Armado de tuberías. FMEC0108

6. Transporte de sólidos

Un caso particular de tuberías que se pueden encontrar en la industria es el de la tubería que se utiliza para el transporte de sólidos.

En la industria cerealista y molinera, el transporte de productos sólidos a lo largo de su tratamiento en las fábricas requiere una estanqueidad elevada, ya que se encuentran gran cantidad de partículas pequeñas en la materia prima o semielaborada.

6.1. Tubería de caída

Se aprovecha la caída por gravedad de la materia sólida para el transporte entre las máquinas de tratamiento en el proceso normal de limpieza y molienda en las fábricas de harinas de cereales, de modo que con una inclinación adecuada a cada tipo de producto se pueden conseguir transportes sin gasto energético.

Nota

Con la tubería de caída se aprovecha la caída por gravedad de la materia sólida y se pueden conseguir transportes sin gasto energético.

Existe una variedad de piezas en el armado de la tubería de caída, y se pueden resolver las uniones entre ellas por medio de enchufes de pestaña macho-hembra, soldaduras, unión con manguitos o embridados. Siempre dependiendo del grado de estanqueidad y diseño que se proponga.

Algunos de los materiales que se pueden encontrar son:

6.2. Tubería de transporte neumático en aspiración

Los restos ligeros que se producen en el tratamiento de los cereales en las fábricas de harinas se pueden procesar por medio de un transporte conjunto de sólido-aire. Este tipo de transporte se denomina neumático de aspiración y se realiza a través de un ventilador que aspira los restos sólidos ligeros a través de tuberías, utilizando el aire para el transporte.

Recuerde

La tubería de caída y la tubería de transporte neumático en aspiración son tipos de tuberías utilizadas para el transporte de sólidos.

De la misma manera que en la tubería de caída, existe una variedad de piezas en el armado de la tubería de aspiración.

Las uniones entre las piezas se suelen resolver por medio de enchufes de pestaña macho-hembra o manguitos de unión.

Algunos de los materiales que se pueden encontrar son:

7. Resumen

La profesión de mecánico abarca diversas familias, entre las que se encuentra el diseño, armado y montaje de tubería industrial.

En este capítulo se realiza un repaso general de los conceptos fundamentales y las instalaciones que utilizan esta tecnología, describiendo los pasos genéricos de los distintos tipos de armados que se utilizan en la actualidad, junto con las técnicas y accesorios que se emplean en los armados desmontables y fijos realizados por soldadura.

En el atornillado, el conocimiento de los fundamentos de los elementos roscados y su representación en los planos, junto con los sistemas de unión roscada que se utilizan, servirán para la correcta interpretación de la documentación y realización del armado de las tuberías.

Se clasifican de forma genérica las técnicas de soldadura que se utilizan en las uniones de tubos y en la conveniente preparación de las superficies a unir, analizando los posibles defectos y sistemas empleados en el armado.

El conocimiento de las herramientas básicas, junto con los accesorios de que constan las instalaciones, hace ver de manera clara el funcionamiento de cada elemento dentro del conjunto, para conseguir una buena cultura mecánica en la terminología que se emplea.

El conocimiento de la designación de los elementos de unión normalizada hará que el profesional se maneje mejor en el mundo de la mecánica, al poder realizar operaciones con la terminología adecuada en cada momento.

El último campo de estudio en el armado incluye el conocimiento general de las tuberías de transporte de sólidos, realizado por el propio peso de estos o mediante un fluido como el aire que se desplaza con partículas sólidas ligeras.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

1. La definición habitual de los tubos en la industria viene determinada por:

1 El espesor, la longitud y el material.

2 El diámetro exterior, el espesor y el material.

3 El diámetro interior, el material y la longitud.

4 El material, el espesor y el diámetro medio.

2. Los extremos de los tubos y válvulas pueden ser...

1 ... embridados, roscados y taladrados.

2 ... planos, rectificados y con rosca.

3 ... achaflanados, roscados y biselados.

4 ... roscados, planos y biselados.

3. El paso “p” en la rosca de una entrada es:

1 La medida nominal del diámetro de la rosca.

2 La distancia entre dos filetes consecutivos.

3 La longitud del filete de la rosca.

4 La tolerancia máxima de la rosca.

4. Relacione los tipos de encaramientos de bridas con los tipos de juntas que se utilizan.

1 De cara plana.

2 De cara con resalte.

3 De cara para junta interna.

4 Para tubo rebordeado.

5 Macho-hembra sencillo roscado.

1 Junta de anillo.

2 Sin junta.

3 Junta tórica.

4 Junta con taladros.

5 Junta de corona.

5. Complete:

Para realizar el atornillado o _______________ del elemento de unión se debe colocar la ______ de la herramienta en la cabeza del elemento roscado, realizando el _______ de la llave __________ del tornillo o tuerca.

6. El revestimiento del electrodo en la soldadura eléctrica por arco sirve para...

1 ... realizar con más facilidad la linealidad de la soldadura.

2 ... evitar que las piezas de acero que se están uniendo se oxiden.

3 ... facilitar el salto de los electrones y poder realizar la aportación de material.

4 ... que sea más fácil separar las piezas si las soldaduras están mal realizadas.

7. En los tubos con pestaña, se utiliza un elemento llamado valona que...

1 ... ajusta la pestaña a la brida de manera firme.

2 ... alarga el tubo para facilitar su montaje atornillado.

3 ... se utiliza como tope para que la brida ciega no se caiga.

4 ... hace de pieza intermedia para la unión soldada al tubo.

8. Indique de las siguientes afirmaciones, cuál es verdadera o falsa.

1 La rosca de tubo es un tipo particular de las roscas Métricas, de paso fino.VerdaderaFalsa

2 La llave inglesa posee un tornillo con fin que permite la abertura y cierre de la boca, adaptándose a todos los calibres.VerdaderaFalsa

3 La conveniente fuerza con la que las uniones de elementos roscados están realizadas se debe comprobar con la llave dinamométrica.VerdaderaFalsa

4 La soldadura consiste en calentar las piezas a unir hasta el punto en que los componentes se hacen uno.VerdaderaFalsa

5 La válvula reguladora de diafragma posee una pieza metálica que regula el paso del fluido o cerrando totalmente el paso.VerdaderaFalsa

6 La norma DIN 2559 es la obligada a seguir para preparar las chapas a soldar.VerdaderaFalsa

7 El gancho de suspensión está construido de pletina doblada y taladrada, y se fija al soporte, pared o techo, para soportar la tubería.VerdaderaFalsa

9. Realice un cuadro en el que se clasifiquen los tipos de accesorios válvulas, dependiendo del trabajo que realizan en las instalaciones.

10. La unión de tornillo de cabeza hexagonal con vástago roscado, arandela Grower y tuerca de cabeza hexagonal corresponde a las normas...

1 ... DIN-934, DIN-135, DIN-930.

2 ... DIN-925, DIN-127, DIN-935.

3 ... DIN-933, DIN-127, DIN-934.

4 ... DIN-933, DIN-125, DIN-936.

Capítulo 2

Soldadura de tuberías

1. Introducción

La soldadura es un método muy útil en las labores de metalurgia, ya que con ella se pueden realizar trabajos de unión entre todo tipo de formas metálicas, ya sean planas o tubulares.

La energía eléctrica posee unas características especiales que se pueden utilizar para las aplicaciones industriales, entre las que se encuentra la soldadura, proporcionando el calor necesario para la fusión de las piezas y el aporte de material en las uniones, gracias a la variación de la intensidad de la corriente.

En los procesos de soldeo, la preparación de las juntas de unión, las posiciones de las piezas y la situación de la estructura son puntos a tener muy en cuenta en la elección de la forma, materiales consumibles y posición del operario que realiza las soldaduras.

En la realización de los cordones, el calentamiento de las zonas a unir produce dilataciones y contracciones en los enfriamientos que pueden ser muy perjudiciales, provocando defectos en las uniones debido también a una mala elección de los consumibles y aplicación práctica en los trabajos.

Existen diferentes métodos de soldeo que van desde los clásicos, mediante arco eléctrico con revestimiento, y soplete oxiacetilénico, hasta los más modernos semiautomáticos, de electrodos con protección gaseosa y realizados mediante resistencia eléctrica por fusión de las piezas. Conocer las diferencias entre todos los tipos se considera esencial para saber elegir el método que más se adapte al trabajo a realizar.

El conveniente mantenimiento de los equipos, la seguridad estructural y del personal que opera en los métodos de soldeo es muy importante para evitar los indeseables accidentes laborales que se pueden producir en los trabajos de soldadura.

2. Conocimientos básicos de electricidad y su aplicación a la soldadura

En la soldadura eléctrica por arco, se aplican las características físicas del circuito eléctrico, en las que los conceptos de intensidad, voltaje y transformación de estos tienen una influencia determinante.

El circuito eléctrico relaciona, por la Ley de Ohm, la tensión o diferencia de potencial (medido en voltios), la intensidad de la corriente (medida en amperios) y la resistencia (medida en Ohmios). El análisis se realiza sobre la

Nota

En concreto, la Ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes.

corriente continua (C.C.), en la que circulan los electrones de un extremo a otro del generador, consumiendo energía por la resistencia del filamento de la bombilla cuando el circuito está cerrado por el interruptor.

Con el transformador, se pueden variar los valores de tensión e intensidad, consiguiéndose en el devanado del secundario una reducción de la tensión y un aumento de la intensidad, debido a la influencia del núcleo ferromagnético y a la variación del número de espiras que lo envuelven (N1→N2). Se pueden realizar estas variaciones en la corriente alterna (C.A.), en la que circulan los electrones de un extremo a otro del generador, cambiando su polaridad de manera instantánea cuando el circuito está cerrado.

Con el aumento de la intensidad, y siguiendo el “Efecto Joule”, se consigue una gran cantidad de energía en forma de calor que hace fundir las zonas a soldar, los materiales de aportación y el electrodo.

El calor generado (Q) está en función del cuadrado de la Intensidad eléctrica (I), la resistencia del circuito cerrado (R) y el tiempo durante el cual el circuito está cerrado (t), moviéndose los electrones e- a través de él.

Sabía que...

La corriente eléctrica que suministra energía a nuestros hogares está originada por electrones en movimiento.

De esta forma, acercando el electrodo al material metálico, los electrones “saltan” haciendo que el circuito se cierre. Si el arco es muy cercano, se producirá una gran cantidad de calor que hará que se fundan las piezas; y si es demasiado lejano, el circuito no se cerrará y no se producirá el calor que funde las piezas y el electrodo.

3. Soldabilidad de los aceros al carbono

El acero es una aleación de hierro y carbono en una proporción determinada que sirve para clasificarlos y para determinar las distintas propiedades que se pueden presentar.

Nota

Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza, lo que favorece su producción a gran escala.

De esta forma podemos conseguir, con la variación del contenido de carbono, aceros fácilmente soldables (bajo % C), o aceros inoxidables (alto % C) en los que la soldadura presenta mayores dificultades de realización con las técnicas comúnmente utilizadas.

3.1. Clasificación de los aceros

Los aceros se clasifican en dos grupos, aceros al carbono y aceros aleados, siempre dependiendo del contenido de carbono que tengan en su composición.

Aceros al carbono

Contienen casi totalmente dos componentes mayoritarios como son el hierro y el carbono, con muy bajos % de otros elementos como silicio, azufre, manganeso y fósforo:

1 Aceros de bajo carbono (dulces) → Entre 0,05 y 0,30%

2 Aceros de mediano carbono → Entre 0,30 y 0,45%

3 Aceros de alto carbono → Entre 0,45 y 0,90%

4 Aceros de herramientas → Entre 0,90 y 1,50%

Aceros aleados

Contienen, además de los anteriores componentes (Fe, C, Si, S, Mn, P), otros que mejoran y proporcionan características peculiares para las aplicaciones que se necesiten. Se clasifican en relación al % total de elementos distintos del hierro que contienen:

1 Aceros de baja aleación → Máximo 10% de elementos de aleación.

2 Aceros de alta aleación → Más del 10% de elementos de aleación. Se consiguen aceros inoxidables elevando el contenido hasta un 25% de cromo.

La designación numérica AISI (American Iron and Steel Institute) se realiza según el % de carbono y otros elementos que se encuentran en la aleación con hierro para obtener el acero.

Recuerde

Dependiendo del contenido de carbono que tengan en su composición, los aceros se clasifican en dos grupos: aceros al carbono y aceros aleados.

Los aceros con alto contenido en carbono tienden a endurecerse en gran medida en la zona de la soldadura, ya que después de realizarse la unión y enfriarse de manera súbita pueden llegar a fracturarse. Se solucionan estos problemas si se realiza un calentamiento previo y posterior de las zonas a unir y unidas por soldadura.

Los aceros con mediano y alto contenido en carbono son los más utilizados en la industria (fabricación de ejes y árboles, chavetas de transmisión, piñones-ruedas dentadas y grupos de engranajes), los que poseen entre 0,30 y 0,90% en la aleación. Como se dijo anteriormente, a un % más alto en elementos de aleación, más problemas de soldabilidad, aumentando de igual forma su capacidad de templado.

3.2. Actividades en la realización de las soldaduras

Habrá que efectuar sobre estos aceros unas actividades en la realización de las soldaduras, que incluyen un precalentamiento y un poscalentamiento para conseguir que el material elimine su acritud debido a los cambios de temperatura local en las zonas a soldar.

Precalentamiento

Consiste en llevar las piezas a una temperatura que facilite en gran medida la ejecución de los cordones de soldadura, evitando las diferencias de temperatura al iniciar, al realizar y al finalizar los trabajos. Así se evitará la absorción de calor de zonas distintas de las soldadas.

Importante

El precalentamiento se realizará en los alrededores de las zonas a soldar, aproximadamente en 10 milímetros a los lados.

Poscalentamiento

Consiste en calentar a temperaturas de aproximadamente 650 °C (siempre dependiendo del espesor de la chapa o pieza) las zonas soldadas para conseguir un afino del grano y un alivio de tensiones que se producen por las diferencias bruscas de temperatura al terminar las uniones.

Con la realización de estas actividades se consiguen en estos aceros una mayor seguridad para que no se produzcan durezas elevadas con las consiguientes fisuras, pudiéndose emplear métodos de enfriamiento lento que incluyen la cubrición de las zonas con cal o arena.

En los procesos generales de soldeo, la limpieza y preparación de las zonas donde se debe rellenar de soldadura, su conveniente fijación para evitar movimientos y la posterior limpieza de la escoria que pudiera aparecer son fases que siempre hay que seguir para obtener un buen cordón.

Las partes fundamentales a conocer en los cordones de soldadura son:

En climas fríos la chapa debe ponerse a temperaturas de 25 a 30 °C, lo cual no es considerado precalentamiento, pero en las chapas que tienen un espesor mayor de 25 mm o juntas rígidas sí lo requieren.

Consejo

Cuando la temperatura ambiente esté situada por debajo de 0 °C, todas las chapas o piezas han de ser calentadas aproximadamente hasta los 75 °C.

Aplicación práctica

Ante una rotura en la tubería de fontanería debido a una sobrepresión en la red, se debe efectuar el arreglo de la misma en la unión soldada que se ha roto.

A continuación, describa las operaciones que se han de realizar, completando la explicación mediante sencillos croquis para una mayor comprensión.

SOLUCIÓN

Se deben seguir ordenadamente los siguientes pasos:

1 Antes de empezar el trabajo se deben limar, lijar y limpiar las uniones. Se conseguirá una mejor calidad final.

2 Entre las piezas que se ensamblen, debe existir un pequeño intersticio para que el material de aporte entre en la junta. Se aplica con una brocha la pasta especial de soldadura blanda, que ayudará en la unión.

3 Se realiza el montaje de las piezas y el calentamiento de las zonas de unión con el soplete de llama hasta una temperatura que varía de 90 a 400 °C dependiendo del material de la tubería (acero o cobre). Comprobar que se tiene la temperatura, fundiendo un poco de material de aportación.

4 Acercar el material de aporte a las juntas, en este caso hilo de estaño enrollado en carrete, cubriendo los intersticios o juntas, repartiéndolo a todo alrededor del tubo.

5 Realizar la limpieza del exceso de soldadura mediante un trapo seco y sin tocar con las manos hasta que se enfríen totalmente las piezas.

6 Si se estima que pueden aparecer oxidaciones, aplicar una protección de pintura una vez terminada totalmente la soldadura blanda.

7 Comprobar que la unión está bien realizada, probando que no sale agua por la junta soldada que se ha terminado.