juntas y curvas de expansion

8/19/2019 Juntas y Curvas de Expansion

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Juntas y Curvas deExpansión

Equipo 6:García Ortiz Jorge Alberto

Malagón Carrillo Roció

Quintana Malaga Heidy

Santiago Ortega Valeria Alejand

Elementos de Diseño


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JUNTAS DE EXPANSIÓN.Las juntas de expansión o compresores de dilatación son estructuras que

permiten desplazamientos entre sus extremos de ductos metálicos (tuberías)sometidos a fuertes diferencias de temperatura y presión disminuyendo así las

vibraciones y ruido.


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MODELOS DE JUNTAS DE EXPANSION. DISEÑADAS SEGCODIGOS: EJMA - ASME

TIPO UNIVERSAL

• Absorbe grandes movimientos laterales en cualquier dirección.

• Elimina la fuerza debida a la presión interna .

• Absorbe las dilataciones térmicas que se presentan entre lasvarillas de control.

CODOS DE PRESION BALANCEADA

• Absorbe movimientos axiales y laterales, restringe las fuerzas deempuje .

• Se requiere un mínimo de guías.


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MODELOS DE JUNTAS DE EXPANSION. DISEÑADAS SEGCODIGOS: EJMA - ASME

PRESION BALANCEADA EN LINEA

• Elimina las fuerzas de empuje debidas a la presión interna .

• Conserva el espacio.

• No requiere cambios de dirección en la tubería.

SIMPLE

• Muy económicas.

• No absorben las fuerzas de empuje, a menos que seinstalen tirantes de tensión y únicamente se presente unmovimiento lateral.


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MODELOS DE JUNTAS DE EXPANSION. DISEÑADAS LOS CODIGOS: EJMA - ASMECARDAN

• Movimiento angular en todos los planos.

• Control total sobre el movimiento del fuelle.

• Elimina las fuerzas de empuje debidas a la presión interna.

• Transmite cargas externas.

• Soporta pesos muertos.

• Previene torsiones en el fuelle.

• No requiere anclajes principales.

• Ciclos de vida máximos en el fuelle.

BISAGRA

• Control total sobre el movimiento del fuelle.

• Elimina las fuerzas de empuje debidas a la presión interna.

• Transmite cargas externas.

• Soporta pesos muertos.

• Previene torsión en el fuelle.

• No requiere anclajes principales.

• Bajas fuerzas en la tubería.

• Ciclos de vida máximos.


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MODELOS DE JUNTAS DE EXDISEÑADAS SEGÚN LOS CODEJMA - ASME

TIPOX

• Movimientos axiales grandes.

• Cubierta y camisa interior integrados.

• Fuelle diseñado para presiones externas.

•

Anillos guía integrados.• No requiere mantenimiento.

• Presiones hasta de 600 PSI.

TIPO X BALANCEADA

• Movimientos axiales grandes.

• Cubierta y camisa interior integradas.

• Fuelle diseñado para presiones externas.

• Anillos guía integrados.

• No requiere mantenimiento.

• Presiones hasta de 600 PSI


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Aplicación de las juntas de expansión.:

En todas aquellas instalaciones industriales que en sus procesos presenten grandes diferencias de temempleen ductos.

• Fundiciones de metal.

• Plantas de secado de alimentos

Aplicables en sistemas de:

• Aire acondicionado.

• Plantas eléctricas.

• Plantas de tratamiento de agua, etc


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Aplicacionesdelasjuntasdeexpansiónmet

• Las juntas de expansión brindan protección y seguridad comovimientos, esfuerzo, corrosión, y en general, en los prodonde se manejen temperaturas y presiones elevadas:

• Procesos Industriales• Plantas Químicas

• Petroquímica

• Obras de Acero

• Sector Marino• Operadores/Armadores

• Construcción Naval

• Construcción de Motor

• Sector Energético• Plantas de Poder

• Sistemas de Turbina de Gas

• Instalaciones de motor Diesel


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Materialesdeconstruccióndelasjuntasde

expansiónmetálicas

•

La selección del tipo de material estará en función principalmla temperatura y el tipo de fluido a conducir.

• Estas aleaciones pueden ser:

a) Acero inoxidable tipo 304

b) Acero inoxidable tipo 304L

c) Acero inoxidable tipo 316

d) Monel

e) Inconel


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Componentes de una junta de expan

1.1. Anillos de refuerzoAnillos están instalados en la raíz de lasondulaciones para fortalecer fuelle,permitiendo presiones de trabajo superiores.

1.2. Anillos equalizadoresSon anillos con perfil tipo Gota otipo T que, además de reforzar elfuelle para resistir altas presionesinternas, limitan el movimentoaxial de compresión, evitando elaplastamiento de lasondulaciones.


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• 2. Guía internaGuías internas se utilizan para reducir los efectos d

fluido en el fuelle, la reducción de la turbulencia, vibraci

Se recomienda El uso de la guía interna cuando el siguientes valores:

• Aire, vapor y otros gases:

– Tuberías de hasta 6” de diámetro: 1,22 m/s por pulgada de – Por encima de 6” de diámetro: 7,6 m/s p

diámetro• Água y otros líquidos:

– Tuberías de hasta 6” de diámetro: 0,61 mdiámetro

– Tuberías por encima de 6” de diámetro: 3

pulgada de diámetro• Cuando se genera un flujo turbulento a una distancia de

diámetro de la tubería, la velocidad de flujo debe multipmediante la aplicación de los criterios anteriores.

• En los fluidos de alta viscosidad, como el alquitrán, por colocación de guías debe analizarse cuidadosamente paacumulación de líquido en las corrugas, dañando de est

funcionamiento de la junta de expansión.


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• 5. Dobladizas

• Las dobladizas se utilizan en las juntas de dilatación parapermitir el movimiento angular

sólo en un plano, y resistir lafuerza de la presión.

• 6. Anillo cardánico

• Son usados los anilloscardánicos en las juntas deexpansión para permitirmovimientos angulares encualquer plano y resistir lafuerza de presión.


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• 7. Uniones pantográficas

• Las uniones pantográficas se utilizan en las juntas dedilatación universales para distribuir el movimiento deigual forma entre los dos fuelles. En juntas que

presentan aislamiento térmico interno enrefractario concreto, las uniones pantográficas tienenla función de impedir el aplastamiento de los fuellesinferiores, cuando la junta está instalada en direcciónvertical o inclinada y aplicar el respaldo tubointermedio. Las uniones pantográficas no sonproyectadas para absorver fuerza de presión.

• 8. Protección

• Coberturas sobre el fuelle pueden ser usadas paraprotegerlo de daños causados por agentes externos,

como: impacto de objetos y daños de manipulación.


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• 9. Aislamiento Térmico• Cuando la temperatura del fluido excede el

máximo recomendado para el material del fuelle,se debe usar el aislamiento térmico entre el fuelley la guía interna.

• 10. Conexiones para drenajes• Las conexiones a los desagües se usan en la parte

inferior de las ondulaciones para drenar fuelle,impidiendo la acumulación de condensado.

• 11. Conexiones con purga• La inyección de fluido, típicamente vapor, se utiliza

para limpiar la cavidad entre el fuelle y la guíainterior, por ejemplo en el caso de fluidos muyviscosos o donde el objetivo es impedir la entradade materiales en partículas. Ejemplo: catalizadoresen juntas de UFCC’s.


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Partes de junta de arco tipo es

Especificaciones para juntas de expansión arco estándar: Es el tipo de junta de expansión mas común, usada para cob b ib i id l i l d á d fl id ll L b i d f b i d h l


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absorber vibraciones, ruido en el espacio mas corto, el arco puede ser estándar, fluido relleno, Las brindas se fabrican de hulenormal DIN


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• Para un desempeño adecuado y seguro de una junta de expansión, es esenciatrata de un producto altamente especializado que requiere un cuidado espec


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trata de un producto altamente especializado que requiere un cuidado especinstalación y operación. La mayoría de las aplicaciones de juntas de dilatacióndeterminar cuál es el tipo, materiales y otros componentes, es necesario quecuidadoso del sistema. A continuación se enumeran las principales variables qconsideradas en el diseño de una junta de dilatación.

• 1. Dimensiones

El diámetro de las dimensiones de la tubería y la longitud total de la indiseño, limitando su presión de trabajo y la capacidad de absorber ciertos

• 2. Tipo de fluído

Los productos que están en contacto con la junta de dilatación deben sAlgunos productos pueden causar erosión o corrosión del material de lase vacía periódicamente, el líquido de lavado también debe especificarse

• 3. Presión

La presión es una de las variables más importantes en el diseño de unaexpansión. Las presiones de prueba máximos, mínimos y deben ser consposibilidad de presión transitoria, sus consecuencias deben ser evaluado

• 4. Temperatura

La temperatura de funcionamiento afecta a las tensiones admisibles devida útil y la especificación del tipo de material. La definición correcta de limportante, ya que los valores muy altos pueden requerir materiales especpueden causar una falla prematura en la junta.

• 5. Movimientos


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5. Movimientos

La determinación de los movimientos para ser absesencial para la especificación correcta de una junta dEllos deben comprobarse además de los movimientérmico, las otras fuentes, tales como vibraciones y desalMovimientos absorbidos por una junta de expansión p

Compresión Axial Extensión Axial Lateral

Flexión Angular Torsión*

* El movimiento dealta tensión en el c

debe ser evitado. L

expansión sometid

torsión deben ser d

específicamente pa


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• 6. Fuerzas

• Estructuras, anclajes y soportes de las tuberías, conducdonde se instalan las juntas de dilatación deben soportlas fuerzas normales en sistemas de este tipo, dos fuerz

adicionales derivados de las juntas de dilatación:• 6.1. Fuerza de resorte

• Es la fuerza requerida para desviar una junta de expansión. E junta de dilatación se comportan como si fueran un resorte, deben estar diseñados para soportar esta fuerza. La magnitudel resorte (Figura 6) se determina multiplicando el valor de

resorte por el movimiento absorvido. As constantes de mola lateral e angular. Las constantes elásticas son axiales, lateralePor ejemplo, si una junta de tubería de un diámetro nominal tiene un resorte axial constante 13 kgf / mm y la absorción dmovimiento de compresión axial de 25 mm, se puede calcularesorte:


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• 6.2. Fuerza de presión

• La fuerza de presión es una condición creada por la instalación de un eflexible, la junta de expansión, en una tubería rígida presurizada. Es unla presión del sistema, el diámetro del fuelle y la altura de la corruga. L(abajo) muestra el efecto de la presión de fuelle: presiones positivas tie

extender el fuelle y negativas a comprimir. La amplitud de la fuerza de ser muy alta, superando todas las demás fuerzas combinadas. Calcularde la fuerza de presión multiplicando el área efectiva del fuelle por la psistema. El área efectiva es una función del diámetro medio de los fueldetermina por la altura de la corruga. El diámetro medio es normalmenel diámetro de la tubería.

Ejemplos de aplicación


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Ejemplos de aplicación


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Curvas de expansión


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Curvas de expansión

• La flexibilidad en tuberías se provee por muchos caminos diferentes; las desplazamientos necesarios para desplazar un tubo de un punto a otro smismos algo de flexibilidad; esta flexibilidad puede o no ser suficiente dcada caso individual. Se puede proveer flexibilidad adicional agregando cexpansión.

• Las curvas permiten los movimientos relativos dentro de la meliminando los esfuerzos axiles a empotradura.

S i t l t b í é li dil t ió


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• Se instalan en tuberías en que se prevé una amplia dilatación ocontracción. Se sitúan a intervalos adecuados a lo largo de todConsisten en secciones en U o secciones corrugadas tanto en atemperaturas como en altas presiones.

•Aun así las tuberías sujetas a dilatación y contracción deben esteniendo permitidos movimientos axiales y radiales, evitando pexcesivamente rígidos, especialmente en mamparos.

• Las juntas de expansión son mas sofisticadas que las curvas.


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• Por ejemplo en un tubo recto, el esfuerzo puede ser reducidcolocación de una curva según se muestra en la figura 1, o p

junta de expansión como se muestra el la figura 2.

• en la figura 1 es proveer algún tubo perpendicular a la direcexpansión; por este medio primero el tubo se expande ante

trasmitir cualquier carga al anclaje; a mayor longitud de la cpierna menor la fuerza que se creará.

• La curva algunas veces puede tomar considerablemente matiempo que el asequible o económicamente justificable; estespecialmente para tuberías largas de alta temperatura y baen este caso el mejor método es usar una junta de expansió

• Existen varios tipos cuya ejecución depende del ámbito en desenvuelve la tubería el costo previsto el espacio dispon


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desenvuelve la tubería, el costo previsto, el espacio disponcriterio del diseñador. Es posible disponer estas construccioplanos horizontales o verticales; en estos últimos si son invpreveerse la colocación de purgadores.

• Es importantísimo observar que se necesitan como mínimomáximo tres elementos para construirlas.

Cálculo de Dilatación Térmica


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• Dilatación térmica entre dos puntos fijos situados en un trecho rpuede ser fácilmente calculada con ayuda de la Tabla 1. Los factointerpolados para valores intermedios de temperatura.

• ΔL = L { (Ftmáxima) - (Ftmínima)}

• Donde,ΔL = expansión en mmL = comprensión recto a calcular, en metrosFtmáxima= factor para temperatura máximaFtmínima= factor para temperatura mínima

• Ejemplo: Calcular la dilatación de un trecho de tubo recto en ace

con 30 metros de longitud que opera entre la temperatura ambi350 ºC:

• L = 30 mFt máx = 4,36 (columna “A” se refiere al acero al carbono; temperaFt mín = 0,00 (columna “A” se refiere al acero al carbono; temperaΔL = 30 . { (4,36) – (0,00) } = 130,8 mm

Dilatación Térmica de los Materiales de la Tuber


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Tabla 1

• Leyenda:

• A = Aceros carbono, C-Mo e 3Cr-Mo

• D = Acero inoxidable 310 (25Cr - 20Ni)

• G = Inconel 800, 825

• B = Aceros de 5Cr-Mo a 9Cr-Mo

• E = Cobre

• H = Inconel 600, 625 e 691

• C = Aceros inoxidables austeníticos (18Cr -

• F = Níquel 200

• I = Aluminio


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Bibliografía

• http://www.atmosferis.com/tubos-juntas-y-uniones-en-los-

del-buque/

• http://www.asumincol.net/expansion_contraccion.htm

• http://www.teadit.com/la/index.php?option=com_content&icle&id=104&Itemid=206
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