MAQUINAS TERMICAS LABORATORIO N° 1 Dilatación de tuberías
Alumnos:
Nota
Víctor Gonzalo Pérez Fernández Ritberth Pacheco Ordoñez Eduardo Mendoza Ito Grupo Ciclo Fecha de entrega
“B”
C3
“V”
09/04/2013
Prof. Cesar Vera
Mantenimiento de maquinaria de planta PFR
Nro. DD-106
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Tema :
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Dilatación de Tuberías Nota:
Mantenimiento de Maquinaria de Planta – PFR
Fecha: 09/04/2013
Grupo
B
Lab. Nº
2
ATS DEL LABORATORIO Objetivos del ATS: Evitar riesgos en la ejecución del laboratorio Grupo – Integrantes: 1. Gonzalo Pérez Fernández 2. Ritberth Pacheco Ordoñez 3. Eduardo Mendoza Ito
Pasos básicos del trabajo a realizar
Riesgo presente en cada paso
Control del riesgo
Leer el procedimiento del laboratorio de dilatación de tuberías.
No entender el procedimiento ni el objetivo del laboratorio y realizar una experiencia incorrecta.
Leer con atención el procedimiento y preguntar las dudas al profesor.
Solicitud de materiales y equipos para realizar la experiencia: Flexometro, Reloj comparador, limas, alicate, vernier.
Solicitar material inadecuado o en mal estado, que impida realizar la tarea, falta de material para realizar la experiencia.
Verificar el correcto funcionamiento de los equipos y herramientas en el momento de recibirlos de almacén.
Tome las medidas del sistema de tuberías para realizar los cálculos necesarios.
Tomar mediciones incorrectas.
Utilizar correctamente los equipos de medición: flexometro y vernier.
Colocar los relojes comparadores para medir el incremento de longitud como consecuencia del incremento de temperatura. Abrir las llaves de paso para que el vapor empiece por el sistema de tuberías. Tomar nota de las temperaturas finales y de las variaciones de longitud Enfriar el sistema de tuberías con agua. Dejar las llaves de paso
Colocar mal los relojes comparadores, tomar medidas erróneas y obtener resultados erróneos.
Riesgo de quemadura por entrar en contacto con los tubos que transportan vapor. Tomar resultados incorrectos
Riesgo de quemadura al entrar en contacto con las tuberías.
Colocar de manera correcta los relojes comparadores.
Utilizar los EPP adecuados para las manos, no tocar los tubos que llevan vapor. Prestar atención durante la medición.
No tocar las tuberías directamente con las manos. No acercarse a la zona de salida del vapor.
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abiertas para que salga todo el vapor.
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2
Riesgo de quemadura con el vapor. Verificar el resultado.
Resolver las ecuaciones y el cuestionario. Devolver material y herramientas.
Realizar mal los cálculos. Transportar con cuidado los equipos. Dañar el material durante la devolución, perdida de equipos.
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DILATACION DE TUBERIAS
1. OBJETIVOS DEL LABORATORIO
Determinar la dependencia de la dilatación de tuberías de diferentes diámetros y longitudes.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO Debido a un crecimiento de la temperatura, las tuberías se dilatan, el aumento de su longitud se calcula por: ∆L=L0 K ∆T
Dónde: Lo= longitud inicial ,mm K=coeficiente de dilatación 1/°C AT= Incremento de temperatura ,°C
Si queremos calcular el coeficiente de dilatación
K = ∆L/ L0∆T Este incremento de la longitud de una tubería debe ser controlado ya que de ser mucho, provocaría sobre esfuerzos e incluso el colapso de ellas Con el objetivo de controlare las dilataciones se utilizaran juntas de dilatación de que tienen la función de absorber estas dilataciones
3. Material y equipo a utilizar
Módulo de dilatación de tuberías Tres bases magnéticas Tres relojes comparadores con una aproximación de 0.01mm Un flexometro Un termómetro Un destornillador plano Caldero Una manguera
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4. PROCEDIMIENTO
4.1. influencia de la longitud de la tubería 4.1.1.Coloque los relojes comparadores en la tubería de D.N = ½, entre tramos como se muestra en el esquema :
Figura 1
Instalación de los relojes comparadores
Fuente: Elaboración propia
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4.1.2.Colocar la lectura en “O” en cada uno de los relojes comparadores. Figura 2
Lectura en “O”
Fuente: Elaboración propia 4.1.3.Anote la temperatura inicial del tubo. Figura 3 Toma de temperatura inicial
Fuente: Elaboración propia
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4.1.4.Hacer pasar vapor por la tubería abriendo las válvulas necesarias. Figura 4 Paso de vapor por las tuberías
Fuente: Elaboración propia 4.1.5.Cuando los relojes comparadores se estabilicen , tomar las lecturas correspondientes de la dilatación (AL) para cada tramo así como de la temperatura de la tubería con el termómetro digital y proceder a llenar el siguiente cuadro :
Diámetro
Lo (mm)
∆L(mm)
Tinicial °C
Tfinal °C
AT( °C )
K
1245
1.23
27.6
84
56.4
2562
2.32
27.6
82
54.4
3825
2.73
27.6
82
54.4
Para L1
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4.1.6.Cerrar la alimentación de vapor y enfriar el módulo de dilatación de tuberías con agua.
4.2. influencia del diámetro de la tubería 4.2.1.Coloque los relojes comparadores en los extremos de las tuberías de D.N ½ 1”, 11/2” , como se muestra en el esquema:
4.2.2.Colocar la lectura en “O” en cada uno de los relojes comparadores Figura 5 Lectura en “O”
Fuente: Elaboración propia 4.2.3.Anote la temperatura inicial de cada tubería 4.2.4.Hacer pasar vapor por cada una de las tuberías abriendo lentamente las válvulas necesarias.
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4.2.5.Cuando los relojes comparadores se estabilicen , tomar las lecturas correspondientes de la dilatación (AL) así como la temperatura de la tubería con el termómetro digital y proceder a llenar el siguiente cuadro : Diámetro
Lo(mm)
∆l(mm)
Tinicial °C
Tfinal °C
AT(°C )
K
1/2"
3825
1.1
24
79
55
1"
3825
1.53
23
77
54
1 1/2"
3825
1.92
26
77
51
Para ½”
4.3. Influencia de la temperatura 4.3.1.Coloque el reloj comparador al extremo de la tubería de D.N = 1" , como se muestra en la figura :
4.3.2.Colocar la lectura en “O” en cada uno de los relojes comparadores. 4.3.3.Anote la temperatura inicial del tubo. 4.3.4.Calibrar el presostato del caldero a una presión de 18 psi. 4.3.5.Hacer pasar vapor por la tubería de D.N=1" , abriendo lentamente las válvulas necesarias. 4.3.6.Cerrar lentamente las válvulas del extremo de la tubería de D.N = 1" 4.3.7.Cuando el reloj comparador se estabilice tomar la lectura de dilatación (Al), así como de la temperatura final de la tubería con el termómetro digital
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4.3.8.Cerrar el flujo de vapor hacia la tubería de D.N = 1" y abrir lentamente la válvula que está en el extremo de la tubería de D.N=1", para despresurizar dicha tubería. 4.3.9.Enfriar el módulo de tuberías con agua. 4.3.10. Realizar los mismos procedimientos anteriores calibrando el presostato a 75 y 100 4.3.11. Llenar el siguiente cuadro :
Temperatura
Lo(mm)
∆L(mm)
Tinicial °C
AT(°C)
K
79
3825
1.53
26.6
52.4
79
3825
1.79
23
56
final
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5. RESULTADOS 5.1. Para la experiencia de influencia de la longitud de la tubería realizar el grafico AL vs L
Influencia de la longitud de la tuberia ) 4 m m3 ( d u t i 2 g n o l e 1 d n o i 0 c a i r a V
y = 0.0008x R² = 0.8059 AL Vs L Linear (AL Vs L) 0
1000
2000
3000
4000
5000
Longitud (mm)
5.2. Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de influencia de la longitud de la tubería
5.3. Para la experiencia de influencia del diámetro de la tubería, realice el grafico AL vs DN.
Influencia del diametro de la tuberia ) 2 m m1.5 ( d u t i 1 g n o l a 0.5 l e d n 0 o i c a i r a V
y = 0.6853x R² = 0.7986 AL vs DN Linear (AL vs DN) 0
0.5
1
1.5
2
Diametro nominal en pulgadas
2.5
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5.4. Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de influencia del diámetro de tubería
5.5. Para la influencia de la temperatura, realice el grafico AL vs AT
Influencia de la temperatura ) 1.85 m m 1.8 (
y = 0.0307x R² = 0.6687
d1.75 u t i g n 1.7 o l a 1.65 l e d n 1.6 o i c a 1.55 i r a V 1.5
AL vs At Linear (AL vs At)
52
53
54
55
56
57
Variacion de la temperatura (°C)
5.6. Calcule el valor de “K” promedio para la experiencia de influencia del a temperatura
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6. ANALISIS DE RESULTADOS En el siguiente cuestionario contribuirá con el análisis de los resultados para posteriormente definir sus conclusiones sobre la experiencia desarrollada. 6.1. Averigüe los valores de K para acero al carbono, aluminio y cobre.
6.2. ¿Qué tipo de juntas de dilatación se utilizan para absorber las dilataciones? Existen dos tipos de juntas: juntas abiertas y juntas selladas.
Las juntas abiertas: Son el resultado del cálculo exacto del movimiento de dilatación del material en cuestión entre dos juntas consecutivas. Este movimiento en mm será la distancia mínima que hay que dejar entre un paramento y el otro. En pocas palabras: el ancho de la junta. Este tipo de juntas se dejan sin sellar. Son eficaces a nivel
constructivo,
pero
la
práctica
nos
demuestra
que
van
llenándose
progresivamente de basura y acaban por no ejercer su función.
Las juntas selladas: Son separaciones entre paramentos consecutivos que han sido rellenadas con masillas elásticas para evitar entradas de agua, humedad, basura, etc. Son eficaces en su función y dan una gran durabilidad. El cálculo de su anchura es el resultado de considerar las necesidades de movimiento del paramento y la capacidad de movimiento de la masilla selladora. 6.3. ¿Mediante que dispositivo orientaría las dilataciones en un sistema de tuberías? La dilatación y el soporte de las tuberías en la práctica pueden clasificarse en las tres aéreas siguientes como se muestra a continuación.
Diagrama de tubería con punto fijo, punto de guía y accesorio de expansión. Fuente: http://www.spiraxsarco.com/ar/pdfs/training/gcm-03.pdf
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El punto A fijo es un dato de posición desde donde comienza la dilatación. El punto B permite el movimiento libre de dilatación de la tubería manteniendo a la vez la alineación.
Patín y patín con abrazadera Fuente: http://www.spiraxsarco.com/ar/pdfs/training/gcm-03.pdf Los patines son un método de soporte de las tuberías, pues permiten el movimiento en dos direcciones. Para las tuberías de acero los patines deben de estar fabricados en material férrico y para tuberías de cobre deben de ser de material no férrico. Es bueno montar una abrazadera en las tuberías soportadas por patines atornillándolas a un soporte a una distancia no más de 6 m para mantener la tubería alineada mientras se dilata y se contrae. El accesorio de expansión C es un método de adaptación a la dilatación estos accesorios se montan en la línea y están diseñados para acomodar la dilatación sin que cambie la longitud total de la tubería. 6.4. Averigüe que datos se debe conocer para seleccionar una junta de dilatación axial.
La potencia a transmitir
Características de la transmisión esto es si es uniforme, medianamente impulsiva o altamente impulsiva.
Velocidad, revolución por minuto.
Dimensiones de los ejes a acoplar.
Vibraciones.
6.5. A cuanto metros de separación deben instalarse las juntas de dilatación? Cuando el movimiento vaya a ser considerable como en tramos de tubería recta de longitud superior a 15m los soportes deben de ser de tipo patín como se mencionó anteriormente, la siguiente tabla puede utilizarse para realizar una instalación correcta.
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Fuente: http://biblioteca.sena.edu.co/exlibris/aleph/u21_1/alephe/www_f_spa/icon/150 67/pdfs/9.pdf
7. CONCLUSIONES El coeficiente de dilatación lineal del acero galvanizado sigue una progresión lineal. El diámetro de la tubería influye en la variación de la longitud de manera directamente proporcional. A mayor temperatura, mayor incremento de la longitud A mayor presión en la circuito de tuberías, la tuberías elevan su temperatura más rápido. Siempre debe haber purgas en los circuitos de tubería de vapor para eliminar el condensado. El valor promedio para la constante k es de , en el caso de la influencia de longitud. La tubería de 1 ½ “ es la que tuvo la mayor variación de longitud 1.92mm.
8. OBSERVACIONES Las tuberías poseen longitudes similares Las tuberías presentaban oxidación en la zona en donde se colocan los relojes comparadores. Se debe tener mucho cuidado cuando se trabaje con vapor, pues puede ocasionar quemaduras. El sonido generado en la zona de escape de vapor es muy fuerte, por lo que es necesario utilizar protección auditiva
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9. BIBLIOGRAFIA Montaje y alineación de acoplamientos, extraído de: http://biblioteca.sena.edu.co/exlibris/aleph/u21_1/alephe/www_f_spa/icon/15067/pdfs/ 9.pdf Prescripciones generales para tuberías de vapor, extraído de: http://www.calderasvapor.com/itc2_6.htm Distribución de vapor, extraído de: http://www.spiraxsarco.com/ar/pdfs/training/gcm-03.pdf Coeficiente de dilatación lineal, extraído de: http://tochtli.fisica.uson.mx/fluidos%20y%20calor/tablas/Coeficientes%20de%20dilatacio n.htm
