Capítulo 8: Instalaciones de Fluidos.

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Capítulo 8: INSTALACIONES DE FLUIDOS. 8.1. INTRODUCCIÓN. Fluidos para alimentación de máquinas. Para economizar tuberías se hacen las instalaciones a presión, pero ello exige válvulas, bridas, etc. Más caras para evitar fugas. Por ello se adopta una presión media que es de 7 a 14 Kg/cm2 para el agua y de 2 a 5 Kg/cm2 para el fuel. Fluidos de fuerza o accionamiento. Transmiten potencia por lo que para conseguirlo en condiciones económicas han de trabajar a grandes presiones: Aceite 50 – 200 Kg/cm2. Agua 25 – 100 Kg/cm2. Aire 7 Kg/cm2. Son precisas válvulas, bridas, juntas, etc., de gran precisión y calidad. Algunos ejemplos de aplicación son las prensas hidráulicas, el accionamiento de grúas, y el accionamiento de máquinas herramientas. Elementos de las instalaciones de fluidos. Una vez establecidas la presión y temperatura del fluido, hay que elegir los diversos aparatos que son: tubos, bridas, racores y fittings, válvulas que se emplean en todas las instalaciones y las bombas, aparatos de medida, etc., que son específicos de cada instalación. Tubos. Suelen ser de acero estirado sin soldadura y se designan por el diámetro de su orificio. También pueden ser de hierro dulce forjado, cobre, latón, polivinilo, hormigón armado, fibrocemento, etc. Los alemanes, ND = nominal durchmesser. Los americanos, diámetro interior en pulgadas. En España, DN = diámetro nominal. Los tubos suelen ser de 4 a 12 m. de largo. Las tuberías y sus símbolos están normalizados por las normas UNE 19001 al 19010 y por DIN 2448. Los tubos se acoplan para formar tuberías, en instalaciones fijas o desmontables. Las tuberías fijas se ensamblan, casi exclusivamente, por soldadura. Las uniones desmontables que más se emplean son: uniones por bridas, fittings, racores o uniones roscadas.

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Bridas, Fittings, Racores. Son elementos de unión de los tubos. Para diámetros de 50 y más se emplean siempre bridas y para diámetros menores fittings o bridas. Los fittings son codos, tes, cruces, etc. Tanto las bridas como los fittings se suelen soldar o roscar a los tubos. Los racores se emplean para tuberías delgadas y presiones elevadas. Diámetros menores de ½ “ pueden unirse al tubo sin rosca ni soldadura. BRIDAS Se usan para presiones de 1 a 320 Kg/cm2 en toda clase de industrias químicas y petroquímicas. Aunque hay muchos tipos, para su montaje se suelda o rosca una brida a cada tubo, luego se intercala una junta entre ambas y se atornillan las dos bridas.

Figura 8.1.- Unión de tubos con bridas. En la primera figura las bridas con cuello están soldadas al tubo, con un pequeño chaflán para el cordón de soldadura, y en la segunda las bridas están roscadas al tubo. Para poder hacer intercambiables los aparatos o instalaciones de procedencia alemana (DIN) y los de procedencia norteamericana (ANSI) se ha normalizado por ISO un tubo y unas bridas que permiten esta intercambiabilidad.

Figura 8.2.- Tubo de intercambio ISO.

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FITTINGS Se usan para presiones de 1 a 20 Kg/cm2 en instalaciones de gas, agua, etc.. El fitting se suelda o se rosca a los tubos a unir, como aparecen en la figura siguiente.

Figura 8.3.- Unión de tubos con fittings. RACORES Se unen los dos tubos mediante una serie de tuercas de formas especiales. EI conjunto de tuercas, juntas, manguitos, etc. se llama racor. Hay muchos tipos y algunos de ellos patentados. El primero que se muestra es el conocido como Tuerca de unión, es un racor que se puede también clasificar como Fitting por su baja presión de hasta 14 Kg/cm2 . Se usa en calefacción y fontanería.

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Figura 8.4.- Unión de tubos con racor de Tuerca de unión. Los dos tubos van roscados y son de 1/4 a 1/8 de diferencia de diámetro. El siguiente racor, conocido como Metala, se usa en circuitos neumáticos e hidráulicos de las máquinas herramienta y se fabrica en dos tipos: Presión hasta 100 Kg/cm2 para tubos de 4 a 10 mm. de diámetro. Presión hasta 250 Kg/cm2 para tubos de 6 a 18 mm. de diámetro.

Figura 8.5.- Unión de tubos con racor tipo Metala. Los tubos no llevan rosca ni se sueldan. El anillo de cierre suele ser de material blando que se aprieta al tubo y se hace junta en el cono. El último racor presentado se usa para presión de 250 a 500 Kg/cm2, en la unión de tubos de inyección de motores diesel, y diámetros de tubo 6 a 10 mm.

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Figura 8.6.- Racor para tubos de inyección en motores diesel. Tanto en bridas como en Fitting los tubos van o lisos con chaflán o sino roscados. En los racores van lisos y sin chaflán. !Nunca se roscan los tubos por el interior! Válvulas Hay innumerables tipos pero los más empleados son: De bola De compuerta De asiento De retención etc. Las bombas y aparatos de medida son específicos de cada instalación y no podemos describirlos en este resumen. No debe olvidarse en la especificación de cada elemento el material, que depende del fluido y de su temperatura. La elevada temperatura hace que los elementos como tubos, válvulas, bridas, etc. se usen a presiones menores que las nominales. Todo esto se ve en los catálogos de los elementos. Presión Material 20º C 200º C 250º C 300º C Nominal 25 Carbono 25 25 18 - 25 16 - 25 15Mo3 Por ejemplo una brida de acero al carbono 15 Mo3, que a temperatura normal (20º C) puede soportar una presión nominal de 25 Kg/cm2 si la sometemos a 250º C sólo resiste 18 Kg/cm2 y si se quiere mantener la presión habría que ir a material aleado.

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8.2. NORMALIZACIÓN EN INSTALACIONES DE FLUIDOS. Todos los aparatos que se emplean en las instalaciones de fluidos se representan por símbolos normalizados. DIN Válvulas y accesorios DIN 2429 Curvas, derivaciones, codos DIN 2430 Bridas diversas DIN 2631 a 2636 Tubos DIN 2410,2401,2402 Colores de tuberías DIN 2403 UNE Comisión técnica 19 se encarga de normalizar las medidas de "tubos, bridas, válvulas y accesorios" Para su dibujo tenemos: UNE 1062 Signos convencionales para tuberías UNE 1063 Colores de tuberías en dibujos e instalaciones ISO Comisión nº 5 se ocupa de tuberías y fittings. ISO/R 1219- 1270 Representación simbólica de aparatos hidroneumáticos y neumáticos. ANSI (Normas americanas) Muy importantes en industria Química y Petroquímica. . Comisión B 16 "Pipe Flanges and Fittings" Diagramas hidráulicos ANSI-Y 14.17 Símbolos gráficos ANSI-Y 32.10,32.11,32.2.3,32.2.4 Para instalaciones de plantas químicas existen además los símbolos de los aparatos químicos normalizados por: DIN, ANSI-Y32-11. En la redacción de Proyectos oficiales hay que tener en cuenta además de las normas citadas, los reglamentos. Citemos algunos: NTE- IGL/1973 - Instalación de gases licuados Orden del 29-III-73 - Instalación de gases en edificios NTE- IDG/1973 - Instalación de depósitos de gas Decreto del 16-VIII-69 - Reglamento de recipientes a presión. 8.3. REPRESENTACIÓN DE INSTALACIONES DE FLUIDOS. Las instalaciones para Fluidos se representan en planta mediante esquemas en los que entran los símbolos correspondientes. En general se hacen los planos siguientes : 1.- Esquema de conjunto Se dibuja en planta, sin escala, con símbolos muy simplificados que dan idea general del proceso, en empresas químicas, o del esquema total de la instalación en instalaciones.

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Para instalaciones complejas se usan dibujos isométricos como veremos.

Figura 8.7.- Esquema de un tramo de tubería. Los símbolos están normalizados (DIN 2429 y DIN 2430), y se muestra un extracto a continuación.

Figura 8.7.- Símbolos para tuberías. Se pueden marcar las diversas secciones con letras y números, pero lo más corriente es designarlos en el mismo dibujo con sus nombres específicos. Depósito 1 Bomba A

Depósito 2 Bomba B

Depósito 3 Bomba 3

En general los aparatos se designan con letras y los tubos por números. Cada tubo lleva un número que indica su diámetro interior con el símbolo de diámetro.

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Estos esquemas no dan idea de la disposición de los aparatos en el espacio y para ello, en caso necesario, se acompañan de dibujos en perspectiva isométrica que de un golpe de vista indican la disposición general. Esta disposición está normalizada por la DIN 5 y hay que hacer las siguientes observaciones: 1) El sentido positivo de Z es en el que se movería un tornillo normal a derechas que girara del eje X al Y, ver Bild 5 de la figura 8.8. 2) Para señalar los tramos que no sean isométricos se emplean rayados, rayándose dos planos isométricos que converjan en el tramo citado, siendo uno de ellos siempre el XY, ver Bild 6 y 7 de la figura 8.8. Si este rayado no fuera conveniente, como indica la norma ISO 6412, puede omitirse; pero en ese caso el rectángulo o el prisma rectangular del que la tubería es la diagonal, debe mostrarse en línea continua fina.

Para estos dibujos se emplea papel pautado DIN 2428 y la lista de piezas especial también DIN 2428. 3) Se representan también en isométrico los diversos elementos en forma de símbolos, orientándolos en la dirección correcta, como se muestra a continuación y en la figura 8.9.

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Figura 8.8.- Disposición de tuberías según la norma DIN 5.

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Figura 8.9.- Plano de conjunto en isométrico. Autor: José Mª Altemir.

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Acotación. Los dibujos en el esquema de conjunto deben acotarse de acuerdo con la Norma ISO 129. Tanto en planta, como en isométrico, el diámetro exterior y el espesor de la pared de las tuberías pueden indicarse de acuerdo con la Norma ISO 5261, también pueden indicarse utilizando la designación corta de diámetro nominal DN.

Las tuberías curvas deberían ser generalmente acotadas desde el eje central de las instalaciones, si fuera necesario especificar la dimensión desde fuera o dentro de la protección o superficie externa de la tubería, la acotación puede especificarse mediante flechas señalando a trazos cortos finos paralelos a las líneas de cota.

Los radios y ángulos de curvas pueden indicarse como muestra la figura, los ángulos de 90º no deben indicarse.

Los niveles se refieren generalmente al centro de la tubería, el sentido de inclinación debe indicarse por un triángulo rectángulo sobre la línea de flujo, señalando desde el nivel más alto hacia el más bajo.

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Si fuera necesario por razones de fabricación y/o técnicas indicar una doble acotación, una de las cotas debe indicarse entre paréntesis.

Si fuera absolutamente necesario indicar que una tubería tiene que pasar por detrás de otra, la línea de flujo que representa la tubería oculta debe interrumpirse, y la anchura de cada interrupción no debe ser menor de cinco veces la anchura de la línea continua.

En las piezas de transición, las dimensiones nominales deben indicarse por encima de los símbolos gráficos.

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Los soportes y colgadores deben representarse por sus símbolos apropiados de acuerdo con las figuras siguientes, donde aparece el general, el fijo, el guiado y el deslizante.

Si la instalación necesitara aparatos adjuntos, tales como tanques, maquinaria, que no pertenezcan a la propia instalación de tuberías, pueden representarse por sus contornos empleando líneas fina de trazos y doble punto.

Como indica la Norma ISO 4067-1, la dirección del flujo debe indicarse mediante una flecha sobre la línea de flujo o cercana al símbolo gráfico que representa una válvula.

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2.- Planos de instalación Se dibujan a escala y referidas a la obra civil o máquina a la que éstas afectan.

Figura 8.10.- Soplante de gasógeno con su instalación de tuberías.

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Los aparatos que componen la instalación son: a) Soplante de gas bruto. e) Regulador de presión para el vapor. b) Soplante de gas auxiliar. f ) Regulador de presión para el gas. c) Válvula de retención. g) Regulador de mariposa. d) Reg. de pres. para el gas aux. h) Regulador de presión para el oxígeno. i) Condensador, paso nominal 25. Las tuberías de la instalación son para: 1) Gas de gasógeno; paso nominal 300. 2) Gas de gasógeno, p. n. 300. 3) Gas auxiliar, p. n. 100 4) Gas auxiliar, p. n. 100. 5) Desvío, p. n. 100. 6) Vapor vivo, p. n. 100. 7) Vapor vivo, p. n. 32.

8) Vapor vivo, p. n. 65. 9) Desvío, p. n. 100. 10) Vapor vivo, p. n. 200 11) Oxígeno, p. n. 125. 12) Desvío, p. n. 125. 13) Retorno gas auxiliar, p. n. 100. 14) Vapor condensado, p. n. 25.

Para facilitar la claridad de la interrelación entre la instalación y la obra civil, se puede representar en isométrico, como aparece en la figura siguiente.

Figura 8.11.- Soplante de gasógeno en perspectiva isométrica.

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Se dan las necesarias vistas y cortes. Estos planos sirven para presupuestos y para construcción. Se hacen por secciones, o por lo menos por locales, o naves. Las instalaciones de tuberías se pueden referir a: Circuitos de máquinas. Se dibuja el plano de instalación en la sección o vistas de la propia máquina. Ejemplos: Prensas hidráulicas, Máquinas-Herramientas de accionamiento hidráulico, sistemas de engrase a presión, etc. Instalaciones de fluidos para alimentación en fábricas o naves. Se dibujan los planos de instalación sobre la planta o alzados de las naves. Instalaciones en plantas de proceso. Se refiere al dibujo de la instalación de la planta respecto a las naves, si va dentro, o respecto a las estructuras portantes de acero u hormigón si van a la intemperie. En todos los casos se pueden acompañar los dibujos de instalación, con esquemas en planta o isométricos de la parte de instalación correspondiente. En los dibujos y, sobre todo, en las instalaciones se pintan los tubos de los colores siguientes según la norma UNE 1063. Agua Verde Oscuro Vapor Rojo Fuerte Aire Azul Moderado Gas alumbrado Amarillo Vivo Gases y líquidos químicos Gris Medio Aceites y combustibles. Pardo Moderado Productos varios Negro Sistemas contra incendios Rojo Vivo Peligro Bandas amarillo y negro Según la importancia y la clase de instalación se pintarán las tuberías del color básico, a juicio del usuario, de una de las formas siguientes: a) en toda su longitud. b) en una cierta longitud. c) En una banda longitudinal. Cuando la pintura no corresponda a toda la longitud del tubo, se pintarán siempre en las proximidades de las válvulas, empalmes, juntas, uniones y los aparatos de servicio que forman parte de la instalación. La señal de peligro (amarillo anaranjado con bordes negros) deberá pintarse siempre sobre toda la circunferencia de la tubería. En instalaciones industriales de importancia, y sobre todo en los casos en que sea imprescindible una mayor caracterización de los fluidos circulantes por las distintas tuberías, a los colores básicos se les agregará el nombre o símbolo químico del fluido, la presión, la temperatura y el sentido de la corriente. Autor: José Mª Altemir.

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Como complemento a los conceptos del apartado, se puede ver las normas UNE 1O62 (Signos convencionales para tuberías), y UNE 1O63 (Colores de las tuberías en los Dibujos de instalaciones).

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