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Tuberías
Tubo. Objeto cilíndrico, hueco y alargado que está abierto por sus dos extremos.
1 - El trabajo de los tubos. Los tubos se fabrican con:
Soldadura que se construyen partiendo de bandas de chapa de acero y van
soldados por contacto (a presión) o por otros procedimientos. Presentan una
pequeña cresta en el interior y se emplean para trabajos de menor
responsabilidad, tal como para conducir agua, barandillas, etc
Sin soldadura, que se construyen partiendo de una barra perforada siendo
empleados para conductos de altas presiones y trabajos de gran
responsabilidad.
2 - Empalmes de los tubos. Como los tubos se fabrican con unas dimensiones determinadas, se unen entre sí por medio de racores, bridas
o por soldadura.
Empalme por racores. Se roscan los extremos de los tubos, siendo el sistema gas Whitworth B.S.P. el más
empleado para roscar los tubos, la rosca se realiza con una terraja que tiene un sistema para centrar el tubo y
puede roscar varios tubos de diferentes diámetros, por estar provista de tres juegos de peines de roscar que son
intercambiables.
En la fig. siguiente se han representado varios racores de los más usuales, siendo cónicas las roscas exteriores y
cilíndricas las roscas interiores.
NOTA: Existen también otros tipos especiales de roscas para tubos.
Empalme por soldadura. Cuando el empalme de tubos se hace por soldadura, hay que hacer, una preparación
correcta de los extremos de unión, evitando que las gotas de soldadura penetren en el interior. Siempre que se
puedan girar los tubos, se posicionan horizontalmente, por ser ésta la postura más cómoda y se irán girando de modo
que siempre soldemos en horizontal. Si no se pueden girar se adaptará el operario a la posición correspondiente
teniendo en cuenta que se efectuará la operación, siempre que sea posible, en vertical ascendente, desde el punto más
bajo, tal como ilustra la fig. 3.
Los racores en forma de codos roscados se pueden sustituir por otros codos que se sueldan con los tubos
correspondientes (fig.4) o curvando el tubo como en la fig. 5
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En la unión de tubos con racores, las instrucciones de soldadura para “enchufe y soldadura” según norma ANSI B
16.11. son las determinadas en la figura siendo e= espesor nominal del
tubo:
La base del cordon será Bmín= 1,09 e (nunca inferior a 3,2 mm)
La garganta del cordón será 0,8xB
Para evitar fisuras en la soldadura se recomienda apartar el tubo del
fondo dejando una separación máxima de 1,5 mm.
Empalme por bridas . Los tubos también se pueden unir por medio de
bridas.
Una brida lisa es una corona circular de acero, de un grueso determinado, que tiene generalmente cuatro agujeros o
múltiplo de cuatro.
En la brida lisa o deslizante, esta, se desliza sobre el diámetro exterior del tubo
Los agujeros deben quedar simétricos respecto a los ejes vertical y horizontal según indica la figura sig.
Entre éstas dos bridas se coloca una junta de estanqueidad, que, según el trabajo a que está destinada la tubería, puede
ser de goma, amianto, plomo, cobre recocido, etc.
La tabla siguiente nos muestra las características de las bridas normalizadas según los diferentes diámetros nominales.
Bridas DIN 2576 presión 10 Kg/cm2
Ø Nominal Ø Ext. Ø Int. Espesor Nº de
agujeros Ø Agujeros
Ø Circunf.
agujeros 25 115 34.2 16 4 14 85
32 140 42.9 16 4 18 100
40 150 48.8 16 4 18 110
50 165 60.8 18 4 18 125
80 200 89.4 20 4 18 160
100 220 114.8 20 8 18 180
125 250 140.2 22 8 18 210
150 285 168.8 22 8 23 240
200 340 220.1 24 8 23 295
250 395 274 26 12 23 350
300 445 324.9 26 12 23 400
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Representación de tuberías
1 - Perspectiva isométrica Para la representar las instalaciones de tuberías la
perspectiva isométrica es una de las que con más sencillez
representa dichas instalaciones y por su claridad resulta
de gran utilidad.
En el sistema isométrico no se reduce la escala para las
profundidades, sino que en las tres dimensiones se emplea
la misma escala. (Para la representación de las tuberías no
se suele emplear la escala)
En esta perspectiva, los cuerpos formados por verticales y
horizontales se representan por verticales, las
proyecciones de las trazas verticales; sin embargo, las proyecciones horizontales se representan por líneas que
forman ángulos de 30º con respecto a la horizontal.
En la fig. 15 se ha representado las principales direcciones y en las respectivas figuras 16 y 17 se dan las
perspectivas isométricas de un cubo y un paralelepípedo.
La representación de los círculos en las tres vistas, se realizan tal
como se ilustra en la fig. 18, estando en este caso, inscritos en las
caras de un cubo.
La longitud del eje mayor de la elipse es igual a 1,23 por el lado del
cubo y la longitud del eje menor es igual a 0,7 por el lado del cubo.
Las normas a seguir, para representar un cuerpo en el sistema
isométrico, es el siguiente.
* Todas las rectas en el espacio se representan siempre como
rectas.
* Las paralelas siempre serán paralelas
* Las líneas verticales de un cuerpo se representan
verticalmente
* Las líneas horizontales se representan inclinadas 30º con
respecto a la horizontal
En las figuras 19, 20 y 21 se ven las perspectivas de las tres vistas
principales de un cilindro.
En la figura 22 se da la perspectiva isométrica de la instalación de
una tubería en un depósito.
La representación diédrica de esta tubería es la representada en las
figuras 23, 24 y 25.
Para completar el conjunto de planos, una vez calculadas las
longitudes de todos los elementos, se debe representar el despiece con
detalle para su posterior fabricación y montaje.
Para ello en las vistas del conjunto, ya sea en diédrico o en isométrico,
se deben numerar los elementos y posteriormente utilizar una tabla
ordenada de todos los elementos croquizados convenientemente.
En el caso de elementos de unión, por ejemplo el tipo de brida,
siempre viene especificada en el plano de construcción.
La figura 26 representa un detalle de una de las bridas de la tubería,
según norma DIN 2633, soldada al tubo
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Hoja de dibujo isométrico. En la hoja siguiente de dibujo
(flg. 28) se ha representado la perspectiva isométrica; de la
instalación de una tubería en un depósito. Los números
colocados en cada tubo indican la marca y posición de cada
uno de ellos. Los tubos marca 1,2 y 3 están situados por
debajo de los tubos marca 4 y 5.
Calculo
En las figuras anterior tenemos determinadas las
dimensiones de cada tramo de tubería sin tener en
cuenta las curvas de los codos entre cada tramo.
Para el cálculo de cada tramo recto que tenemos que
fabricar debemos descontar lo que se conoce como
“avance” que es la distancia entre el comienzo del
codo y la intersección de los ejes de dichos tramos
rectos.
Los codos pueden ser prefabricados o bien debemos
de curvarlos nosotros. En el primer caso nuestros
cálculos se limitarán a los tramos rectos y en el segundo, debemos
también calcular la longitud del tubo que forma el codo antes de
curvarlo.
Las figuras de la derecha representan el avance para dos codos de 90º
y 45º siendo el cálculo del avance en ambos casos:
El avance en el caso de utilizar codo de 90º se observa claramente que
coincide con el radio de la curva medido, claro está, sobre la posición
de la fibra neutra que en caso de los tubos coincide con el centro de
los tubos.
En el caso de un ángulo de codo de 45º como el representado en la
figura se realizará el cálculo con la expresión:
La demostración del cálculo del avance para cualquier ángulo y que nos
sirve también como demostración del ángulo de 45º es la siguiente:
Una vez calculado el ángulo entre los
tubos, podemos saber el valor del ángulo
del codo α ya que es su suplementario
y según los triángulos representados en
las figuras deducimos que:
β=α/2
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y
1 - Calculo de las longitudes de las curvas En caso de no utilizar codos prefabricados y para determinar la longitud total de un tubo antes de curvarlo se
añaden a las longitudes rectas las longitudes de las curvas, hallándose éstas últimas, según las reglas que a
continuación se exponen:
1a regla. Para hallar la longitud total del tubo necesario para formar un codo de 90
º (Fig.6), de radio igual a 300
mm. y cuyas longitudes rectas extremas miden 150 y 200 mm. respectivamente, se considera la longitud total,
como la suma de las longitudes rectas más la cuarta parte de la longitud total de una circunferencia de radio igual
al del arco que forma la fibra neutra del tubo y que se considera a la mitad del tubo.
2Q regla. La longitud total del tubo necesario para formar una
curva de 180º, de radio igual a 500 mm. (fíg.7), cuyos extremos
rectos miden 270 mm., se halla sumando las longitudes rectas
más la mitad de la longitud total de una circunferencia de radio
igual al del arco que forma la fibra neutra del tubo y que se
considera a la mitad del tubo.
3ª regla. (fig. 8) Cuando las curvas de la tubería están formadas por ángulos distintos a 90º
y 180º longitud total es la suma de las longitudes rectas más la longitud total de una
circunferencia de radio igual al del arco que forma la fibra neutra del tubo multiplicada
por el cociente de dividir el ángulo a construir por 360º.
2 - Radio mínimo de curvatura
En algunos casos es necesario hacer el radio de curvatura lo más pequeño posible, sin causar deformación en el
tubo; en otros trabajos, en cambio, el radio puede ser relativamente grande, como por ejemplo, en los tubos que
se curvan para proporcionar un medio de compensación a la dilatación y contracción en una tubería general
(juntas de dilatación).
Conociendo el método de trabajo, el diámetro del
tubo y el material depende del espesor de las
paredes del tubo para curvar un codo o un radio
mínimo de seguridad. Como norma general, para
tubería de tipo corriente, se puede curvar como radio
mínimo igual a tres o cuatro veces el diámetro
interior del tubo. Este radio puede variar según el
dispositivo o máquina que se emplee para curvar.
Las tuberías extrarresistentes se pueden curvar con
radios iguales a dos veces el diámetro interior del
tubo para tamaños pequeños y tres veces el diámetro para tamaños grandes. (Existen máquinas que curvan
incluso con un radio igual al diámetro del tubo).
3 - Curvado de los tubos
Al curvar un tubo la parte interior de la curvatura sufre una compresión con acortamiento de fibras y la parte
exterior una extensión con alargamiento; debido al resultado de estas dos fuerzas desiguales, el tubo tiende a
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ovalarse, aconsejando la práctica al sostener o apoyar las paredes interiores del tubo con algún soporte
durante el proceso de curvado.
Este soporte puede consistir en un material de relleno o un apoyo provisional colocado en el interior del
tubo, y también puede ser externo, empleando un mecanismo de curvado provisto de útiles que previenen el
aplastamiento del tubo al ser curvado.
El mecanismo para curvar tubos puede consistir simplemente, en un sencillo aparato de accionamiento
manual o en una máquina para curvar de accionamiento motriz.
Cualquiera que sea el método de trabajo, siempre se sitúa la soldadura del tubo en la línea neutra que no
está sometida a ninguna deformación (fig.9)
En caso de que el curvado se realice calentando el tubo con el soplete, es decir, solamente resultado de la
compresión, la línea de soldadura del tubo debe quedar en la parte exterior de la curva (fig. 10) de modo
que el curvado es principalmente resultado de la compresión, la línea de soldadura del tubo debe quedar
en la parte exterior de la curva. (Este método se emplea para curvar a mano sin
material de relleno)
Curvado a mano
1 -Curvado a mano en vacio y en frió Solamente se pueden curvar en vacío y en frío los tubos pequeños. Estos se sujetan
entre dos topes en forma de varillas que se colocan en un mármol con agujero (fig.
11). Si las paredes del tubo son muy delgadas, se sustituyen los topes de varilla por
otros de mayor diámetro para evitar que se marque un tubo
2 - Curvado a mano en vacio y en caliente Se marca en el tubo la longitud de la curva y se calienta la parte interior de ésta por medio de un soplete. (La
costura de soldadura se coloca en la parte exterior de la curva). La sujeción del tubo se realiza como en el caso
anterior, teniendo en cuenta de no apoyar en los topes la zona caliente ya que marcaría el tubo.
Cuando el tubo tienda a curvarse con exceso en algún punto, se enfría con agua inmediatamente de aparecer este
defecto, ya que, en caso contrario, el tubo se va acodando cada vez más en dicho punto a causa del aplazamiento
que disminuye su resistencia.
El enfriamiento con agua también se emplea para limitar la longitud de calentamiento de la curva
Todos los defectos o arrugas que aparecen en el codo se corrigen calentando en
esos lugares y golpeándolas con un martillo adecuado.
Si el codo después de curvado no está en un mismo plano, se calienta en una
longitud grande y se hace que se apoye bien en el mármol por medio de una madera
que es golpeada (fig. 12)
3- Curvado a mano con arena Cuando se quiera curvar tubos de diámetros medianos y grandes, y en especial
cuando las paredes son pequeñas, se rellenan con arena bien seca. Uno de los
extremos del tubo se tapa con una chapa soldada. Después se coloca en posición
vertical y se llena con arena seca. La arena ha de atacarse cuidadosamente en el
interior del tubo para que lo llene por completo y luego se tapa el otro extremo por
medio de un tapón de madera.
Para asentar bien la arena, se golpea el tubo con dos varillas de hierro redondo o
con un martillo neumático comenzando siempre por la parte baja.
El calentamiento se hace en una longitud grande y, si es posible, en toda la
longitud del codo. Se suele calentar en fraguas de forja, aunque los mejores resultados los dan los hornos de gas
o de coque para diámetros grandes.
Una vez calentada la zona a curvar, se rocía con agua la superficie exterior para que se comprima la pared
interior; esta comprensión hace que se reduzca el volumen del tubo prensando así la arena, dejándola como un
apoyo firme. Este ligero enfriamiento se realiza en el mismo momento que se comienza el curvado.
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La zona caliente no es necesario que se apoye en los topes, ya que marcarían el tubo. En el momento que
aparezca alguna arruga o bolsa se hace desaparecer empleando el soplete para calentar en casos necesarios.
4 - Otros materiales de relleno Algunas veces se emplean otros materiales de relleno, tales como el alquitrán, el plomo o la resina. El
alquitrán y el plomo se utilizan para tubos pequeños de acero y la resina para tubos de latón, cobre y aluminio.
Curvado a máquina
1. Máquinas para el curvado Los tubos de pequeña sección se curvan con el empleo de máquinas accionadas a mano, las cuales están
formadas de manera que la fuerza necesaria para curvar un tubo se obtiene por la acción directa de una palanca
de mano, provista de una horma para dar la forma de la curva. Los tubos de grandes dimensiones se curvan con
máquinas accionadas mecánicamente.
Siempre que se curven tubos soldados, se colocará la soldadura en el eje neutro para evitar roturas o
abombamientos.
2. Máquina de curvar por presión
El rodillo curvador B, que tiene huella exacta del tubo, está
gobernada por una bomba de aceite (fig. 13), la cual
funciona al accionar la palanca en el sentido de las flechas,
según la sección N-N, saliendo el émbolo que presiona al
tubo en la dirección de la flecha (Sección M-N)
El tubo reposa sobre dos rodillos A de Apoyo que están
sujetos a las dos llantas agujereadas (en la parte inferior se
ha representado uno de los rodillos de apoyo).
Para cada diámetro existe un rodillo curvador con un radio
igual a tres o cuatro veces aproximadamente el radio
exterior del tubo.
Los rodillos de apoyo pueden servir los mismos para los
diferentes diámetros de los tubos, aunque la curva es de
más garantía si se emplean rodillos con la huella exacta de
cada tubo
La distancia L de los rodillos varía según los diámetros de
los tubos a curvar, introduciendo los ejes de los rodillos en
los agujeros correspondientes de las llantas barrenadas.
3. Maquina de curvar por rotación
Una de las máquinas más sencillas para curvar tubos es la expuesta
en la fig. 14
El tubo a curvar se sujeta con la abrazadera A y se encorva
alrededor del rodillo fijo B, al rodar sobre éste el rodillo móvil C.
Los rodillos B y C llevan una garganta de forma semicircunferencial,
de diseño igual al tubo. El rodillo móvil es gobernado
manualmente por la acción directa de la palanca D, en éste caso,
aunque también puede ser accionado mecánicamente.
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4. 3 - Diámetros de tubos mas corrientes
Ø nominal
pulgadas (") 1/8
1/4
3/8
1/2
3/4
1
1 1
/2
1 1
/2
2
2 1
/2
3
3 1
/2
4
4 1
/2
5
6
7
8
9
10
Ø exterior
(mm) 10'3
13'7
17'1
21'3
26
'7
33'4
42'2
48'3
60'3
76'1
88'9
101'6
114'3
127
139'7
165
'1
191
216
241
267
Ø interior
(mm) 6'9
9'3
12'
15'7
20
'9
26
'6
35
40
'9
52'4
68'7
8
80'8
93'5
105'6
118
130'4
155'4
180'5
204
228'5
254
5. NOTA: Existen varios espesores para cada nominal de tubos generalmente el exterior de los tubos no
varía con los espesores
6. Codos comerciales
Existen, de acuerdo a la normativa DIN (2605 y 2606), codos comerciales en 90º y 180º, de acero sin soldadura
para soldar a tope a la tubería como los que se han representado en la figura.
La Norma DIN establece tres tipos de codos con dos radios de curvatura que denomina Norma 3 (DIN 2605) y
Norma 5 (DIN 2606).
1. DIN 2605
Hamburguesa = N-3 D
2. DIN – 2606
Hamburguesa = N-5 D.-Radio
medio del eje, igual a 27 veces el
diámetro interior de la tubería,
(aproximadamente)
La tabla siguiente nos determina
todas las características de estos elementos
y es muy útil para el cálculo de tuberías:
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Ejercicios Nº 1
Calcular las dimensiones de los elementos de la instalación de la tubería de Ǿ=2” de la figura sabiendo que los codos son Norma 3 (DIN 2605) y que según la tabla tienen un radio de 76mm.
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Ángulo 1-3:
Ángulo 3-5:
Longitud tubo nº 1:
Longitud tubo nº 3:
Longitud tubo nº 5:
Nº 1 Calcular las dimensiones de los elementos de la instalación de la tubería de Ǿ=2” de la figura sabiendo que los codos son Norma 5 (DIN 2606) y que según la tabla tienen un radio de 135mm.
1081,6
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