedules para conducciones de aceros al carbono con o sin costura según la norma ASTM/ ANSI B Clasificación de Schedules para conducciones de aceros inoxidables con o sin costura según la norma ASTM/ ANSI B 36.19

5 c 11-40; 80 y SDR 13,5; SDR 17; SDR 21; SDR 26 y SDR (Termoplásticos PVC ) Para la mayoría de los diámetros nominales sólo se fabrican algunos de estos números de Schedule. Por ejemplo, los caños de diámetro nominal de 2 se fabrican comúnmente con Sch. Nº 40, 80 y 160 y para los caños de 10 los Sch. Nº 20, 30 y 40 son los más utilizados (ver tablas 20A, 20B y 20C). Los CAÑOS 13 fluidos. son utilizados principalmente, en instalaciones industriales, para conducción de Los TUBOS 14 son empleados normalmente en la construcción de equipos para intercambio de calor, tales como calderas, condensadores, intercambiadores, etc. Se define como tubos a aquellas conducciones que se identifican, a diferencia de los caños, mediante su diámetro exterior y el espesor de pared. Con el objeto de visualizar las importantes diferencias, tanto geométricas como de peso lineal, se muestra en las Figuras 1 y 2, conducciones de diámetro 1, con sus correspondientes datos. FIGURA 1: Caño de Diámetro Nominal = 1 - Especificación: Caño DN 1, Sch. 40 FIGURA 2: Tubo de Diámetro 1 - Especificación: Tubo Diámetro Exterior 1, Espesor de Pared 2mm. FIGURA 1 FIGURA 2 La longitud estándar de fabricación para caños y tubos es de aproximadamente doce (12) metros, resultando común la comercialización de los mismos, tanto en dicha longitud como en submúltiplos de la misma, en seis (6) y tres (3) metros. Las conducciones, de acuerdo a la norma ASME/ ANSI B31.1, poseen las siguientes tolerancias de fabricación, a saber: ESPESORES DE PARED: + 0; - 12,50 % DIAMETRO EXTERIOR DN a 1 1/2 = + 0,40 / - 0,80 mm. DN l a 2 = 1,00 % 11 Clasificación de Schedules para conducciones de PVC según la normas ASTM F480 y ASTM D2241 y ASTM D SDR: Standard Dimension Ratio - Agrupación normalizada de espesores de pared para conducciones de materiales termoplásticos, que responden a determinadas exigencias de presión y temperatura del fluido. 13 Denominados también como PIPE 14 Denominados también como TUBING

6 PESO Para espesor menores o iguales a XS = 5 % Para espesores mayores a XS = 10 % CAÑERIAS DE ACERO AL CARBONO Y DE ACEROS ALEADOS A continuación se detallan los materiales de mayor uso en la industria, los que se fabrican bajo normas ASTM, a saber: I - ASTM A 53, GRADOS A y B: Suelen ser los materiales más comúnmente utilizados en instalaciones donde las condiciones de presión y temperatura del fluido no toman valores extremos. Se los fabrica con dos (2) porcentajes de carbono diferentes a los efectos de obtener de ellos diferentes características mecánicas (ver Tabla 12) II - ASTM A 106, GRADOS A, B y C: Son materiales similares al ASTM A 53 pero con mayor tenor de carbono y por tanto, mejores valores de resistencia mecánica. Esta composición química les permite a la vez adecuarse para trabajar con fluidos a importantes temperaturas, siendo normalmente empleados en servicios donde la misma llega hasta los 250/ 350 ºC. Cuando los valores de temperatura de los fluidos pasan a ser extremos (tanto en bajas como en altas marcas térmicas), se requiere de composiciones químicas particulares en el acero de las conducciones. ASTM A53 (Grados) Composición Química C máx. Mn máx. P máx. S máx. Características Mecánicas Resistencia a la tracción (mínima) Fluencia (mínima) Alargamiento (mínimo) % % % % Kg/ mm 2 Kg/ mm 2 % A 0,25 0,95 0,05 0, B 0,35 1,2 0,05 0, Composición química de aceros ASTM A53 TABLA 12 III Aceros para Servicios a Altas Temperaturas A continuación se indican algunos materiales utilizados para servicios a temperaturas extremas: Se requiere la utilización de aceros aleados de elevada resistencia mecánica, resistente tanto a los efectos de Creep 15 como de oxidación. Los aceros comúnmente utilizados para estos servicios, son los siguientes: - ASTM A335: Aleación con Cr-Ni-Mo, en diferentes porcentajes. Estos aceros logran soportar temperaturas de hasta 500 ºC según su Grado. - ASTM A312: Es una aleación Cr-Ni, que soporta temperaturas de trabajo cercanas a los 600 ºC. 15 Creep: Deformación plástica que sufre un material debido a la acción continua de una carga, aplicada durante periodos muy largos de tiempo

7 IV Aceros para Servicios a Temperaturas Criogénicas 16 Se emplean aleaciones que a muy baja temperatura no pierden su ductilidad y, por tanto no quedan expuestas a fracturas repentinas por fragilidad. Los aceros más utilizados, en estos casos, son los siguientes: Norma ASTM Temperaturas de Servicio ( º C ) A 53 A Hasta aproximadamente A333 - Gr los A333 - Gr (con 3,5 % Ni) A333 - Gr. 8 Materiales utilizados para Servicios Criogénicos TABLA (con 9,0 % Ni) TUBOS PARA USOS TÉRMICOS Estas conducciones (tuberías) son fabricadas tanto con aceros al carbono como con aceros aleados, generalmente mediante procesos de fabricación del tipo sin costura. Su utilización abarca una amplia variedad de usos entre los que se incluyen los tubos para calderas, sobrecalentadores, precalentadores y otros elementos utilizados habitualmente en instalaciones y equipos para la generación de vapor y en equipos intercambiadores de calor. Las condiciones de trabajo donde se los utiliza pueden ser muy amplias, según el tipo de instalación y procesos de que se trate, y van desde los denominados pequeños equipos que trabajan a 15 Kg/cm2 de presión y 300 ºC, hasta sobrepasar, en generadores de importancia, los 150 kg/cm2 y 600 ºC de temperatura. En la tabla 14 se indican los materiales normalmente utilizados para estos usos, como así también los principales campos de aplicación de los mismos: Materiales según normas ASTM A 192; A 209; A 210; A 213 A 179; A 199 A 161; A 200 A 334 Aplicaciones principales Calderas y Sobrecalentadores Intercambiadores de Calor y Condensadores Hornos de Calentamiento de Petróleo y otros Alambiques Servicios a Bajas Temperaturas Materiales para Tubos en Usos Térmicos TABLA CALCULO DE ESPESORES DE PARED EN CAÑOS Y TUBOS DE ACERO Para estas determinaciones se utilizarán las ecuaciones de cálculo propuestas en el Código ASME y las Norma ANSI B31.1, donde el mínimo espesor de pared se determina mediante la siguiente ecuación: P. Do tm = + A 2 (S. E + P. y) 16 Criogenia: Estudio de los procesos que se producen a temperaturas extremadamente bajas. Si bien no se ha acordado un límite superior para las temperaturas criogénicas, se sugiere el uso de este término para todos aquellos valores inferiores a C (123 K). Sin embargo, en la industria es común la utilización del término aun con temperaturas, si bien muy bajas, lejanas a dicho valor.

8 Donde: Tm: Mínimo espesor de pared [pulgadas] P: Presión interior 17 (p.s.i.g. 18 ) Do: Diámetro exterior del caño (pulgadas) S: Tensión admisible máxima (p.s.i.), según la norma ANSI B31.1 E.J.: Eficiencia de junta, según la norma ANSI B31.1 Y: Coeficiente que depende del tipo de material utilizado y de la temperatura de servicio (Ver Tabla 15). A: Espesor adicional por: I -Compensación de material eliminado por roscado, para lo cual se considera que A = Valor de espesor de pared requerido para obtener la profundidad de la rosca deseada, valor mínimo a considerar = 1/64 (1,27 mm.) II-Previsión de espesor de material necesario por corrosión o erosión. Se toma un valor de acuerdo con el avance de la corrosión esperada en el proceso dónde trabajará la cañería bajo cálculo. Temperatura de Servicio Valores Coeficiente "Y" (ºF) Aceros al carbono y aleados Aceros austeníticos (Cr-Ni) Hasta 900 0,4 0, ,5 0, ,7 0, ,7 0, ,7 0,5 >1150 0,7 0,7 TABLA 15 Para el correcto cálculo del espesor de pared se debe considerar la tolerancia de fabricación de las cañerías (- 12,5 %), para lo cual se calculará primeramente el espesor nominal requerido (t nom.) t nom. = t m 0, VERIFICACION DE LA APTITUD DE UN MATERIAL PARA UN SERVICIO DADO (Ejemplo) Se pide verificar la aptitud del material, forma constructiva y Sch. adoptado, para una cañería en la siguiente condición de operación: -Caño diámetro nominal = 8, Sch. Nº 40 -Material a verificar = ASTM A 53 Gr. A, con costura E.R.W. -Presión de diseño 19 = 600 p.s.i.g. (lb/pulg 2 ) -Temperatura de trabajo = 700 º F (aprox. 370 º C) -Tipo de Construcción = Soldada -No considerar sobre-espesores por corrosión P. Do tm = + A 2 (S. E + P. y) 17 Se entiende por presión interior a la presión esperada, en condiciones normales del proceso, que tomará el fluido circulante por la cañería, llamada también como presión de trabajo. 18 La unidad p.s.i.g. [pound square inch gauge - libra/pulgada 2 manométrica-] se la utiliza para medir presiones "relativas" o "manométricas", que toman como cero al valor de la presión atmosférica (14,7 p.s.i.). Es una unidad práctica, ya que los manómetros comunes marcan cero cuando están abiertos a la atmósfera. 19 Presión de diseño: = 1,5 x presión interior (donde el 1,5 = Coeficiente de seguridad definido por las normas ASME)

9 En este caso: P = 600 p.s.i.g. Do = 219,1/25,4= 8,625 (ver Tabla 20 B) S = p.s.i. (ver Tabla 21) E.J. = 0,85 (ver Tabla 21) Y = 0,4 (ver Tabla 15) A = 0 (por enunciado del problema) tm = , ( , ,4) = 0,2989 = 7,592 mm. Por lo tanto será: tnom. = 7,592 mm. 0,875 = 8,676 mm. De Tabla 20 B, para un diámetro nominal de 8 Sch. N 40, se tiene un espesor nominal de 8,18 mm., por lo que el material adoptado: ASTM A 53 Gr. A, con costura (E.R.W.): NO VERIFICA (8,18 mm. < 8,676 mm.) ALTERNATIVAS POSIBLES PARA LA RESOLUCION DEL CASO Empleo de un material de mayor calidad, por ejemplo: Por ejemplo ASTM A53 Gr. B, con costura (E.R.W.) con S= p.s.i. (ver Tabla 21) tm = , ( , ,4) = 0,2438 = 6,194 mm. Por lo tanto será: tnom. = 6,194 mm. 0,875 = 7,079 mm. < 8,18 mm. - VERIFICA - Si en lugar de mejorar la calidad del material, se elige una solución constructiva diferente para la conducción y se utiliza un caño sin costura, sería: S= p.s.i. (ver Tabla 21) ASTM A53 Gr. A, sin costura E.J.= 1 tm = , ( ,4) = 0,2184 = 5,547 mm. Por lo tanto será: tnom. = 5,547 mm. = 6,34 mm. < 8,18 mm. - VERIFICA -

10 0,875 CONCLUSIONES Las dos alternativas calculadas verifican y satisfacen las condiciones de operación impuestas. Corresponderá entonces seleccionar una de ellas para dar solución al problema. Resultará fundamental, para la determinación final, tener presente las siguientes consideraciones mínimas, a saber: -Disponibilidad de materiales en el mercado (cañerías y accesorios) -Costos generales (tanto de materiales como de mano de obra y mantenimiento) -Diversidad de materiales en la instalación/planta (por costos de repuestos), todo ello para encontrar la solución técnica - económica más conveniente CAÑERIAS DE ACERO INOXIDABLE Las cañerías de acero inoxidable son normalmente utilizadas en instalaciones donde se requiere una alta resistencia a la corrosión o altos valores de resistencia mecánica para procesos a temperaturas elevadas o bien simplemente para evitar que se produzca contaminación del producto que circula por las mismas 20. Los materiales utilizados generalmente para estos casos responden a los aceros normalizados por las normas ASTM-ANSI-AISI, por ejemplo: ASTM A-269 ANSI B AISI 316 ASTM A-312 ANSI B AISI 316 Donde las normas: ASTM A-269: Define características y métodos de ensayo para los tubos de acero inoxidable austeníticos con o sin costura. ASTM A-312: Define características y métodos de ensayo para los caños de acero inoxidable austeníticos con o sin costura. ANSI B-36.19: Define dimensiones y tolerancias generales para las conducciones de acero inoxidable con o sin costura. AISI 316: Define el Grado del acero, especificando la composición típica del mismo. Los aceros AISI Serie 300 Tipo 304, 304L 21, 316, 316L y 321, son los más comúnmente utilizados. El tipo de acero más adecuado para cada medio corrosivo, puede obtenerse seleccionándolo mediante el uso de las tablas estándar de resistencia a la corrosión (de las que normalmente disponen los distintos fabricantes o comercializadores de los mismos), como así también pueden ser definidos mediante ensayos y pruebas prácticas con los distintos productos corrosivos y aceros que en particular se requiera utilizar. Se considerará adecuado la utilización de un determinado material, hallándose éste sometido a un medio agresivo, cuando el mismo acuse una disminución de espesor debido a la corrosión igual o menor a 0,1 mm. por año. Con respecto a la composición química de los aceros inoxidables, respecto de la problemática de la posterior soldadura de los mismos, podemos decir que resulta deseable que éstos posean el mínimo valor porcentual de carbono posible. Con ello, se logra atenuar la precipitación de carburos 20 Estas cañerías son generalmente del tipo con costura soldadas por fusión eléctrica sin aporte de material - Electric Fusion Welded (EFW) 21 La denominación L, refiere a un Grado especial de aleación (dentro del mismo tipo de acero) que posee menor contenido de carbono (0,03% Cmáx.) haciéndolo adecuado, entre otras cosas, para prevenir la generación de corrosión en la estructura molecular de las regiones cercanas a la soldadura.

11 de cromo en la periferia de granos cuando se calienta al acero entre los 400ºC y 900ºC, situación que lo hace susceptible a la corrosión intergranular por precipitación de carburos. La pérdida de cromo, en lugares inmediatamente adyacentes a la periferia de los granos del mismo, hace que el material se torne susceptible al ataque de soluciones corrosivas, las que lo invalidarán para un adecuado desempeño. Este problema se da frecuentemente, entre otros, en las instalaciones y procesos utilizados en la industria alimenticia dónde las cañerías y o tuberías no sólo deben ser de aleaciones especiales (de bajo contenido de carbono) sino que además, requieren procesos de soldadura en atmósferas (medios) debidamente controladas. Existen aleaciones que incorporan al columbio o al titanio con los que se logra estabilizar al carbono existente en los aceros, formando así carburos más estables. Esta estabilización se produce principalmente por la mayor afinidad que poseen estos dos compuestos frente al carbono, en contraposición a la menor afinidad obtenida con el cromo como principal elemento aleante. El cálculo del espesor de pared de una cañería bajo presión interna se realiza de acuerdo a las ecuaciones vistas para las conducciones de acero al carbono y aleados, para lo cual se deberán utilizar los valores correspondientes de tensión admisible y de eficiencia de junta, dados por el código ASME/ANSI B 31.1 que correspondan. Debido a los mayores costos de los aceros inoxidables comparados con las cañerías de acero al carbono, el espesor estándar adoptado en la mayoría de casos corresponde a un Schedule 10S para diámetro de cañerías de ½ a ¾ y un Schedule 5S para diámetro de cañerías igual a 1 o mayores. Estas conducciones se fabrican con y sin costura. Las primeras (utilizadas generalmente para la construcción de caños) se sueldan generalmente bajo atmósfera inerte - con gas argón - y sin material de aporte. Las restantes, resultan diseños particularmente requeridos en la construcción de tubos que, generalmente, son utilizados en equipos Intercambiadores de Calor, con diámetros y espesores de pared 22 apropiados para cada caso en particular. COMPOSICION QUIMICA DE ACEROS INOXIDABLES AISI (Tipo) C (Max.) Cr Ni Si Mg Mo Ti Co 304 0, , L 0, , L 0, Máx. 1 % Máx. 2 % , ,4-0,7 - Composición química de algunos aceros AISI TABLA CAÑERIAS DE POLICLORURO DE VINILO 23 Las cañerías de Policloruro de Vinilo (PVC) poseen un elevado rango de resistencia a la corrosión, muy buen comportamiento a la acción de álcalis, ácidos, derivados de la descomposición de sustancias orgánicas, etc., son inmunes al ataque de corrientes galvánicas y no producen contaminación en los productos que se transportan. Los fabricantes de estos materiales proveen datos, información y tablas en las que se indica el comportamiento del mismo en función de las características del fluido a transportar y la temperatura y presión de trabajo requeridas. 22 Los tubos sin costura normalmente suelen ser fabricados en diámetros exteriores que van desde ¼ hasta las 2 con espesores de pared que no responden a los Schedule std. de las cañerías. Los espesores de pared con los que se construyen estas tuberías van, generalmente, desde los 0,889 mm. (calibre BWG 20) hasta los 3,404 mm. (calibre BWG 10) - BWG: British Standard Wire Gauge - Norma británica para calibre de alambres. También es utilizada regularmente para definir espesores de chapa. 23 El Policloruro de Vinilo, comúnmente denominado PVC, es un polímero termoplástico. Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 C y se descompone llegando a los 140 C.

12 Las conducciones de PVC se usan generalmente para la conducción de fluidos corrosivos, cañerías de drenaje y desagües industriales, agua potable, agua desmineralizada, salmuera, servicios donde se requiere mantener al producto libre de contaminación, etc. Presenta las siguientes ventajas: 1) bajo peso específico (1,36 Kg./dm 3 ) lo que facilita su manipulación para el montaje e instalación. 2) superficies perfectamente lisas, ofreciendo poca resistencia a la circulación del fluido, por lo tanto, mínimas pérdidas de presión además de no posibilitar la formación de incrustaciones. 3) no requieren procesos ni trabajos de protección exterior mediante pintura, ofreciéndose en los más diversos tamaños en variados colores de terminación. Las desventajas a tener en cuenta para su uso son: reducida resistencia el calor, temperatura máxima de trabajo de aproximadamente 60ºC (140 F) y elevado coeficiente de dilatación (aproximadamente siete veces mayor a la de un acero). Por ello, en su instalación deben preverse facilidades para permitir que las cañerías dilaten libremente. Poseen además escasa resistencia a los choques, vibraciones e impacto, baja resistencia mecánica (por lo que en las instalaciones aéreas deben estar perfectamente sustentadas, situación por la que requerirán de un importante número de soportes o bien estar directamente apoyadas sobre soportes del tipo continuo) La normativa empleada para la determinación de las dimensiones físicas, tolerancias y espesores de pared de las conducciones de PVC son las normas ASTM D y la ASTM D Para el diseño de instalaciones donde se requiere la utilización de este tipo de conducciones de PVC, generalmente se utilizan cañerías con las siguientes relaciones de espesor de pared, presiones y temperaturas de trabajo, tal como se indican a continuación (establecidas por las normas ASTM anteriormente referidas) a saber: SDR 21-3/4 a 8 Sizes 200 p.s.i 73 F SERIES SDR 26-1 a 24 Sizes 160 p.s.i 73 F SDR a 24 Sizes 100 p.s.i 73 F El cálculo de verificación de espesores de pared necesarios para una determinada aplicación puede calcularse mediante la siguiente expresión: tmín. = P. D 2. S Donde: tmín.: Espesor de pared mínimo (mm.) D: Diámetro exterior de la cañería (mm.) P: Presión interior de diseño (Kg./cm 2 ) S: Tensión admisible de trabajo del material de la cañería (Kg./cm 2 ) El valor de la tensión admisible (S) es de aproximadamente 60 Kg./cm 2 para temperaturas de trabajo de 20ºC. Este valor de tensión admisible deberá reducirse aproximadamente un 15 % por cada 10 ºC de aumento de la temperatura del fluido circulante, teniendo presente que la temperatura máxima de trabajo no debe superar los 60 C CAÑERIAS DE FUNDICION DE HIERRO GRIS ASTM D2241: Standard Specification por Poly (Vinyl Chloride) (PVC) Pressure-Rated Pipe. (SDR Series) 25 ASTM D1785: Standard Specification por Poly (Vinyl Chloride) (PVC) Plastic Pipe, schedules 40,80 and Fundición de hierro gris: Según las norma IRAM 2501, se define así a la aleación de hierro, carbono y silicio en la que el grafito libre se presenta sustancialmente en forma de láminas.

13 Su utilización está generalizada en instalaciones subterráneas para la conducción de agua potable, de pozo y pluviales, en instalaciones sanitarias, desagües industriales y otras que, instalándose enterradas, presentan entre otras ventajas, una muy buena resistencia a la corrosión. Estas cañerías no resultan aptas para quedar expuestas a esfuerzos de dilatación, contracciones o vibraciones. Las normas ANSI B31.1 limitan su uso a presiones máximas no mayores a los 17 Kg./cm 2 y o para temperaturas de trabajo superiores a los 200 ºC. Localmente, se fabrican caños de fundición 27 bajo el método de fabricación por centrifugado, con dimensiones, pesos y características encuadradas en lo estipulado en la norma IRAM 2501, la que define tres Clases diferentes, tal como se observa en la Tabla 17. PARA DIAMETRO DE CAÑOS IGUAL O MENORES A 600 mm. LINEA CLASE DENOMINACION PRESION DE TRABAJO MAX. (kg/cm2) LA Std. 10,0 A Pesado 12,5 B Extrapesado 15,0 PARA DIAMETRO DE CAÑOS MAYORES A 600 mm. LINEA CLASE DENOMINACION PRESION DE TRABAJO MAX. (kg/cm2) LA Std. 7,5 A Pesado 10,0 B Extrapesado 12,5 Valores de presión admisible máximas para caños de fundición de hierro gris TABLA 17 El cálculo del espesor de pared para trabajar bajo presión interna se realiza mediante la siguiente expresión: tmín. = P. D 2. S Donde: tmín.: Espesor de pared mínimo (cm.) D: Diámetro exterior del caño (cm.) P: Presión interior de diseño (Kg./cm 2 ) S: Tensión admisible de trabajo del material de la cañería. 28 Resulta importante aclarar que para este tipo de conducciones, las dimensiones de los diámetros nominales y espesores de pared dados por la norma IRAM 2501 no se condicen con las definidas en el estudio de las cañerías de acero, variando notablemente respecto de aquellas, tal se observa en las tablas 18 y 20A, 20B y 20C. DIAMETRO NOMINAL DIAMETRO EXTERIOR ESPESOR DE PARED SEGUN CLASE (mm.) D.N. (mm.) D.E. (mm.) LA A B ,8 7,5 8, ,5 8,3 9, ,8 11,9 13, ,8 17,4 19, ,5 24,8 27,0 Dimensiones std. para cañerías de fundición de hierro gris, según la IRAM TABLA Las normas IRAM define como caño de fundición a una pieza hueca, de eje recto, de sección circular y de periferia continua. 28 Los valores de las tensiones admisibles para las fundiciones, se pueden observar en el código ASTM (Ejemplo: para la fundición gris, S= 250 Kg./cm 2 ) 29 En esta tabla se ha trascripto sólo algunos de los diámetros definidos por la norma IRAM 2501.

14 De la misma manera se deberán observar las tolerancias permisibles, tanto para los espesores de pared como para los diámetros de caños, que según la norma IRAM 2501, poseen las siguientes discrepancias admisibles respecto de los valores indicados en la tabla 18, a saber: Discrepancias permisibles para espesores (Te): Te (1+ 0,005 x espesor pared) Discrepancias permisibles para diámetros exteriores (Tf): Tf = + / - (4,5 x 0,0015 D.N.) Discrepancias permisibles para el peso de caños: + / - 6 % para caños de D.N. igual o menores a 250 mm. + / - 5 % para caños de D.N. mayores a los 250 mm. Para las pruebas hidráulicas de estanqueidad, la norma IRAM 2501 define valores de presión de 2500 kpa 30 y 2000 kpa según se trate de caños de D.N. menores o iguales a los 600 mm. o para caños con D.N. mayores a los 600 mm. respectivamente. Para cualquiera de las opciones de diámetros de caño a ensayar, el tiempo de prueba bajo presión, nunca deberá ser inferior a los 30 segundos UNION ENTRE CAÑERIAS Para la construcción de una línea 31, existen diferentes tipos y elementos de vinculación, tanto para los tramos de cañerías entre sí como entre éstas y los accesorios y/ o equipos que intervienen en la instalación. El proyectista puede seleccionar, en función de las exigencias y necesidades del proyecto: características del fluido a transportar, presión y temperatura de trabajo, grado de confiabilidad requerido, facilidad de limpieza, mantenimiento y presupuesto disponible, el tipo de unión más adecuado para cada diseño en particular, disponiendo para ello de diversos tipos de unión entre cañerías normalizados. El tipo de unión más conveniente podrá variar según resulte el tipo de material constitutivo de la línea, por lo tanto, las uniones poseerán un diseño, dimensiones y demás características particulares dependiendo si se trata de conducciones de acero al carbono o aleados, aceros inoxidables, fundición de hierro, PVC, etc. A continuación se indican los tipos de unión comúnmente utilizados en la industria, a saber: TIPOS DE UNION SOLDADURA A TOPE SOLDADURA A ENCHUFE ROSCADA BRIDADA 30 KPa: Unidad de presión en el Sistema Internacional (SI), resultando: kpa = 0,102 kg/cm2 = 0,01 bar = 0,145 p.s.i. 31 Línea: término comúnmente empleado con el que se denomina a una cañería de un determinado proceso, desde el inicio hasta el fin de la misma, por ejemplo: línea de vapor, de agua potable, de gas natural, etc.

15 Resulta importante señalar que cuando nos referimos a uniones entre cañerías, éstas considerarán no sólo al diseño empleado para llevar a cabo la unión entre caños entre sí, sino también a los accesorios (juntas de cierre y tornillería de sujeción) utilizados en el mismo. En adelante, nos referiremos exclusivamente a las uniones de cañerías de acero SOLDADURA A TOPE La unión por soldadura a tope constituye el método más generalizado para vincular cañerías de acero de cualquier tipo y en todos los diámetros, con especial referencia a aquellos mayores de 2. Esta forma de unión puede ser utilizada tanto para servicios de baja exigencia como en servicios del tipo severos/ pesados. Las cañerías o accesorios para ser soldados a tope deben poseer indefectiblemente sus extremos con una geometría/ formatos y separaciones entre sí particulares, para asegurar con ello una posterior y correcta unión por soldadura. La norma ANSI B16.25 define que los extremos de caños de espesor de pared de 3/16 (4,8 mm.) o menores, deben ser rectos. Para espesores de pared mayores de 4,8 mm. deben poseer un chanfle de diseño tal como se observa en la Figura 3. Diseño de Extremos en función del Espesor de pared de la Cañería FIGURA 3 Para realizar una soldadura entre cañerías, éstas deben alinearse manteniendo una adecuada separación entre sus extremos de 1,5 a 6,0 mm. dependiendo ello del espesor y diámetro de la conducción, para permitir la correcta penetración del cordón inferior de soldadura. Para la construcción de líneas del tipo soldadas, se dispone de accesorios estándar adecuados para unir a tope, tales como: te, te de reducción, codo a 90º de radio corto y radio largo, codo a 45º, codo a 180º, ramal a 45º, reducciones excéntricas, concéntricas, etc. Los accesorios se fabrican con D.N. desde ½ a 24 y paredes del tipo std., pesado y extrapesado (Sch. N 40, 80 y 160). Por lo general, se utiliza un espesor de pared de accesorio igual al espesor de pared de la cañería, salvo en casos especiales donde se incrementa el espesor de pared de accesorios para tener en cuenta, por ejemplo, desgastes producidos por erosión o abrasión en las mismas. En el caso particular de los codos, también denominados regularmente como curvas, se fabrican con dos diseños diferentes conocidos con las denominaciones de: Radio Corto y Radio Largo. Estos accesorios poseen diferentes relaciones geométricas entre su Diámetro Nominal y la cota A, tal se muestra en la Figura 4. Cabe señalar que los accesorios comúnmente utilizados tanto en instalaciones industriales como domiciliarias son los de radio corto. Los de radio largo se utilizan en instalaciones donde se requiere y o establecen necesidades con menores valores de pérdida de carga. (Este tema se abordará más adelante) RADIO CORTO A = D.N.

16 RELACION D.N. & A PARA CODOS CON DISEÑO DE: D.N. RADIO LARGO A = 1,5 x Relaciones Geométricas en Codos FIGURA UNION POR SOLDADURA A ENCHUFE 32 Este tipo de unión soldada se utiliza en instalaciones sujetas a severas condiciones de presión, temperatura y/o vibraciones, generalmente utilizada en diámetros desde ½ a 3. Los accesorios utilizados en este sistema de soldadura (te, codos, unión doble, etc.) se fabrican en acero forjado en series tipo 2000, 3000, 4000 y 6000 libras, utilizándose generalmente la serie 2000 para cañerías de Schedule Nº 40, la serie 3000 para cañerías de Schedule Nº 80 y las series 4000 y 6000 para cañerías de Schedule Nº 160. La unión entre el accesorio y la cañería se realiza mediante soldadura, según el esquema indicado en la Figura 5. Diseño de Extremos, Separaciones y Espesores de Pared FIGURA 5 Con este tipo de unión se simplifica la construcción de líneas dado que el diseño de encastre, previo a la soldadura, facilita tanto la alineación como el posicionamiento del tramo de cañería a soldar traduciéndose ésta en una menor cuantía de mano de obra para el armado y construcción de la línea UNIONES ROSCADAS Las uniones roscadas se usan generalmente en líneas con exigencias poco severas de presión y/o temperatura en instalaciones industriales (agua, aire comprimido, gas natural, aceite, etc.) e instalaciones domiciliarias (agua potable, gas natural), generalmente en diámetros pequeños hasta 2. La unión roscada presenta la ventaja de su fácil de armado y desarmado, especialmente en aquellos lugares donde no pueden realizarse soldaduras. Cabe señalar que este tipo de unión no es recomendable en servicios en los que puedan producirse vibraciones, erosión y corrosión. 32 Unión por soldadura a enchufe: Unión comúnmente denominada SOCKET WEL

17 Los accesorios utilizados para este tipo de unión de cañerías (codos, te, derivaciones, cuplas, niples 33, etc.) se fabrican de fundición maleable cuando se los utilizan en servicios tipo domiciliarios con bajas exigencias de presión y/o temperatura. Para exigencias importantes, tanto de presión como de temperatura, se los construye de acero forjado, en Series 2000, 3000 y 6000, utilizándose normalmente una Serie 2000 con cañería Schedule 40, Serie 3000 con cañería Schedule 80 y Serie 6000 con cañería Schedule 160. En este tipo de unión de cañerías, se utiliza normalmente un accesorio denominado Unión Doble (roscada), cuya inclusión en las líneas resulta de fundamental importancia ya que ésta no sólo nos permite realizar un fácil armado de los distintos tramos de la misma, sino que además sin ellos no resultaría posible el fácil desarme de la línea ante necesidades como ser: cambio de partes por pérdidas, modificación de la traza, etc. Esquema de las partes constituyentes de una Unión Doble FIGURA 6 Resulta fundamental, al momento de decidir respecto a la utilización de uniones dobles, explicitar el diseño o tipo de rosca seleccionado ya que estos accesorios se construyen y utilizan en versiones con roscas cilíndricas y roscas cónicas tanto bajo normas norteamericanas (NPS 34 ; NPT 35 ) como bajo normas inglesas (BSP 36 ; BSPT 37 ). La rosca de diseño cónico BSPT (equivalente a las roscas DIN 2999 e IRAM 5063) es la más comúnmente utilizada. Respecto de las roscas mencionadas podemos señalar que la diferencia fundamental respecto del diseño de las mismas, se basa en el ángulo de filetes correspondiendo un ángulo de 60 para las roscas norteamericanas Vs. el ángulo de 55 utilizado por las roscas BSPT UNIONES BRIDADAS Las uniones del tipo bridadas son ampliamente utilizadas en las instalaciones industriales para unir cañerías con cañerías o cañerías con accesorios, válvulas y equipos. Estos accesorios se fabrican desde 2 hasta las 24 de D.N. bajo normas 38 diferentes de aquellas de D.N. igual a 26 o mayores. Este diseño de unión permite además realizar conjuntos fácilmente desarmables, los que posibilitan un rápido desmontaje de partes o bien el retiro de equipos de una línea con suma facilidad. Las bridas se fabrican de acero forjado con sus caras frontales maquinadas y tal como se ha mencionado anteriormente, la elaboración de las mismas se realiza en base a lo definido por las 33 Niple: Se denomina así a los accesorios tubulares, generalmente roscados en ambos extremos y de longitud menor a 12 (aproximadamente 305 mm.). De superar dicha longitud se considera entonces como un tramo de conducción (tubo/ caño) cortado. 34 Rosca NPS: American National Pipe Straight Pipe - Rosca norteamericana cilíndrica para caños 35 Rosca NPT: American National Pipe Taper Threads - Rosca norteamericana cónica para caños 36 Rosca BSP: British Standad Pipe Paralell Threads - Rosca inglesa (Whitworth) cilíndrica para caños 37 Rosca BSPT: British Standad Pipe Taper Threads - Rosca inglesa (Whitworth) cónica para caños 38 Hasta Diámetros Nominales de 24, las bridas se fabrican según especificaciones dadas por la norma ASTM/ ANSI B16.5, para Diámetros Nominales de 26 o mayores se fabrican bajo especificaciones dadas por la norma ASTM/ ANSI B16.47.

18 normas ASTM/ANSI B16.5 y ASTM/ANSI B16.47 cubriendo dicha normalización todo lo relacionado con dimensiones, tolerancias, condiciones de presión y temperatura de trabajo, etc.. Las normas ASTM/ ANSI al igual que las normas IRAM definen para estos accesorios, en función de resistencia y capacidades, diferentes Series o Clases mediante la siguientes denominaciones: Series: 150 #, 300 #, 400 #, 600 #, 900 #, 1500 # y 2500 # 39 - Normas ASTM/ ANSI Series: 10, 21, 28, 40, 63, 100 y 160 ( kg./cm 2 ) - Normas IRAM Esta denominación (numérica) surge de ensayos donde se relacionan, para diferentes geometrías constructivas y tipos de aceros, máximas presiones admisibles de trabajo Vs. temperatura de servicio del fluido. A modo de ejemplo se detallan a continuación los límites o capacidades de operación definidas por las normas IRAM para bridas de Serie Nro. 10 y Serie Nro. 21, a saber: Prueba Temp. de Trabajo Presión de Trabajo Presión de ( C) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) 460 4,75 Serie Nro. 10 (150 # ) ,00 29, , ,00 Serie Nro. 21 (300 # ) ,50 77, ,50 A su vez, la norma IRAM 2512 define tres diferentes conceptos o tipo de presiones, a saber: Presión Nominal: Es la presión que sirve para denominar a un elemento (Serie o Clase). Presión de Trabajo: Es la presión efectiva en el proceso, que se obtiene partiendo de una presión nominal, teniendo en cuenta además la temperatura de trabajo. Presión de Prueba: Es la presión a la que se ensaya el material (línea). Los valores indicados para las Series 150 # y 300 # muestran claramente que los rangos posibles de aplicación para cada una de las series son verdaderamente amplios, por ello, resultará sumamente importante definir con la mayor precisión posible los valores y tolerancias asumidos para la variación de presión y temperatura en el servicio/ proceso. El aumento de una Serie en las bridas y por ende del resto de accesorios, válvulas, etc., a utilizar en la conformación de la línea, implicará la erogación de importantes sumas de dinero seguramente innecesarias. A modo de ejemplo se indican a continuación los valores aproximados del peso correspondiente a una brida ciega (tapón) en dos Series diferentes, para un mismo D.N. de 10, a saber: Nro. de Serie Peso [N] 150 # # # Símbolo utilizado para referenciar la Clase o Serie de las bridas. Esta simbología representa a la unidad de presión p.s.i. (lbs./pulgada 2 ). Normalmente se utilizan ambas denominaciones indistintamente. 40 Normas IRAM 2512 Valores normales para válvulas de acero y accesorios de unión a bridas. (para elementos de unión de acero al carbono y temperaturas de trabajo inferiores a 460 C; Fluido: agua o vapor de agua)

19 Como se observa, la diferencia de peso de las bridas de referencia para ambas series, resulta realmente considerable. Sin embargo, y para tener idea de los costos de cada una de las mismas, aparte de la diferencia de peso del acero necesario para la fabricación de cada una de ellas, se debe considerar los costos en más que implica la conformación por forjado y el maquinado posterior de sus caras. Todo ello hace, para el ejemplo propuesto, que los costos finales de una brida ciega de 10 de D.N.- Serie 150 # resulte aproximadamente un 50% más económica que una de Serie 300 # TIPO DE BRIDAS (Ver Figura 7) De acuerdo al servicio al que se halle sometida una línea, o bien a los espacios disponibles para el armado o el posterior recambio de partes o mantenimiento a realizar en la misma, etc. se dispone de bridas con los siguientes diseños normalizados: -Brida deslizante (Slip-On): Su instalación se realiza deslizando la brida sobre el caño, fijándose a éste mediante dos soldaduras, una interior en el extremo del caño y otro exterior a la cañería. Es el tipo más común y difundido de uso, son de bajo costo inicial aunque su costo final instalado se ve incrementado al requerirse dos soldaduras por brida. Las bridas se fabrican con aceros forjados bajo normas ASTM, siendo las mas utilizadas las de calidad ASTM A105. Estas bridas pueden ser suministradas con o sin resalte para la aplicación de la junta. Para altas presiones se utiliza normalmente bridas con resalte. Cabe señalar que ambos diseños requieren de juntas para realizar un sellado que asegure la estanqueidad de la instalación. Las uniones con este tipo de bridas presentan una resistencia aproximada del 70% de la resistencia calculada para la cañería (presión interna) y se las utiliza generalmente para servicios poco severos de presión y temperatura. -Brida roscada (Threaded): Son bridas que brindan similar capacidad de resistencia que las bridas deslizantes. Poseen rosca en su parte interna, la que se vincula directamente con la cañería roscada. Se emplea en casos donde no se pueden realizar soldaduras y no se recomienda su utilización en líneas que se hallen sometidas a esfuerzos de flexión y o dilataciones térmicas. -Brida a enchufe con asiento (Socket Weld): Se desarrollaron principalmente para utilizarlas en líneas de pequeños diámetros y alta presión. Cuando llevan soldadura interna su resistencia estática es igual a la de la brida deslizante pero su resistencia a la fatiga, respecto de esta última, resulta aproximadamente un 50% mayor. -Brida con cuello (Welding-Neck): Estas bridas se vinculan a las cañerías mediante una soldadura a tope en su cuello de diseño cónico con biselado, ya preparado para la soldadura, e igual diámetro exterior al de la cañería, por ello la dimensión de cuello debe pedirse de espesor igual al de la cañería con la que se va a soldar. Este diseño de bridas permite una continuidad estructural entre cañería y brida situación que le confiere una importante resistencia al conjunto equivalente al de una cañería sin cortes. Este tipo de bridas se utiliza generalmente para condiciones severas de presión y temperatura al igual que para líneas en las que se transportan fluidos peligrosos. El uso de este tipo de bridas, si bien resultan de mayor costo inicial (respecto por ejemplo de las bridas deslizantes), al requerir de una sola soldadura hacen que el costo final de la línea, teniendo en cuenta los ahorros de mano de obra en soldadura durante el montaje, no resulten excesivamente mayores respecto de otros diseños. -Brida con solapa (Lap-Joint): llamada también como brida loca, se utiliza junto con un cuello solapado o collar que se suelda a tope a la cañería, la brida por tanto queda suelta y puede girar. El acople es realizado por la brida presionando sobre dicho cuello. Este diseño presenta la ventaja de ser giratorio, con lo cual se facilita las operaciones de montaje, especialmente en cañerías de gran diámetro, mangueras flexibles, etc. Al no estar en contacto con el fluido en movimiento permite la unión entre cañerías con materiales diferentes a éstos y su uso está reservado para servicios poco severos de presión y/o temperatura. Normalmente las bridas locas, empleadas para el apriete de los cuellos solapados, se fabrican con aceros al carbono y no con aceros inoxidables, logrando así importantes disminuciones en los costos de la instalación. Este tipo de uniones bridadas sólo se utilizan en procesos con bajos valores de presión y/o temperatura de funcionamiento.

20 Por ello cuando deban realizarse uniones entre cañerías de acero inoxidable para servicios severos se deberán utilizar, sin excepción, alguno de los restantes tipos de bridas antes descriptas. -Brida ciega (Blind): Estas bridas son de diseño sólido y sin orificios para la circulación de fluido. Se las utiliza generalmente para bloqueo de líneas realizando el cierre de extremos de cañerías o válvulas. Al igual que las restantes bridas, deben utilizárselas respetando la serie de los restantes accesorios utilizados en la línea. Diámetro Exterior de la Cañería WELDING-NEC SOCKET-WELD SLIP-ON THREADED LAP-JOINT Diferentes Tipos de Bridas FIGURA ELEMENTOS UTILIZADOS EN LA UNION DE BRIDAS En todos los casos, entre caras de bridas que deban vincularse entre sí para dar continuidad a una línea, se debe hacer uso de dos elementos fundamentales, a saber: PARA LA UNION DE DOS BRIDAS SE REQUIERE DE: JUNTA BULONERIA a- Junta: Este elemento, correctamente seleccionado e instalado, resuelve la problemática de estanqueidad en una línea. Para la selección de la misma se debe considerar los siguientes parámetros: Espesor: Este dependerá del estado de las bridas y de la compresibilidad permisible del material de la misma. Como norma general se recomienda utilizar el menor espesor posible debido a: En muchos casos, particularmente para el sello de líneas de gases, un espesor más delgado de junta requiere una tensión menor para el logro del sello. La resistencia a la relajación de la tensión disminuye directamente con el aumento del espesor de la junta. Una junta más fina posee mayor capacidad para soportar mayores esfuerzos. No obstante, la correcta determinación del menor espesor a utilizar debe tolerar las deformaciones, rugosidades y las irregularidades e imperfecciones de las superficies de las bridas. Material: El material debe seleccionarse de manera que éste se corresponda, no sólo con las necesidades de presión y temperatura del fluido circulante por la línea, sino que resulte compatible con éste, para evitar problemas de contaminación (del fluido circulante) o bien degradación de la junta.

21 Montaje: El montaje de juntas debe realizarse sobre bridas paralelas, limpias y secas sin utilizar aditamento alguno (grasas, lubricantes, etc.). Su colocación centrada debe ser cuidadosamente verificada, caso contrario la misma junta impedirá la libre circulación del fluido por la cañería. b- Bulonería: Para unir dos bridas y lograr sobre éstas y la junta la necesaria compresión que asegure la estanqueidad de la línea, se usan indistintamente bulones 41 y espárragos 42. En la práctica, éstos últimos suelen ser los más utilizados por sus facilidades de montaje. La bulonería (tornillos y tuercas) debe seleccionarse respetando la serie de las bridas a unir, de forma tal que los materiales de los mismos resulten adecuados a la exigencia requerida por la línea. Las roscas de tornillos y tuercas deben ser sanas, libres de óxido y correctamente lubricadas. Para practicar el correcto montaje y cierre, el ajuste de la tornillería debe realizarse siempre en secuencia cruzada y en al menos, tres etapas de torque secuencial hasta lograr el torque final SOPORTES PARA CAÑERÍAS Se define como soportes para cañerías a todos aquellos elementos o dispositivos destinados a soportar los pesos y los demás esfuerzos ejercidos por las cañerías o de aquellas cargas que actúen sobre éstas transmitiéndolos al suelo, a estructuras vecinas, a equipos o en algunos casos a otras cañerías. Para seleccionar el tipo de soporte requerido por cada instalación deben considerarse, entre otros, las siguientes consideraciones y particularidades: -Diámetro de la línea, peso unitario de la cañería incluyendo el peso del fluido a conducir o el existente durante la prueba hidrostática (el mayor) incluyendo el peso de accesorios, válvulas, de poseer, el aislamiento de la misma y las longitudes entre apoyos y del total de la línea. -Magnitud de dilataciones esperadas. -Tipo de aislación (para interior o exterior) -Características del área (ambiente) donde estará instalada la línea; posibilidad de realizar soldaduras y magnitud de la corrosión exterior esperada para la cañería La vinculación de cañerías con los soportes de las mismas pueden ser generalmente de dos tipos: Fija (tramos sustentados en forma fija): Los soportes fijos se ubican de forma tal que el tramo considerado, normalmente, tiene continuación hacia ambos lados, con momentos sobre cada extremo y mínimos valores de flecha. Su comportamiento se asimila a los de una viga con extremos empotrados. Libre (tramos simplemente apoyados): En general, se los utiliza para tramos adyacentes a aquellos que presentan codos, curvas o ramales y su comportamiento se asemeja a los de una viga simplemente apoyada. Las distancias entre soportes libres resultan aproximadamente 20 a 25 % menores a las distancias requeridas por los soportes fijos, a igualdad de condiciones de diámetro, espesor de pared y peso total de la cañería. Una clasificación genérica para los soportes de cañerías podría ser la que a continuación se describe: Apoyados Rígidos 1- Soportes para sostén del peso de Colgantes las cañerías Con resorte Semirrígidos Con contrapeso 41 Conjunto formado por un tornillo con o sin cabeza, una o mas tuerca y arandelas, según el diseño adoptado. 42 Eje con un tramo central cilíndrico y con ambos extremos roscados (o bien eje de rosca completa) que requiere para su utilización, en ambos extremos, de tuercas y arandelas.

22 libertad) 2- Soportes destinados a limitar los movimientos en las cañerías De fijación total (restringen la totalidad de grados de Que permiten sólo movimientos axiales (guías) Que restringen algún o algunos grados de libertad 3- Soportes destinados a la absorción de vibraciones Amortiguadores (Resulta necesario aclarar que esta clasificación no resulta muy rigurosa, ya que los diferentes tipos de soportes descriptos cumplen a su vez distintas funciones. Así la totalidad de soportes que limitan movimientos también sustentan pesos y recíprocamente todos aquellos que se diseñan para soportar pesos ejercen alguna limitación en los movimientos de las cañerías) En aquellos casos en los que se quiera asegurar el drenaje completo de la línea por gravedad, la instalación de la misma deberá poseer pendientes capaces de compensar las flechas que se generen en los distintos tramos de sujeción de las cañerías. A continuación se muestran algunas soluciones/ tipos de soportes comúnmente utilizados: Soporte Abrazadera Colgante para Servicios Pesados Diseños utilizados para cañerías de gran diámetro FIGURA 8 Soporte Abrazadera Colgante Simple Se utilizan generalmente para la sustentación de cañerías de pequeño diámetro sin aislación, con o sin movimiento FIGURA 9 Soporte tipo Deslizante Se utilizan generalmente para el soporte de cañerías con o sin aislación y con o sin movimiento FIGURA 10