Instructor: Ing. Luis Gomez Quispe SEMESTREgomez2010.weebly.com/uploads/5/8/0/2/5802271/8_marzo_2018-_5... · “DEFINICIÓN ” DEFINICIÓN ... consiste en el diseño de sus tuberías,

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Instructor: Ing. Luis Gomez Quispe

Luis Gomez

Texto tecleado

SEMESTRE

Luis Gomez

Cuadro de Texto

OBJETIVOS ESPECIFICOS DE APRENDIZAJE al final de la clase el estudiante:

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Identificará los tipos de tuberías y accesorios que se usa en las operaciones industriales y su codificación.

“DEFINICIÓN”

DEFINICIÓN

• Las tuberías son un sistema formado por tubos, que pueden ser de diferentes materiales, que cumplen la función de permitir el transporte de líquidos, gases o sólidos en suspensión (mezclas) en forma eficiente, siguiendo normas estandarizadas y cuya selección se realiza de acuerdo a las necesidades de trabajo que se va ha realizar.

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DIFERENCIA ENTRE TUBOS Y TUBERÍAS

• Las Tuberías corresponde al conjunto conformado por tubos normalizados, los accesorios, las válvulas, etc; encargados de transportar los gases o líquidos que así lo necesitan.

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DIFERENCIA ENTRE TUBOS Y TUBERÍAS

• Mientras que Tubo es aquel producto tubular de sección transversal constante y de material de uso común.

“DATOS

CARACTERISTÍCOS

DE TUBERÍAS”

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TUBERÍAS INDUSTRIALES

• Las tuberías con destinación industrial tienen una muy amplia aplicación, pues es por medio de ellas que se transportan todos lo fluidos (gases, mezclas, líquidos, etc) para optimizar y no limitar los procesos industriales.

• Tienen como principal destino la industria de la construcción, la industria eléctrica y la metalmecánica. Dentro de la industria de la construcción, las tuberías son demandadas para la elaboración de estructuras firmes así como para cableado, ventilación, alcantarillado y conducción de aguas blancas y negras.

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TUBERÍAS INDUSTRIALES

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DATOS CARACTERÍSTICOS

PRESIÓN NOMINAL

• La presión de diseño no será menor que la presión a las condiciones más severas de presión y temperatura coincidentes, externa o internamente, que se espere en operación normal.

• La condición más severa de presión y temperatura coincidente, es aquella condición que resulte en el mayor espesor requerido y en la clasificación (“rating”) más alta de los componentes del sistema de tuberías.

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TEMPERATURA NOMINAL

• Es la temperatura del metal que representa la condición más severa de presión y temperatura coincidentes. Los requisitos para determinar la temperatura del material de diseño para tuberías son como sigue:

• Para componentes de tubería con aislamiento externo, la temperatura del material para diseño será la máxima temperatura de diseño del fluido contenido.

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TEMPERATURA NOMINAL

• Para componentes de tubería sin aislamiento externo y sin revestimiento interno, con fluidos a temperaturas de 32ºF (0ºC) y mayores, la temperatura del material para diseño será la máxima temperatura de diseño del fluido reducida, según los porcentajes de la tabla.

• Para temperaturas de fluidos menores de 32ºF (0ºC), la temperatura del material para el diseño, será la temperatura de diseño del fluido contenido.

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TEMPERATURA NOMINAL Tabla Nº 1

Reducción de Temperatura para Componentes sin Aislamiento

Componente T%

Válvulas, tubería, uniones solapadas y accesorios soldados 5

Accesorios bridados 10

Bridas (en línea) 10

Bridas de uniones solapadas 15

Empaquetadura s (en uniones en línea) 10

Pernos (en uniones en línea) 20

Empaquetadura s (en casquetes de válvulas) 15

Pernos (en casquete de válvulas) 30

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ESPESOR NOMINAL

• Es el grosor de la pared del tubo. El

mínimo espesor de pared para

cualquier tubo sometido a presión

interna o externa es una función de:

• El esfuerzo permisible para el

material del tubo

• Presión de diseño

• Diámetro de diseño del tubo

• Diámetro de la corrosión y/o erosión

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DIAMETRO NOMINAL

• Diámetro exterior del tubo. Es la medida de un accesorio mediante el cual se identifica al mismo y depende de las especificaciones técnicas exigidas.

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DIAMETRO NOMINAL

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RESISTENCIA

• Es la capacidad de tensión en libras o en kilogramos que puede aportar un determinado accesorio en plena operatividad.

ALEACIÓN

• Es el material o conjunto de materiales del cual esta hecho un accesorio de tubería.

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PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO

DE UN SISTEMA DE TUBERÍAS

El diseño de un sistema de tuberías consiste en el diseño de sus tuberías, brida, empaquetaduras, válvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor juntas de expansión.

a) Establecer las condiciones de diseño incluyendo presión, temperaturas y otras condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos, choques de fluido, gradientes térmicos y número de ciclos de varias cargas.

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b)Determinar el diámetro de la tubería, que depende de las condiciones del proceso: caudal, velocidad y la presión del fluido.

c)Seleccionar los materiales de la tubería con base en corrosión, fragilización y resistencia.

d)Seleccionar las clases de “rating” de bridas y válvulas.

e)Cálcular el espesor mínimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de diseño, de manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzos tangenciales producidos por la presión del fluido.

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g) Análizar los esfuerzos por flexibilidad para

verificar que los esfuerzos producidos en la

tubería por los distintos tipos de carga estén

dentro de los valores admisibles, a objeto de

comprobar que las cargas sobre los equipos no

sobrepasen los valores límites, satisfaciendo

así los criterios del código a emplear.

e) Establecer una configuración aceptable de

soportes para el sistema de tuberías.

“TIPOS DE

TUBERÍAS”

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TUBERIAS METALICAS

TENEMOS:

• Tubos de hierro fundido

• Tuberías de acero.

• Tuberías de cobre.

• Tuberías de bronce.

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TUBERIAS DE HIERRO FUNDIDO

• Se utiliza generalmente en el servicio de agua y desagüe, sobretodo cuando la tubería debe estar en contacto directo con la tierra.

• Las tuberías de hierro fundido son largamente utilizados para aguas residuales.

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En colectores de alcantarillado, este tipo de tubería se recomienda emplear:

a)Cuando la tubería sea instalada en un lugar

de paso de vehículos y con un recubrimiento

mínimo (tapada).

b)Cuando la tubería sea instalada a grandes

profundidades por sobre los límites de

resistencia de otros materiales.

c)Cuando la tubería sea instalada en forma

colgada o aparente, donde pueden producirse

deformaciones importantes.

TUBERÍAS DE HIERRO FUNDIDO

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d) Cuando existe la necesidad de atravesar o pasar sobre ríos.

e) Cuando existe la necesidad de pasar sobre vanos de puentes donde la vibración afectaría a otro tipo de materiales.

f) Cuando la pendiente del colector es superior a 15 %.


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• La principal desventaja que se puede mencionar

de los tubos de hierro fundido es la abrasión,

principalmente en tuberías de impulsión.

• Para la utilización en redes de alcantarillado, los

tubos, deben ser protegidos contra la corrosión

interna y externa mediante por lo menos, un

revestimiento de cemento. Modernamente, tales

revestimientos son ejecutados empleando

materiales vinílicos, resinas epóxicas y ceras

micro cristalizadas.

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TUBERÍAS METÁLICAS

TENEMOS:

• Tubos de hierro fundido.




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TUBERÍAS DE ACERO

Su uso común es en el transporte de agua, vapores, aceites, combustibles y gases.

Se utiliza para altas temperaturas y presiones.

Las tuberías con mayor capacidad condujeron al desarrollo de aceros con un mayor límite de fluencia.

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TUBERÍAS DE ACERO

Se unen por uniones roscadas, soldadas y con brida.

El transporte de gas, petróleo y ácidos requiere de un acero resistente a la corrosión.

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TENEMOS:





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TUBERÍAS DE COBRE

• La mayoría de las

instalaciones modernas se

hacen con tuberías de cobre,

ya que es un material ligero,

fácil de manipular y que

suelda con facilidad.

• Además, sirve para las

conducciones tanto de agua

fría como de agua caliente.

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Existen básicamente dos tipos de tuberías de cobre:

• Tubos de cobre rígido: se presentan en forma de barras rectas de 5 metros.

• Tubos de cobre blando o recocido: se venden en rollos de 50 metros. Es un material mucho más moldeable.

TUBERÍAS DE COBRE

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• Las tuberías de cobre se pueden doblar y curvar, y si se hace correctamente se puede incluso evitar la instalación de codos. La tubería se introduce en el interior de un muelle y con una simple presión sobre él, el tubo de cobre se curvará sin deformarse ni aplastarse.

TUBERÍAS DE COBRE

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• El cobre es un metal blando y por lo tanto fácil de cortar. Se puede usar una sierra para metales, aunque, para evitar deformar la tubería y que el corte sea recto y limpio, es preferible usar un corta tubos.

• Esta herramienta posee unas ruedecillas que, una vez adaptadas al diámetro del tubo, permiten cortarlo sin esfuerzo y sin temor a hundirlo por la presión.

TUBERÍAS DE COBRE

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TENEMOS:





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TUBERÍAS DE BRONCE

• Son apropiadas para el suministro de agua.

• Se debe unir con accesorios de cobre para evitar

corrosión galvánica.

• Su costo es elevado comparado con los demás

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TUBERÍAS NO METÁLICAS

TENEMOS:

• Tuberías cerámicas

• Tuberías de hormigón y de

hormigón armado

• Tuberías de poliéster

• Tuberías de PVC

• Tuberías de polietileno (PE) y

de polipropileno (PP)

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TUBERÍAS CERÁMICAS

• Los tubos cerámicos son químicamente inertes logrando resistir los ataques químicos corrosivos de las aguas domésticas e industriales.

• Poseen una buena resistencia a la abrasión.

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TUBERÍAS CERÁMICAS

• Son lisas, con bajos coeficientes de fricción, impermeables y poco atacables por ácidos; son sin embargo las que más se deben controlar y comprobar debido a su fragilidad, permeabilidad por fisuras y por la dificultad de ejecución de sus juntas.

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TENEMOS:



hormigón armado





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TUBERÍAS DE HORMIGÓN

• Los tubos de hormigón, se fabrican en moldes metálicos, empleando hormigones ricos en dosificación de cemento.

• Los tubos pueden ser de hormigón simple o de hormigón armado.

• Los tubos pueden ser de hormigón simple o de hormigón armado.

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TUBERÍAS DE HORMIGÓN

• Las tuberías de hormigón

armado deben llevar

armaduras de refuerzo

solamente cuando se

trata de grandes

diámetros.

• Este tipo de pueden

alcanzar un tamaño de

diámetro inmenso.

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TENEMOS:



hormigón armado





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TUBERÍAS DE POLIÉSTER

• Se fabrican con resinas de poliéster, refuerzos

de fibra de vidrio y cargas inertes (arenas,

carbonato cálcico, etc.) con secciones de 400 a

1500mm.

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Características:

• Tienen una gran solidez y son muy flexibles.

• Son muy resistentes a la corrosión (ideales para el transporte de salmuera).

• Tienen una gran capacidad hidráulica.

• Se fabrican con 6 metros de longitud.

• Resistentes a la corrosión electrolítica.

• No requieren protección catódica o de otro tipo.

• Tienen un coeficiente de dilatación térmica lineal muy bajo.

• Se pueden cortar con facilidad en cualquier posición.

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Características:

• Son muy impermeables debido a que se trata de un material muy compacto.

• Permite conducir aguas con una amplia gamas de pH.

• Los tubos manifiestan una gran resistencia a la abrasión (ensayos con lodos abrasivos).

• Garantizados hasta temperaturas de 35º C para pH entre 1 y 10.

• Resistente a los ataques químicos.

• Se pueden almacenar al aire libre sin problemas.

• Son muy caros.

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TENEMOS:



hormigón armado





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TUBERÍAS DE PVC

• Este tipo de tuberías, gracias al gran desarrollo tecnológico de la industria de plásticos y la facilidad de manipulación de todos los productos fabricados con éste material, hacen que en la actualidad tengan gran aceptación para redes de desagüe, en diámetros pequeños de 6" y 8" ya que para diámetros mayores el costo es muy alto.

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TUBERÍAS DE PVC

• Son de poco peso (Peso específico 1.4 g/cm3).

Son inertes a la corrosión por aguas y suelos agresivos.

• La superficie interior de los tubos puede considerarse "hidráulicamente lisa".

• Baja probabilidad de obstrucciones.

• No favorecen el desarrollo de algas ni hongos.

http://editorial.cda.ulpgc.es/instalacion/2_ALCANTARILLADO/23_materiales/mi136.jpg

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TENEMOS:



hormigón armado



• Tuberías de polietileno (PE)

y de polipropileno (PP)

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TUBERÍAS DE POLIETILENO (PE) Y

DE POLIPROPILENO (PP)

• Este tipo de tuberías, se fabrican en forma análoga al P.V.C., es decir, por extrusión, aunque la configuración molecular de ambas es bastante diferente. El polietileno puede ser de baja densidad (< 0,93 g/cm3) o de alta densidad (> 0,94 g/cm3). Durante la instalación, en los tendidos de las tuberías, deben tenerse en cuenta los esfuerzos que se producen por dilataciones y retracciones.

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• Su utilización es recomendada en

especial para lanzamientos

submarinos ya que resisten el

ataque de microorganismos que

pueden producir perforaciones en

la tubería.

“CODIFICACIÓN

DE COLORES DE

TUBERÍAS ”

“CODIFICACIÓN

DE TUBERÍAS ”

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CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES A

TUBERÍAS

ASME – Normas más usados y publicados:

ASME B31 – Normas de Tuberías a Presión: Requerimientos

mínimos para el diseño, materiales, fabricación, construcción, pruebas, e inspección para los sistemas de tuberías (B31.1, B31.3, B31.4, B31.5, B31.8, B31.8, B31.9 y B31.11)

ASME – Código Internacional para Calderas y Recipientes a Presión: Reglas de seguridad que controlan el diseño, fabricación, y la inspección de calderas y recipientes a presión.

API - American Pipe Institute

NPS - National Pipe Standard

ASA - American Standard Asociation

ANSI, ASTM, DIN, ISO, JIS

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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE

TUBERÍAS Y SU SIMBOLOGÍA

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VÁLVULAS

• Son accesorios que se utilizan para regular y controlar el fluido de una tubería.

• Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria.

• Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: – Actuador: llamado accionador

o motor, puede ser neumático,

eléctrico o hidráulico

– Cuerpo de la válvula: esta provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma.

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VÁLVULAS DE COMPUERTA

VÁLVULAS DE COMPUERTA

• Esta válvula efectúa su cierre con

un disco vertical plano o de forma

especial, y que se mueve

verticalmente al flujo del fluido.

• Ventajas:

• Presenta muy poca resistencia al

flujo de fluido cuando esta en

posición de apertura total.

• Cierre hermético.

• Bajo costo.

• Desventajas:

• Es adecuada generalmente para

control todo-nada, ya que en

posiciones intermedias tiende a

bloquearse.

• Se requiere mucha fuerza para

accionarla.

• Aplicaciones:

• Servicio general, aceites y

petróleo, gas, aire

VÁLVULA DE

COMPUERTA

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VÁLVULAS DE GLOBO

VÁLVULAS DE GLOBO

• Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que cierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería.

• Ventajas

• Estrangulación eficiente, con mínima erosión.

• Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas.

• Control preciso de la circulación.

• Desventajas:

• Gran caída de presión.

• Costo relativo elevado

Válvula de globo con cuerpo en “Z”

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VÁLVULA DE RETENCION

VALVULÁS DE RETENCIÓN

(CHECK)

•La válvula de retención esta

destinada a impedir una inversión

de la circulación.

•La circulación del líquido en el

sentido deseado abre la válvula; al

invertirse la circulación, se cierra

•Hay tres tipos básicos de válvulas

de retención: 1) válvulas de

retención de columpio, 2) de

elevación y 3) de mariposa.

Ventajas

•Puede estar por completo a la

vista.

•La turbulencia y las presiones

dentro de la válvula son muy

bajas.

VÁLVULA DE RETENCION

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VÁLVULAS DE BOLA

VÁLVULA DE BOLA

• Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90 y cierra el conducto.

Ventajas

• Bajo costo.

• Alta capacidad.

• Corte bidireccional.

• Circulación en línea recta.

• Pocas fugas.

• Se limpia por si sola.

• Poco mantenimiento.

• No requiere lubricación.

• Tamaño compacto.

• Cierre hermético con baja torsión (par).

VÁLVULAS DE BOLA

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VÁLVULAS DE DIAFRAGMA

VÁLVULAS DE DIAFRAGMA • Las válvulas de diafragma son de

vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación.

• Ventajas

• Bajo costo.

• No tienen empaquetaduras.

• No hay posibilidad de fugas por el vástago.

Desventajas

• Diafragma susceptible de

desgaste.

• Elevada torsión al cerrar con la

tubería llena

VÁLVULAS DE DIAFRAGMA

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ACCESORIOS - BRIDAS

• Es el conjunto de piezas

moldeadas o mecanizadas que

unidas a los tubos mediante un

procedimiento determinado

forman las líneas estructurales

de tuberías de una planta de

proceso.

BRIDAS

• Son accesorios para conectar

tuberías con equipos (bombas,

intercambiadores de calor,

calderas, tanques, etc.) o

accesorios (codos, válvulas,

etc.).

• Las ventajas de las

uniones bridadas radica

en el hecho de que

permite el rápido montaje

y desmontaje a objeto de

realizar reparaciones o

mantenimiento.

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• Tipos Y Características de Bridas

• Brida roscada. Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan en líneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presión y poca corrosión, no es adecuada para servicios que impliquen fatigas térmicas.

• Brida ciega. Es una pieza completamente sólida sin orificio para fluido, y se une a las tuberías mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual diámetro, cara y resistencia.

ACCESORIOS

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CODOS

• Son accesorios de forma

curva que se utilizan

para cambiar la

dirección del flujo de las

líneas tantos grados

como lo especifiquen los

planos o dibujos de

tuberías.

Tipos de Codos

• Los codos estándar son

aquellos que vienen listos

para la pre-fabricación de

piezas de tuberías y que

son fundidos en una sola

pieza (45º,90º,180º).

ACCESORIOS - CODOS

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Características

• Diámetro. Es el tamaño o

medida del orificio del codo

entre sus paredes los cuales

existen desde ¼’’ hasta 120’’.

• Angulo. Es la existente entre

ambos extremos del codo. • Espesores. una normativa o

codificación del fabricante

determinada por el grosor de

la pared del codo.

• Aleación. Acero al carbono,

acero al cromo, acero

inoxidable, galvanizado, etc.

• Junta. Es el procedimiento

que se emplea para pegar

un codo con otro accesorio

(soldable, roscable,

embutible).

ACCESORIOS

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“ T ” • Son accesorios que se utilizan

para efectuar fabricación en líneas de tubería.

• Tipos

• Diámetros iguales o te de recta

• Reductora con dos orificios de igual diámetro y uno desigual.

• Características

• Diámetro. Las tes existen en diámetros desde ¼’’ hasta 72’’

• Espesor. Este factor depende del espesor del tubo o accesorio a la cual va instalada.

• Aleación. Acero al carbono, acero inoxidable, galvanizado, etc.

ACCESORIOS - T

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REDUCCIÓN

• Son accesorios de forma cónica que se utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.

• Tipos

• Estándar concéntrica. Se utiliza para disminuir el caudal del fluido aumentando su velocidad, manteniendo su eje.

• Estándar excéntrica. Se utiliza para disminuir el caudal del fluido en la línea aumentando su velocidad perdiendo su eje.


• Diámetro. Varia desde ¼’’

x 3/8’’.

• Aleación. Acero al carbono,

acero al cromo, acero

inoxidable, etc.

ACCESORIOS - REDUCCION

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Empaquetaduras

• Accesorio utilizado para

realizar sellados en juntas

mecanizadas existentes en

líneas de servicio o plantas

en proceso.

• Tipos

• Empaquetadura flexitalica.

Este tipo de Empaquetadura

es de metal.

• Anillos de acero. Son las que

se usan con brida que tienen

ranuras para el empalme con

el anillo de acero

• Empaquetadura de asbesto.

• Empaquetaduras de goma.

• Empaquetaduras grafitadas

ACCESORIOS - EMPAQUETADURAS

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TAPONES.

• Son accesorios utilizados para bloquear o impedir el pase o salida de fluidos en un momento determinado. Mayormente son utilizados en líneas de diámetros menores.

• Tipos

• Según su forma de instalación pueden ser macho y hembra.


• Resistencia. Tienen una capacidad de resistencia de 150 libras hasta 9000 libras

• Junta. La mayoría de las veces estos accesorios se instalan de forma enroscable, sin embargo por normas de seguridad muchas veces además de las roscas suelen soldarse.

ACCESORIOS - TAPONES

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• Disminuyen los esfuerzos debido a las

expansiones y compresiones que

suceden en distintos tipos de tuberías,

disminuyendo así las vibraciones y

ruido.

• El aislamiento de vibraciones que estos

conectores suministran evitan el peligro

del “pandeo” que se provoca en las

tuberías.

• Fabricados según las especificaciones

con elastómeros resistentes a la

corrosión y la abrasión.

JUNTAS DE EXPANSION

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• Brindan apoyo adecuado

al sistema de tuberías, ya

sea fijo o móvil (por efecto

de la dilatación).

• Es muy importante evitar

el rozamiento de la

tubería con el soporte, así

como que deben tener la

suficiente fuerza para

mantener la alineación en

todo momento

ACCESORIOS - SOPORTES

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ELEMENTOS DE CONTROL

• Los elementos de control son

equipos con los que se cuentan

para poder medir y controlar el

correcto funcionamiento de un

sistema de tuberías, detectar una

falla inmediatamente y poder

corregirla a tiempo.

REGULADOR DE PRESIÓN

• Con estos reguladores podemos

evitar sobrepresiones que pudieran

romper tuberías, emisores etc.

Normalmente regulan presiones

entre 0,2 y 8 kg/cm2.

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ELEMENTOS DE CONTROL

• MEDIDORES DE CAUDAL O FLUJO

• Medidores especiales. El medidor de flujo doble consta de dos manómetros que se montan en la parte posterior de un instrumento sencillo, siendo posible para ambos registrar sobre la misma grafica.

• Consiste en un captador de caudal conectado a dos tubos de rango. Su propósito es contrarrestar la poca sensibilidad que presenta un captador de presión diferencial, en la parte baja de la escala de caudal.

• Medidores de flujo de tipo reten . Miden la fuerza con que la corriente fluida choca contra una superficie interpuesta en su camino

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