MECNICA DE FLUIDOS II

MECNICA DE FLUIDOS II

MECNICA DE FLUIDOS IITUBERIAS TIPOS Y CLASES

15 de octubre del 2013

ING ZELADA ZAMORA

CHUQUICAHUA GOYCOCHEA CARLOSDIEZ MALPARTIDA LUISLARIOS WUAMANCHUMO JUANQUINDE MELENDRES ERNESTOROJAS ISERN LUIS

INTRODUCCION

Las tuberas se emplean para la conduccin de fluidos, normalmente estn formados por elementos unidos convenientemente, mediante uniones apropiadas.

Las tuberas pueden estar constituidas por materiales diversos. La seleccin del material depende esencialmente de los siguientes elementos: naturaleza del fluido que pasa por la tubera, condiciones fsicas (temperatura), presin, y otras condiciones del fluido.

Las tuberas trata tambin de conexiones o uniones mediante soldaduras y dentro de estas se encuentra la soldadura de topes y boquilla, conexiones roscadas y conexiones con bridas.

A continuacin definiremos y mostraremos los diferentes tipos de tuberas y sus clases, utilizados frecuentemente.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Exponer las caractersticas y especificaciones de los distintos tipos de tuberas y accesorios existentes en el mercado, haciendo nfasis en usos, aplicaciones y dimensionamiento segn los materiales.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Diferenciar los distintos tipos de materiales de tuberas basados en sus usos, aplicaciones y comportamiento ante efectos como el de prdidas de energa.

Resaltar las situaciones especficas ante las cuales se hace necesario implementar accesorios en una tubera.

analizar el comportamiento terico de una tubera de acuerdo a sus especificaciones, ante la utilizacin de determinados materiales, accesorios, dimensiones, etc.

ASPECTOS GENERALES

I. LAS TUBERAS

Una tubera es un conjunto de tubos y accesorios unidos para formar una conduccin cerrada. Un tubo es un elemento de seccin circular. Dependiendo del tipo de material del que est constituido el conducto, sus caractersticas, ventajas y desventajas variarn en funcin de su: utilidad, de la actividad del suelo, de la climatologa y del lugar en el que se coloque.

Apartir de la revolucin industrial los materiales ms comunes en usar fueron los de fierro, cobre y aleaciones diversas, actualmente el material mas usado es el PVC.

USO DOMSTICO

Agua

Actualmente, los materiales ms comunes con los que se fabrican tubos para la conduccin de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno, PEAD y acero.

Desages

Los materiales ms comunes para el desalojo de aguas servidas son: PRFV, hierro fundido, PVC, hormign o fibrocemento. Los nuevos materiales que estn reemplazando a los tradicionales son el PRFV (Polister Reforzado con Fibra de Vidrio), PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP (Polipropileno).

Gas

Suelen ser de cobre o acero (dctil o laminar segn las presiones aplicadas), dependiendo del tipo de instalacin, aunque si son de un material metlico es necesario realizar una conexin a la red de toma de tierra. Tambin se estn comenzando a hacer de PRFV, Polietileno Reforzado con Fibra de Vidrio. En el caso de tuberas de conduccin con requerimientos trmicos y mecnicos menos exigentes; adems soportan altas presiones.

Calefaccin

El cobre es el material ms usado en las instalaciones nuevas, mientras que en instalaciones antiguas es muy comn encontrar tuberas de hierro. En redes enterradas se emplea tubera pre aislada.

Energa

En el transporte de vapor de alta energa se emplea acero aleado con cromo y molibdeno. Para grandes caudales de agua (refrigeracin) se emplea polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV-hasta DN3200), hierro fundido dctil (hasta 2m de dimetro) o acero al carbono. En el caso de la ltima, la tubera se fabrica a partir de chapa doblada que posteriormente es soldada (tubera con costura).En el mbito de la produccin de energa hidrulica se las llama tubera forzada.

II. TIPOS DE TUBERIAS.

2.1 Tuberas De AceroLas tuberas de acero pueden ser fabricadas sin soldadura por laminacin, o bien por soldadura longitudinal o en espiral. Son muy resistentes a la rotura, pero fcilmente oxidables. Se protegen mediante recubrimientos interiores y exteriores de asfalto en caliente y adems se las recubre con yute alquitranado o incluso, evitndose el que se adhieran entre s durante el transporte mediante una mano de lechada de cal sobre la envuelta. El recubrimiento exterior debe ser examinado antes de la colocacin del tubo, localizndose los defectos y reparndolos. Interiormente se reviste con mortero centrifugado. Si se prev que la tubera va a estar sumergida frecuentemente en agua, por situarse bajo el nivel fretico debe estar revestido con material plstico.Ventajas:Altamente resistentesResistentes a la presin y a los impactos fuertesAlta capacidad de cargaEstabilidad y larga duracinElasticidadDuctilidadModelables

Usos:Las tuberas de acero inoxidable se utilizan para la distribucin de agua caliente y fra, agua potable, aire comprimido, gases inertes (Argn, Nitrgeno, Dixido de Carbono, xido Nitroso, Ozono etc.), servicios generales (vaco, refrigeracin, agua de proceso, calefaccin), agua para aspersores contra incendios y en general para la construccin.

2.2 Tuberas De Hierro Fundido.

Estas tuberas son fabricadas mediante la fundicin de lingotes de hierro, carbn cocke y piedra caliza. La presencia de lminas de grafito le da cierta resistencia a la oxidacin y a la corrosin, pero asimismo la hace frgil.Estas ltimas caractersticas limitan el uso de la tubera de H.F. a ser utilizada enterrada pues su poca o ninguna resistencia la hace inadecuada para su colocacin sobre soportes. La siguiente figura nos muestra cmo se debe colocar en el terreno.

Es un material de gran durabilidad bajo condiciones de instalacin apropiadas, su condicin de material frgil limita su utilizacin, principalmente en redes de distribucin, donde la colocacin de tuberas por zanjas es indispensable. Puede estimarse hasta un 5 por 100 las perdidas por rotura. Generalmente en el diseo con esta clase de tubera se usa un valor de C=100 para obtener el coeficiente de rugosidad de la expresin HAZEN-WILLIAMS. La siguiente figura nos muestra cmo se debe manipular la tubera de H.F.

Las tuberas y conexiones de hierro fundido se utilizan principalmente en edificios, concretamente en la aplicacin de desage, desechos y ventilacin, para sistemas sanitarios o para aguas pluviales. Algunas de las grandes ventajas que tiene este producto son: Desempeo, versatilidad, bajo costo de Instalacin, disponibilidad, resistencia a la abrasin, funcionamiento silencioso, no propaga incendios, alta resistencia a la corrosin, bajo coeficiente de expansin y contraccin, juntas hermticas.

2.3 Tubera de Cobre.Las tuberas de cobre al ser fabricadas por extrusin y estiradas en fro tienen caractersticas y ventajas sobre otro tipo de materiales que las hacen altamente competitivas en el mercado.Su fabricacin por extrusin que permite tubos de una sola pieza, sin costura y de paredes lisas y tersas, asegura la resistencia a la presin de manera uniforme y un mnimo de prdidas de presin por friccin en la conduccin de fluidos.Sus dos temples en los tipos normales de fabricacin, rgido y flexible, dan al usuario una mayor gama de usos que otras tuberas que se fabrican en un solo temple.Su fabricacin en aleacin 122 Cobre Fosforado exenta de oxgeno, permite tuberas de pared consistente y delgada.Los seis tipos de tubera fabricados en dimetros desde 1/4" a 4 dan una amplia gama de posibilidades de uso, adecundose a cada caso especfico.VENTAJASRentable y fcil de instalar Gran ahorro en las instalaciones realizadas con uniones en fro, por la facilidad y rapidez en su ejecucin. Reducido peso por metro lineal de tubera, lo que abarata el transporte, facilita la manipulacin y resulta ideal para la prefabricacin en serie de instalaciones tipo.Resistente a temperaturas y presiones extremas Soporta las ms altas temperaturas sin alteracin de sus caractersticas tcnicas, ni de su comportamiento. Su denominacin de material criognico lo hace resistente a las bajas temperaturas. Gran elasticidad que le permite soportar altas presiones.Impermeable y resistente a la corrosin y al paso del tiempo Permite montajes exteriores debido a su alta resistencia a la corrosin y a su inalterabilidad frente a los rayos ultravioleta. Adems, el cobre ofrece una completa impermeabilidad frente al oxgeno, protegiendo as la instalacin frente a corrosiones. Constancia en sus caractersticas. El tubo de cobre permanece inalterable con el paso del tiempo.Resistente al fuego El cobre no se quema, resiste altas temperaturas sin fundirse y no desprende gases txicos. La clasificacin que corresponde al tubo de cobre segn el sistema europeo euro clases es: A1 (cumple los requisitos exigibles no inflamable sin necesidad de realizar ensayos). No existe propagacin exterior ni penetracin de fuego.Saludable y seguro Elemento natural, presente en la naturaleza, y oligoelemento esencial para el organismo humano. Accin antibacteriana, evitando el desarrollo de grmenes patgenos.Sostenible y 100% reciclable Protege el medio ambiente al ser reciclable en su totalidad, permitiendo as un importante ahorro energtico y de los recursos naturales del planeta. Despus de reciclado, el cobre mantiene intactas sus propiedades. Debido a su excepcional conductividad trmica es el material idneo para instalaciones basadas en energas alternativas como la energa solar trmica o la geotrmica. Reconocido por los Estados Miembros de la UE como material no PBT (no es persistente, no es bioacumulable y no es txico para el medio ambiente).

2.4 Tuberas De Hierro DctilLa tubera de hierro ha sido durante mucho tiempo el material ms usado para conducir agua y desage en los sistemas de tubera industrial, servicio y municipal.La vida til del hierro es todava desconocida, pero usualmente se estima en 100 aos o ms.La tubera de Hierro Dctil, es un producto de avanzada metalurgia, la cual ofrece propiedades nicas para la conduccin de agua bajo presin & otros usos. Combina la resistencia de un acero con la larga vida del hierro gris fundido.La tubera de hierro dctil, ofrece el mximo margen de seguridad posible contra fallas de mantenimiento debido a los movimientos de tierra y esfuerzos residuales. Virtualmente irrompible en condiciones de servicio ordinario, tambin ofrece una resistencia creciente a la ruptura producida por un manipuleo tosco en el embarque e instalacin.La resistencia a la corrosin de la tubera de hierro dctil, ha sido probada en una variedad amplia de pruebas aceleradas y hoy en da es al menos igual a la que ofrece el hierro fundido.El hierro dctil es reconocido por las siguientes caractersticas:Ductilidad:La habilidad que posee un material en alargarse sin romperse.Resistencia:A la traccin superior para contrarrestar las cargas externas severas y las presiones internas altas.Tenacidad:Excelente resistencia al impacto para soportar manejo inapropiado de la tubera, martilleo del agua o condiciones inestables de los suelos.

2.5 Tuberas De Cloruro De Polivinilico (PVC)El Poli Cloruro de Vinilo, es un material plstico, slido, que se presenta en su forma original como un polvo de color blanco. Se fabrica mediante la polimerizacin del cloruro de vinilo monmero (VCM), que a su vez es obtenido de la sal y del petrleo. Fue patentado como fibra sinttica hace ms de 80 aos y en 1931 comenz a utilizarse comercialmente.Aplicaciones de las tuberas de PVC.

De acuerdo con las caractersticas de las tuberas de PVC estas se emplean en diversas instalaciones como: Redes de agua potable Sistemas de riego (aspersin, goteo) Conducciones de fluidos qumicos. Conducciones de fluidos corrosivos. Conducciones de fluidos cidos y alcalinos. Colectores de alcantarillado. Proteccin de conductos elctricos. Proteccin de conductos telefnicos. Lnea de proceso industrial.

Ventajas- Tubera Hidrulica de PVCEconomaEl uso de Tubera Hidrulica de PVC representa un ahorro significativo en el costo final de la instalacinResistencia QumicaLa Tubera Hidrulica de PVC no permiten la corrosin e incrustacin de los elementos que conducenBajo PesoEl PVC es ligero y facilita las maniobras de almacenaje, trasporte e instalacinDurabilidadPara aplicaciones en donde se requiere deResistencia Qumica la Tubera Hidrulica de PVC es la mejoropcin es por eso que el tiempo de vida til es el de mayor durabilidad.EconomaEl uso de PVC representa un ahorro significativo en el costo final de la instalacin.InstalacinDebido a su ligereza en peso, facilidad de corte y rapidez de instalacin no se requiere de herramientas especializadas.Propiedades.

Las principales propiedades fsicas de las tuberas de PVC son: Peso especfico 1,4 g/cm3 Coeficiente de dilatacin trmica 0,08 mm/m/c Conductividad trmica 0,13 Kcal/mlc Mdulo de elasticidad 28,100 kg/cm2 Resistencia superficial > 1012 ohmios Tensin admisible 490-600 kg/cm2 Resistencia a compresin 760 kg/cm2 Resistencia a la flexin 1097 kg/cm2 Tensin de diseo 100 kg/cm2 Coeficiente de friccin Manning n = 0,009 Hazen-Williams c = 150

2.6 Tubera De Polietileno De Alta Densidad (PEAD)La Tubera de Polietileno tiene caractersticas excelentes para diversas aplicaciones, es flexible, fuerte y ligera. No se cuartea ni se oxida y no forma acumulaciones en el dimetro interior del tuboLa tubera con dimetros desde pulgada hasta 3 pulgadas es entregada en rollos de 100 150 metros y para los dimetros mayores desde 4 hasta 36 pulgadas su presentacin es en tramos de 6 12 metros de longitud.Ventajas Liviana, de fcil manipulacin y transporte.

Puede producirse en tramos de 12 metros, por lo que requiere menos tiempo de instalacin. Excelente resistencia qumica, a la corrosin y abrasin.

Vida til de ms de 50 aos con bajos costos de manutencin y operacin. Alta flexibilidad, en caso de sismos o vibraciones del terreno las tuberas se adaptan mejor a los movimientos, sin agrietarse ni desacoplarse. Adems la tubera puede ser curvada, reduciendo accesorios o acoples extras.

2.7 Tuberas de Arcilla.

Los tubos cermicos son qumicamente inertes, y a travs de los aos la arcilla natural ha sido convenientemente tratada para la fabricacin de los mismos, logrndose una calidad apta, no solo para resistir los ataques qumicos corrosivos de las aguas domsticas e industriales sino tambin para los aspectos estructurales requeridos en su instalacin, adems, poseen una buena resistencia a la abrasin. Las tuberas de arcilla son lisas, con bajo coeficiente de friccin, impermeable y poco atacable por cidos

Caractersticas tcnicas

Las principales caractersticas ms importantes de los tubos cermicos son: Resistencia al ataque de compuestos orgnicos como ser cidos, sales y bases con excepcin del cido fluorhdrico y sus compuestos.

Resistencia a la agresin de compuestos orgnicos y agentes biolgicos destructores.

Bajo coeficiente de dilatacin trmica (K=5.10-6 m/C). Estanqueidad inferior a 0.03 en 15 minutos. Buena resistencia mecnica

CONEXIN DE TUBERIAS

Las tuberas se unen mediante soldaduras, roscado, pegado o por el uso de bridas. El material de la tubera y su tamao determinan el mtodo de la unin.

Como conexin de tuberas tenemos:

3.1 Conexiones de soldadura.

El soldado es la tcnica de conexin comnmente mas utilizado en la industria. Los dos tipos ms comunes de soldadura son:

1. De topes: Se usan en tuberas con dimetro igual o mayor que 2 pulgadas, y la unin que se va a soldar ser preparado con bordes achaflanado para acomodar la soldadura.

2. De Boquillo: Estas se utilizan en tuberas con un dimetro igual o menor de 2 pulgadas.

Los dos tipos de soldadura generan una conexin a prueba de fugas.

3.2 Conexin de Rosca

Las roscas se emplean para evitar fugas y unir tuberas en aplicacin donde la temperatura y la presiones son bajas, tambin es utilizado de manera usual en tuberas de acero y bronce con dimetros o menores a 2 pulgadas; y en general se encuentra en las lneas de gas casero.

3.3 Conexiones de Bridas

Las bridas son anillos que unen dos tubos. Las bridas estn echas de acero, con un dimetro mayor de la tuberas y se mantienen unida entre si con pernos. Las uniones con bridas, son dispositivos que se utilizan para sujetar tuberas de acero y hierro.

3.4 Espiga CampanaEs un tipo de junta integral, compuesta por una embocadura o campana en la que se introduce la espiga. Esta espiga est mecanizada al objeto de alojar una o dos juntas tricas en material elastmero. La finalidad de las mismas es la de asegurar la estanqueidad de la unin por presin contra la pared interior de la campana. Esta junta no tiene resistencia axial y es muy apropiada para tubera enterrada por su facilidad y rapidez de montaje.

3.5 Presin Con Empaque De Caucho

Son mucho ms fciles de ensamblar y menos probable que tengan escapes como resultado de desplazamientos que ocurran terminada la construccin.

3.6 Mecnicas

Estn disponibles tanto con anillos de seguro como sin ellos. La unin sin seguro no puede resistir mucha presin y es a veces usada con barras de empate roscadas que transfieren las cargas longitudinales a secciones adjuntas con el fin de desarrollar ms resistencia en el suelo.

Bola flexible

Permiten la inclinacin de la secciones de unin hasta 15. Un empaque de caucho asegura el sello hermtico al agua en una unin por dems metlica. Esta unin es usada en circunstancias en las cuales se prevn grandes deformaciones.

Victaulic

Consta de dos envolturas semicirculares que estan aseguradas entre si alrededor de la tubera. Los engranajes de las envolturas encajan en los borden de la tubera y envuelven un anillo de caucho que sirve como empaque.

3.9 Dresser

Constan de un anillo central y dos anillos exteriores que estn atornillados entre s contra el anillo central, tras el cual fuerzan los empaques. Tales uniones permiten un grado de rotacin de la unin.

Tipos de tuberas ms usuales, con su rugosidad y tipo de unin

TIPO TUBERARUGOSIDAD EN METROSCOEFICIENTE DE MANNINGCOEFICIENTE DEHAZEN WILLIAMSDIMETROS COMERCIALES EN PULGADASTIPOS DE UNIN

PVCLISO*0.0091501/2 - 3/4 - 1 - 1 1/4-1 1/2 - 2 -2 1/2 - 3 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14Soldadura disolvente (unin qumica ) - Conexiones campana y espigo a presin

HIERRO GALVANIZADO0.00015 A 0.000200.0151301/2- 3/4- 1 -1 1/4- 1 1/2 - 2 - 3 - 4Campana espigo - A presin con empaque de caucho - Mecnicas - Bridadas - De bola -De rosca - Victaulic - Dresser

HIERRO FUNDIDO0.00025 A 0.000500.0131301/2- 3/4- 1 -1 1/4- 1 1/2 - 2 - 3 - 4Campana espigo - A presin con empaque de caucho - Mecnicas - Bridadas - De bola -De rosca - Victaulic - Dresser

ACERO0.0004 A 0.00060.0121401/2 - 3/4 - 1 - 1 1/2 - 2 - 2 1/2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 18 - 20 - 24 - 30A presin - Mecnicas - Soldadura Remachada

COBRELISO**0.0111401/4 - 3/8 -1/2 -3/4- 1 -1 1/4 - 1 1/2 -2- 2 1/2 - 3 - 4Campana - De rosca Mecnica

Para tubos lisos, el valor deees de 0.00001

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CONCLUSIONES

Es indispensable para el diseo y desarrollo de cualquier obra de ingeniera en donde se presente la necesidad de transportar fluidos, tener en cuenta las propiedades fsicas, qumicas, mecnicas y especificaciones de los materiales que se pretendan usar para tal efecto.

Es importante conocer el diferente tipo de tuberas, su comportamiento y sus aplicaciones para darle el mejor uso

LINKOGRAFIA

http://www.dmajum.com/productos/tuberia-de-fibra-de-vidrio.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Tipos-De-Tuberias/6469096.htmlhttp://www.koplastindustrial.com/