Tubería (transporte de fluidos)

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Una tubería es una sección tubular o un cilindro hueco , generalmente, aunque no necesariamente, de sección transversal circular , que se utiliza principalmente para transportar sustancias que pueden fluir: líquidos y gases ( fluidos ), lodos , polvos y masas de sólidos pequeños. También se puede utilizar para aplicaciones estructurales ; una tubería hueca es mucho más rígida por unidad de peso que los elementos sólidos.

En el uso común, las palabras tubo y cañería suelen ser intercambiables, pero en la industria y la ingeniería, los términos se definen de manera única. Dependiendo de la norma aplicable según la cual se fabrica, la cañería generalmente se especifica por un diámetro nominal con un diámetro exterior (OD) constante y un programa que define el espesor. El tubo se especifica con mayor frecuencia por el OD y el espesor de la pared, pero puede especificarse por dos cualquiera de los dos: OD, diámetro interior (ID) y espesor de la pared. La cañería generalmente se fabrica según una de varias normas industriales nacionales e internacionales. ^[1] Si bien existen normas similares para tuberías de aplicaciones industriales específicas, el tubo a menudo se fabrica en tamaños personalizados y una gama más amplia de diámetros y tolerancias. Existen muchas normas industriales y gubernamentales para la producción de tuberías y cañerías. El término "tubo" también se aplica comúnmente a secciones no cilíndricas, es decir, tuberías cuadradas o rectangulares. En general, "tubería" es el término más común en la mayor parte del mundo, mientras que "tubo" se usa más ampliamente en los Estados Unidos.

Tanto "tubería" como "tubo" implican un nivel de rigidez y permanencia, mientras que una manguera (o tubo flexible) suele ser portátil y flexible. Los conjuntos de tuberías casi siempre se construyen con el uso de accesorios como codos, tes, etc., mientras que los tubos pueden formarse o doblarse en configuraciones personalizadas. Para los materiales que son inflexibles, no se pueden formar o cuya construcción está regida por códigos o normas, los conjuntos de tubos también se construyen con el uso de accesorios para tubos.

• Plomería
• Agua del grifo
• Riego
• Tuberías que transportan gas o líquido a largas distancias
• Sistemas de aire comprimido
• Revestimiento para pilotes de hormigón utilizados en proyectos de construcción
• Procesos de fabricación de alta temperatura o alta presión
• La industria petrolera:
  • Revestimiento de pozos petrolíferos
  • Equipos de refinería de petróleo
• Entrega de fluidos, ya sean gaseosos o líquidos, en una planta de proceso desde un punto a otro punto del proceso.
• Entrega de sólidos a granel, en una planta de alimentos o de proceso, desde un punto a otro punto del proceso.
• La construcción de recipientes de almacenamiento de alta presión ( los recipientes de presión grandes se construyen a partir de placas, no de tubos, debido a su espesor de pared y tamaño).

Además, las tuberías se utilizan para muchos fines que no implican el transporte de fluidos. Los pasamanos , los andamios y las estructuras de soporte suelen construirse con tuberías estructurales, especialmente en un entorno industrial.

El primer uso conocido de tuberías se remonta al Antiguo Egipto . La pirámide de Sahure , terminada alrededor del siglo XXV a. C., incluía un templo con un elaborado sistema de drenaje que incluía más de 380 m (1247 pies) de tuberías de cobre. ^[2]

Durante las guerras napoleónicas, los fabricantes de armas de Birmingham intentaron utilizar laminadores para fabricar cañones de hierro para mosquetes. ^[3] Uno de ellos, Henry Osborne, desarrolló un proceso relativamente eficaz en 1817 con el que empezó a fabricar tubos de gas de hierro alrededor de 1820, vendiendo algunos al pionero de la iluminación a gas Samuel Clegg . ^[4]

Cuando se introdujeron los tubos de acero en el siglo XIX, inicialmente se remachaban y luego se sujetaban con barras en forma de H (aunque los métodos para fabricar tubos de acero sin soldadura ya se conocían en la década de 1870 ^[5] ), hasta que a principios de la década de 1930 estos métodos fueron reemplazados por la soldadura , que todavía se usa ampliamente en la actualidad. ^[6]

Existen tres procesos para la fabricación de tuberías metálicas. La fundición centrífuga de metales aleados en caliente es uno de los procesos más destacados. ^{[ cita requerida ]} Las tuberías de hierro dúctil se fabrican generalmente de esta manera.

Los tubos sin costura (SMLS) se forman estirando un tocho sólido sobre una varilla perforadora para crear la carcasa hueca en un proceso llamado perforación rotatoria . Como el proceso de fabricación no incluye ninguna soldadura, los tubos sin costura se consideran más resistentes y confiables. Históricamente, se consideraba que los tubos sin costura resistían mejor la presión que otros tipos y, a menudo, estaban más disponibles que los tubos soldados .

Los avances desde la década de 1970 en materiales, control de procesos y pruebas no destructivas permiten que los tubos soldados con especificaciones correctas reemplacen a los tubos sin costura en muchas aplicaciones. Los tubos soldados se forman mediante laminación de placas y soldadura de la costura (generalmente mediante soldadura por resistencia eléctrica ("ERW") o soldadura por fusión eléctrica ("EFW")). La rebaba de soldadura se puede eliminar tanto de las superficies internas como externas utilizando una cuchilla de desbarbado. La zona de soldadura también se puede tratar térmicamente para que la costura sea menos visible. Los tubos soldados a menudo tienen tolerancias dimensionales más estrictas que los de tipo sin costura y pueden ser más económicos de fabricar.

Existen varios procesos que pueden utilizarse para producir tuberías ERW. Cada uno de estos procesos conduce a la coalescencia o fusión de los componentes de acero para formar las tuberías. Se hace pasar una corriente eléctrica a través de las superficies que se deben soldar entre sí; como los componentes que se sueldan entre sí resisten la corriente eléctrica, se genera calor que forma la soldadura. Se forman charcos de metal fundido donde las dos superficies están conectadas a medida que pasa una fuerte corriente eléctrica a través del metal; estos charcos de metal fundido forman la soldadura que une los dos componentes contiguos.

Los tubos ERW se fabrican mediante soldadura longitudinal de acero. El proceso de soldadura de los tubos ERW es continuo, a diferencia de la soldadura de secciones distintas a intervalos. El proceso ERW utiliza bobinas de acero como materia prima.

El proceso de soldadura por inducción de alta frecuencia (HFI) se utiliza para fabricar tuberías ERW. En este proceso, la corriente para soldar la tubería se aplica mediante una bobina de inducción alrededor del tubo. En general, se considera que la HFI es técnicamente superior a la ERW "ordinaria" cuando se fabrican tuberías para aplicaciones críticas, como el uso en el sector energético, además de otros usos en aplicaciones de tuberías de conducción, así como para revestimientos y tuberías.

Los tubos de gran diámetro (de 25 centímetros (10 pulgadas) o más) pueden ser ERW, EFW o tubos soldados con arco sumergido ("SAW"). Hay dos tecnologías que se pueden utilizar para fabricar tubos de acero de tamaños más grandes que los tubos de acero que se pueden producir mediante procesos sin costura y ERW. Los dos tipos de tubos producidos a través de estas tecnologías son los tubos soldados con arco sumergido longitudinal (LSAW) y los tubos soldados con arco sumergido en espiral (SSAW). Los LSAW se fabrican doblando y soldando placas de acero anchas y se utilizan más comúnmente en aplicaciones de la industria del petróleo y el gas. Debido a su alto costo, los tubos LSAW rara vez se utilizan en aplicaciones no energéticas de menor valor, como las tuberías de agua. Los tubos SSAW se producen mediante soldadura en espiral (helicoidal) de bobinas de acero y tienen una ventaja de costo sobre los tubos LSAW, ya que el proceso utiliza bobinas en lugar de placas de acero. Como tal, en aplicaciones donde la soldadura en espiral es aceptable, los tubos SSAW pueden preferirse a los tubos LSAW. Tanto los tubos LSAW como los SSAW compiten con los tubos ERW y los tubos sin costura en los rangos de diámetro de 16” a 24”.

Los tubos para flujo, ya sean de metal o de plástico, generalmente se extruyen .

Las tuberías están hechas de muchos tipos de materiales, entre ellos cerámica , vidrio , fibra de vidrio , muchos metales , hormigón y plástico . En el pasado, se utilizaban comúnmente madera y plomo ( del latín plumbum , de donde proviene la palabra " plomería ").

Por lo general, las tuberías metálicas están hechas de acero o hierro, como acero negro (lacado) sin terminar, acero al carbono , acero inoxidable , acero galvanizado , latón y hierro dúctil . Las tuberías a base de hierro están sujetas a corrosión si se utilizan dentro de una corriente de agua altamente oxigenada. ^{[7] Se pueden utilizar tuberías o tubos} de aluminio cuando el hierro es incompatible con el fluido de servicio o cuando el peso es una preocupación; el aluminio también se utiliza para tuberías de transferencia de calor, como en sistemas de refrigerantes. Las tuberías de cobre son populares para los sistemas de plomería de agua doméstica (potable) ; el cobre se puede utilizar donde la transferencia de calor es deseable (es decir, radiadores o intercambiadores de calor). Las aleaciones de acero Inconel , cromo molibdeno y titanio se utilizan en tuberías de alta temperatura y presión en instalaciones de proceso y energía. Al especificar aleaciones para nuevos procesos, se deben tener en cuenta los problemas conocidos de fluencia y efecto de sensibilización .

Todavía se encuentran tuberías de plomo en los antiguos sistemas de distribución de agua domésticos y de otros tipos , pero ya no se permite su uso en nuevas instalaciones de tuberías de agua potable debido a su toxicidad . Muchos códigos de construcción exigen ahora que las tuberías de plomo en instalaciones residenciales o institucionales se sustituyan por tuberías no tóxicas o que el interior de los tubos se trate con ácido fosfórico . Según un investigador de alto nivel y experto principal de la Asociación Canadiense de Derecho Ambiental , "[...] no existe un nivel seguro de plomo [para la exposición humana]". ^[8] En 1991, la EPA de Estados Unidos emitió la Norma sobre plomo y cobre , una regulación federal que limita la concentración de plomo y cobre permitida en el agua potable pública, así como la cantidad permisible de corrosión de las tuberías que se produce debido al agua misma. En Estados Unidos se estima que todavía se utilizan 6,5 millones de líneas de servicio de plomo (tuberías que conectan las tuberías principales de agua a las tuberías de los hogares) instaladas antes de la década de 1930. ^[9]

Los tubos de plástico se utilizan ampliamente por su peso ligero, resistencia química, propiedades no corrosivas y facilidad para realizar conexiones. Los materiales plásticos incluyen cloruro de polivinilo (PVC), ^[10] cloruro de polivinilo clorado (CPVC), plástico reforzado con fibra (FRP), ^[11] mortero de polímero reforzado (RPMP), ^[11] polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidad reticulado (PEX), polibutileno (PB) y acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), por ejemplo. En muchos países, las tuberías de PVC representan la mayoría de los materiales de tuberías utilizados en aplicaciones municipales enterradas para la distribución de agua potable y las tuberías de aguas residuales. ^[10]

Las tuberías pueden estar hechas de hormigón o cerámica , generalmente para aplicaciones de baja presión, como el flujo por gravedad o el drenaje. Las tuberías para aguas residuales todavía se fabrican predominantemente de hormigón o arcilla vitrificada . El hormigón armado se puede utilizar para tuberías de hormigón de gran diámetro. Este material para tuberías se puede utilizar en muchos tipos de construcción y, a menudo, se utiliza en el transporte por gravedad de aguas pluviales. Por lo general, estas tuberías tendrán una campana receptora o un accesorio escalonado, con varios métodos de sellado aplicados en la instalación.

• 
  Tubo de acero al carbono en un patio de almacenamiento
• 
  Tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE)
• 
  Tubos de plástico (PVC)

Cuando se forjan las aleaciones para tuberías, se realizan pruebas metalúrgicas para determinar la composición del material por porcentaje de cada elemento químico en la tubería, y los resultados se registran en un informe de prueba de material, también conocido como Informe de prueba de fábrica (MTR). ^[12] Estas pruebas se pueden utilizar para demostrar que la aleación se ajusta a varias especificaciones (por ejemplo, 316 SS ). Las pruebas son selladas por el departamento de control de calidad/aseguramiento de la calidad de la fábrica y se pueden utilizar para rastrear el material hasta la fábrica por futuros usuarios, como fabricantes de tuberías y accesorios. Mantener la trazabilidad entre el material de aleación y el MTR asociado es un problema importante de garantía de calidad. El control de calidad a menudo requiere que el número de colada se escriba en la tubería. También se deben tomar precauciones para evitar la introducción de materiales falsificados. Como respaldo al grabado/etiquetado de la identificación del material en la tubería, se realiza la identificación positiva del material (PMI) utilizando un dispositivo portátil; El dispositivo escanea el material de la tubería utilizando una onda electromagnética emitida ( fluorescencia de rayos X/XRF ) y recibe una respuesta que se analiza espectrográficamente.

Los tamaños de las tuberías pueden ser confusos porque la terminología puede estar relacionada con dimensiones históricas. Por ejemplo, una tubería de hierro de media pulgada no tiene ninguna dimensión que sea media pulgada. Inicialmente, una tubería de media pulgada tenía un diámetro interior de 1 ⁄ 2 pulgada (13 mm), pero también tenía paredes gruesas. A medida que la tecnología mejoró, se hicieron posibles paredes más delgadas, pero el diámetro exterior permaneció igual para que pudiera acoplarse a tuberías más antiguas existentes, aumentando el diámetro interior más allá de media pulgada. La historia de las tuberías de cobre es similar. En la década de 1930, la tubería se designaba por su diámetro interno y un espesor de pared de 1 ⁄ 16 pulgadas (1,6 mm). En consecuencia, una tubería de cobre de 1 pulgada (25 mm) tenía un diámetro interior de 1 pulgada (2,5 mm).+Diámetro exterior de 1 ⁄ 8 pulgadas (28,58 mm). El diámetro exterior era la dimensión importante para el acoplamiento con los accesorios. El espesor de pared del cobre moderno suele ser inferior a 1 ⁄ 16 pulgadas (1,6 mm), por lo que el diámetro interior es solo "nominal" en lugar de una dimensión de control. ^[13] Las tecnologías de tuberías más nuevas a veces adoptaron un sistema de dimensionamiento como propio. Las tuberías de PVC utilizan el tamaño nominal de la tubería .

Los tamaños de las tuberías están especificados por una serie de normas nacionales e internacionales, incluidas API 5L, ANSI / ASME B36.10M y B36.19M en los EE. UU., BS 1600 y BS EN 10255 en el Reino Unido y Europa.

Existen dos métodos comunes para designar el diámetro exterior de las tuberías (OD). El método norteamericano se denomina NPS (" Nominal Pipe Size ") y se basa en pulgadas (también conocido como NB ("Nominal Bore")). La versión europea se denomina DN ("Diametre Nominal" / "Nominal Diameter") y se basa en milímetros. La designación del diámetro exterior permite que las tuberías del mismo tamaño encajen entre sí sin importar el espesor de la pared.

• Para tamaños de tubería menores a NPS 14 pulgadas (DN 350), ambos métodos dan un valor nominal para el diámetro exterior que se redondea y no es el mismo que el diámetro exterior real. Por ejemplo, NPS 2 pulgadas y DN 50 son la misma tubería, pero el diámetro exterior real es 2,375 pulgadas o 60,33 milímetros. La única forma de obtener el diámetro exterior real es buscarlo en una tabla de referencia.
• Para tamaños de tuberías de NPS 14 pulgadas (DN 350) y mayores, el tamaño NPS es el diámetro real en pulgadas y el tamaño DN es igual a NPS por 25 (no 25,4) redondeado a un múltiplo conveniente de 50. Por ejemplo, NPS 14 tiene un diámetro exterior de 14 pulgadas o 355,60 milímetros, y es equivalente a DN 350.

Dado que el diámetro exterior es fijo para un tamaño de tubería determinado, el diámetro interior variará según el espesor de la pared de la tubería. Por ejemplo, una tubería Schedule 80 de 2" tiene paredes más gruesas y, por lo tanto, un diámetro interior menor que una tubería Schedule 40 de 2" .

Los tubos de acero se fabrican desde hace unos 150 años. Los tamaños de tubos que se utilizan hoy en día en PVC y galvanizados se diseñaron originalmente hace años para tubos de acero. El sistema de numeración, como Sch 40, 80, 160, se estableció hace mucho tiempo y parece un poco extraño. Por ejemplo, el tubo Sch 20 es incluso más delgado que el Sch 40, pero tiene el mismo diámetro exterior. Y aunque estos tubos se basan en tamaños de tubos de acero antiguos, hay otros tubos, como el CPVC para agua caliente, que utilizan tamaños de tubo, por dentro y por fuera, basados ​​en estándares de tamaño de tubos de cobre antiguos en lugar de acero.

Existen muchos estándares diferentes para los tamaños de las tuberías y su prevalencia varía según la industria y el área geográfica. La designación del tamaño de la tubería generalmente incluye dos números: uno que indica el diámetro exterior (OD) o nominal, y el otro que indica el espesor de la pared. A principios del siglo XX, las tuberías estadounidenses se dimensionaban según el diámetro interior. Esta práctica se abandonó para mejorar la compatibilidad con los accesorios de tubería que generalmente deben ajustarse al diámetro exterior de la tubería, pero ha tenido un impacto duradero en las normas modernas en todo el mundo.

En América del Norte y el Reino Unido, las tuberías a presión suelen especificarse por el tamaño nominal de la tubería (NPS) y el cédula (SCH). Los tamaños de las tuberías están documentados por una serie de normas, incluidas API 5L, ANSI / ASME B36.10M (Tabla 1) en los EE. UU. y BS 1600 y BS 1387 en el Reino Unido. Por lo general, el espesor de la pared de la tubería es la variable controlada y se permite que varíe el diámetro interior (ID). El espesor de la pared de la tubería tiene una variación de aproximadamente el 12,5 por ciento.

En el resto de Europa, las tuberías a presión utilizan los mismos diámetros internos de tubería y espesores de pared que el tamaño nominal de tubería , pero se etiquetan con un diámetro nominal (DN) métrico en lugar del NPS imperial. Para NPS mayores de 14, el DN es igual al NPS multiplicado por 25. (No 25,4) Esto está documentado por EN 10255 (anteriormente DIN 2448 y BS 1387) e ISO 65:1981, y a menudo se lo denomina tubería DIN o ISO.

Japón tiene su propio conjunto de tamaños de tuberías estándar, a menudo llamados tuberías JIS .

El tamaño de tubería de hierro (IPS) es un sistema más antiguo que todavía utilizan algunos fabricantes y dibujos y equipos antiguos. El número IPS es el mismo que el número NPS, pero las especificaciones se limitaban a pared estándar (STD), extra fuerte (XS) y doble extra fuerte (XXS). STD es idéntico a SCH 40 para NPS de 1/8 a NPS 10, inclusive, e indica un espesor de pared de 0,375" para NPS 12 y mayores. XS es ​​idéntico a SCH 80 para NPS de 1/8 a NPS 8, inclusive, e indica un espesor de pared de 0,500" para NPS 8 y mayores. Existen diferentes definiciones para XXS, sin embargo, nunca es lo mismo que SCH 160. De hecho, XXS es ​​más grueso que SCH 160 para NPS de 1/8" a 6" inclusive, mientras que SCH 160 es más grueso que XXS para NPS de 8" y mayores.

Otro sistema antiguo es el de tamaño de tubería de hierro dúctil (DIPS), que generalmente tiene diámetros exteriores más grandes que el IPS.

En Estados Unidos, los tubos de cobre para plomería residencial siguen un sistema de tamaño completamente diferente, a menudo llamado tamaño de tubo de cobre (CTS); consulte sistema de agua doméstico . Su tamaño nominal no es ni el diámetro interior ni el exterior. Los tubos de plástico, como el PVC y el CPVC, para aplicaciones de plomería también tienen diferentes estándares de tamaño ^{[ vago ]} .

Las aplicaciones agrícolas utilizan tamaños PIP, que significa tubería de riego de plástico . PIP viene en clasificaciones de presión de 22 psi (150 kPa), 50 psi (340 kPa), 80 psi (550 kPa), 100 psi (690 kPa) y 125 psi (860 kPa) y generalmente está disponible en diámetros de 6, 8, 10, 12, 15, 18, 21 y 24 pulgadas (15, 20, 25, 30, 38, 46, 53 y 61 cm).

La fabricación e instalación de tuberías a presión está estrictamente regulada por la serie de códigos ASME "B31", como B31.1 o B31.3, que tienen su base en el Código de calderas y recipientes a presión ASME (BPVC) . Este código tiene fuerza de ley en Canadá y Estados Unidos. Europa y el resto del mundo tienen un sistema de códigos equivalente. Las tuberías a presión son generalmente tuberías que deben soportar presiones superiores a 10 a 25 atmósferas, aunque las definiciones varían. Para garantizar el funcionamiento seguro del sistema, la fabricación, el almacenamiento, la soldadura, las pruebas, etc. de las tuberías a presión deben cumplir con estrictos estándares de calidad.

Las normas de fabricación de tuberías suelen exigir una prueba de composición química y una serie de pruebas de resistencia mecánica para cada colada de tubería. Una colada de tubería se forja a partir del mismo lingote fundido y, por lo tanto, tiene la misma composición química. Las pruebas mecánicas pueden estar asociadas a una gran cantidad de tuberías, que serían todas de la misma colada y habrían pasado por los mismos procesos de tratamiento térmico. El fabricante realiza estas pruebas e informa la composición en un informe de trazabilidad de la fábrica y las pruebas mecánicas en un informe de prueba de material , ambos conocidos por el acrónimo MTR. El material con estos informes de prueba asociados se denomina trazable . Para aplicaciones críticas, puede requerirse la verificación de estas pruebas por parte de un tercero; en este caso, un laboratorio independiente producirá un informe de prueba de material certificado (CMTR), y el material se denominará certificado .

Algunas normas o clases de tuberías ampliamente utilizadas son:

• La gama API , ahora ISO 3183. Por ejemplo: API 5L Grado B, ahora ISO L245, donde el número indica el límite elástico en MPa.
• ASME SA106 Grado B (Tubería de acero al carbono sin costura para servicio a alta temperatura)
• ASTM A312 (Tubería de acero inoxidable austenítico soldada y sin costura)
• ASTM C76 (tubería de hormigón)
• ASTM D3033/3034 (tubería de PVC)
• ASTM D2239 (tubería de polietileno)
• ISO 14692 (Industrias del petróleo y del gas natural. Tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Calificación y fabricación)
• ASTM A36 (Tubería de acero al carbono para uso estructural o de baja presión)
• ASTM A795 (Tubería de acero específica para sistemas de extinción de incendios)

La API 5L se modificó en la segunda mitad de 2008 de la edición 43 a la edición 44 para hacerla idéntica a la ISO 3183. Es importante señalar que el cambio ha creado el requisito de que las tuberías ERW para servicio agrio pasen una prueba de agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) según NACE TM0284 para poder usarse para servicio agrio.

• ACPA [Asociación Estadounidense de Tuberías de Hormigón]
• AWWA [Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas]
• Armamento aéreo M45

La instalación de tuberías suele ser más cara que el material y se han desarrollado diversas herramientas, técnicas y piezas especializadas para ayudar en este proceso. Las tuberías suelen entregarse al cliente o al lugar de trabajo en forma de "barras" o tramos de tubería (normalmente de 6,1 m [20 pies], denominados tramos aleatorios únicos) o se prefabrican con codos, tes y válvulas en un carrete de tubería prefabricado [un carrete de tubería es una pieza de tubería y accesorios preensamblados, normalmente preparados en un taller para que la instalación en el lugar de construcción sea más eficiente]. Normalmente, las tuberías de menos de 5,1 cm [2 pulgadas] no están prefabricadas. Los carretes de tubería suelen estar etiquetados con un código de barras y los extremos están tapados (de plástico) para su protección. La tubería y los carretes de tubería se entregan a un almacén en un gran trabajo comercial o industrial y pueden almacenarse en el interior o en un patio de tendido con rejilla. La tubería o el carrete de tubería se recupera, se prepara, se apareja y luego se eleva hasta su lugar. En los trabajos de gran envergadura, la elevación se realiza mediante grúas , polipastos y otros elevadores de materiales. Normalmente, se sostienen temporalmente en la estructura de acero mediante abrazaderas para vigas, correas y pequeños polipastos hasta que se fijan o aseguran de algún otro modo los soportes de las tuberías .

Un ejemplo de una herramienta utilizada para la instalación de una tubería de plomería pequeña (extremos roscados) es la llave para tubos . Las tuberías pequeñas normalmente no son pesadas y el instalador puede levantarlas para colocarlas en su lugar. Sin embargo, durante una parada o cierre de la planta, la tubería pequeña (de diámetro pequeño) también puede prefabricarse para agilizar la instalación durante la parada. Una vez instalada la tubería, se probará para detectar fugas. Antes de probarla, es posible que sea necesario limpiarla soplando aire o vapor o enjuagándola con un líquido.

Las tuberías suelen estar sostenidas desde abajo o colgadas desde arriba (pero también pueden estar sostenidas desde un costado), utilizando dispositivos llamados soportes para tuberías. Los soportes pueden ser tan simples como una "zapata" para tuberías, que es similar a la mitad de una viga en I soldada a la parte inferior de la tubería; pueden estar "colgados" utilizando una horquilla o con dispositivos de tipo trapecio llamados colgadores de tuberías. Los soportes para tuberías de cualquier tipo pueden incorporar resortes, amortiguadores, amortiguadores o combinaciones de estos dispositivos para compensar la expansión térmica o para proporcionar aislamiento de vibraciones, control de impactos o reducción de la excitación de vibraciones de la tubería debido al movimiento sísmico . Algunos amortiguadores son simplemente amortiguadores de fluidos, pero otros pueden ser dispositivos hidráulicos activos que tienen sistemas sofisticados que actúan para amortiguar los desplazamientos máximos debido a vibraciones impuestas externamente o choques mecánicos. Los movimientos no deseados pueden derivarse de un proceso (como en un reactor de lecho fluidizado) o de un fenómeno natural como un terremoto (evento de base de diseño o DBE).

Los conjuntos de colgadores de tuberías se suelen fijar con abrazaderas. Al especificar qué abrazaderas se necesitan, se debe tener en cuenta la posible exposición a altas temperaturas y cargas pesadas. ^[14]

Las tuberías se unen comúnmente mediante soldadura , utilizando tuberías y accesorios roscados; sellando la conexión con un compuesto para roscas de tuberías, cinta selladora de roscas de politetrafluoroetileno (PTFE) , estopa o cuerda de PTFE, o utilizando un acoplamiento mecánico. Las tuberías de proceso generalmente se unen mediante soldadura utilizando un proceso TIG o MIG. La unión de tuberías de proceso más común es la soldadura a tope. Los extremos de la tubería que se van a soldar deben tener una cierta preparación de soldadura llamada Preparación de soldadura de extremo (EWP), que generalmente está en un ángulo de 37,5 grados para acomodar el metal de soldadura de relleno. La rosca de tubería más común en América del Norte es la rosca de tubería nacional (NPT) o la versión Dryseal (NPTF). Otras roscas de tubería incluyen la rosca de tubería estándar británica (BSPT), la rosca de manguera de jardín (GHT) y el acoplamiento de manguera contra incendios (NST).

Las tuberías de cobre se unen normalmente mediante soldadura , soldadura fuerte , accesorios de compresión , abocardado o engarce . Las tuberías de plástico se pueden unir mediante soldadura con disolvente , termofusión o sellado elastomérico.

Si se requiere una desconexión frecuente, las bridas de tubería con juntas o los accesorios de unión brindan una mayor confiabilidad que las roscas. Algunas tuberías de paredes delgadas de material dúctil, como las tuberías de agua de cobre o plástico flexible más pequeñas que se encuentran en los hogares para máquinas de hielo y humidificadores, por ejemplo, se pueden unir con accesorios de compresión .

Las tuberías subterráneas suelen utilizar un tipo de junta de "presión" que comprime la junta en un espacio formado entre las dos piezas adyacentes. Las juntas de presión están disponibles en la mayoría de los tipos de tuberías. Se debe utilizar un lubricante para juntas de tuberías en el montaje de la tubería. En condiciones enterradas, las tuberías con junta de presión permiten el movimiento lateral debido al desplazamiento del suelo, así como la expansión/contracción debido a las diferencias de temperatura.^[15]Las tuberías de gas y aguade plásticoMDPEyHDPE también suelen unirse conde electrofusión.

Las tuberías elevadas de gran tamaño suelen utilizar una junta con brida, que suele estar disponible en tuberías de hierro dúctil y otras. Se trata de un tipo de junta en el que las bridas de las tuberías adyacentes se atornillan entre sí, comprimiendo la junta en un espacio entre las tuberías.

Los acoplamientos mecánicos ranurados o uniones Victaulic también se utilizan con frecuencia para el desmontaje y montaje frecuentes. Desarrollados en la década de 1920, estos acoplamientos mecánicos ranurados pueden funcionar con presiones de trabajo de hasta 120 libras por pulgada cuadrada (830 kPa) y están disponibles en materiales que se adaptan al grado de la tubería. Otro tipo de acoplamiento mecánico es un accesorio para tubos sin abocardar (las principales marcas incluyen Swagelok, Ham-Let, Parker); este tipo de accesorio de compresión se utiliza normalmente en tubos pequeños de menos de 2 pulgadas (51 mm) de diámetro.

Cuando las tuberías se unen en cámaras donde se necesitan otros componentes para la gestión de la red (como válvulas o manómetros), generalmente se utilizan juntas desmontables, con el fin de facilitar el montaje/desmontaje.

Los accesorios también se utilizan para dividir o unir varias tuberías y para otros fines. Existe una amplia variedad de accesorios estandarizados para tuberías; generalmente se dividen en una T, un codo, una derivación, un reductor/ensanchador o una Y. Las válvulas controlan el flujo de fluido y regulan la presión. Los artículos sobre accesorios y válvulas para tuberías y plomería los analizan con más detalle.

El interior de las tuberías se puede limpiar con un proceso de limpieza de tubos , si están contaminadas con residuos o suciedad . Esto depende del proceso para el que se utilizará la tubería y de la limpieza necesaria para el proceso. En algunos casos, las tuberías se limpian utilizando un dispositivo de desplazamiento conocido formalmente como medidor de inspección de tuberías o "pig"; alternativamente, las tuberías o tubos se pueden enjuagar químicamente utilizando soluciones especializadas que se bombean a través de ellas. En algunos casos, cuando se ha tenido cuidado en la fabricación, el almacenamiento y la instalación de tuberías y tubos, las líneas se limpian con aire comprimido o nitrógeno.

La tubería se utiliza ampliamente en la fabricación de pasamanos, barandillas y barandillas.

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Las tuberías de acero (o tuberías de hierro negro ) fueron en su momento la opción más popular para el suministro de agua y gases inflamables. Las tuberías de acero todavía se utilizan en muchos hogares y empresas para transportar gas natural o combustible propano , y son una opción popular en los sistemas de extinción de incendios debido a su alta resistencia al calor. En los edificios comerciales, las tuberías de acero se utilizan para transportar agua de calefacción o refrigeración a intercambiadores de calor , manipuladores de aire, dispositivos de volumen de aire variable (VAV) u otros equipos de HVAC .

Las tuberías de acero a veces se unen mediante conexiones roscadas, donde se cortan roscas cónicas (consulte National Pipe Thread ) en el extremo del segmento de tubería, se aplica sellador en forma de compuesto sellador de roscas o cinta selladora de roscas (también conocida como cinta de PTFE o teflón ) y luego se enrosca en un accesorio roscado correspondiente utilizando dos llaves para tuberías . Más allá de los entornos domésticos o comerciales ligeros, las tuberías de acero a menudo se unen mediante soldadura o mediante el uso de acoplamientos mecánicos fabricados por empresas como Victaulic o Anvil International (anteriormente Grinnell) que mantienen unida la unión de la tubería a través de una ranura prensada o cortada (una práctica antigua raramente utilizada) en los extremos de las tuberías.

Otras variantes de tubos de acero incluyen diversas aleaciones de acero inoxidable y cromo. En situaciones de alta presión, estos suelen unirse mediante soldadura TIG .

En Canadá, con respecto al gas natural (GN) y al propano (LP gas), la tubería de hierro negro (BIP) se usa comúnmente para conectar un aparato al suministro. Sin embargo, debe estar marcada (ya sea pintada de amarillo o con bandas amarillas adheridas a ciertos intervalos) y se aplican ciertas restricciones sobre qué tamaño nominal de tubería (NPS) puede colocarse a través de paredes y edificios. Con el propano en particular, la BIP puede funcionar desde un tanque exterior (o cilindro) siempre que esté bien protegido de la intemperie y se coloque un tipo de ánodo (protección contra la corrosión ) cuando la tubería se instale bajo tierra.

Los tubos de cobre se utilizan con mayor frecuencia para el suministro de agua fría y caliente, y como línea de refrigerante en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Existen dos tipos básicos de tubos de cobre: ​​cobre blando y cobre rígido. Los tubos de cobre se unen mediante conexión abocardada, conexión por compresión o soldadura. El cobre ofrece un alto nivel de resistencia a la corrosión, pero se está volviendo muy costoso.

Los tubos de cobre blando (o dúctil) se pueden doblar fácilmente para sortear obstáculos en su trayectoria. Si bien el endurecimiento por trabajo del proceso de estirado utilizado para dimensionar los tubos hace que el cobre se endurezca/rigidice, se lo recoce cuidadosamente para que se ablande nuevamente; por lo tanto, es más costoso de producir que los tubos de cobre rígidos no recocidos. Se pueden unir mediante cualquiera de los tres métodos utilizados para el cobre rígido y es el único tipo de tubo de cobre adecuado para conexiones abocardadas. El cobre blando es la opción más popular para las líneas de refrigerante en los acondicionadores de aire y bombas de calor de sistema dividido .

Las conexiones abocardadas requieren que el extremo de una sección de tubo se extienda hacia afuera en forma de campana utilizando una herramienta abocardadora . Luego, una tuerca abocardada comprime este extremo en forma de campana sobre un conector macho. Las conexiones abocardadas son un método de trabajo intensivo para realizar conexiones, pero son bastante confiables a lo largo de muchos años.

El cobre rígido es una opción popular para las líneas de agua. Se une mediante una conexión soldada, de compresión o prensada. El cobre rígido, que se endurece por el trabajo del proceso de estirado, no se puede doblar y se deben utilizar accesorios de codo para rodear esquinas o obstáculos. Si se calienta y se deja enfriar lentamente, lo que se denomina recocido , el cobre rígido se ablanda y se puede doblar o moldear sin que se agriete.

Los accesorios de soldadura son lisos y se deslizan fácilmente sobre el extremo de una sección de tubería. Tanto los extremos macho como hembra de la tubería o los conectores de tubería se limpian a fondo y luego se recubren con fundente para asegurarse de que no haya óxido en la superficie y para garantizar que la soldadura se adhiera correctamente al metal base. Luego, la unión se calienta con un soplete y la soldadura se funde en la conexión. Cuando la soldadura se enfría, forma una unión muy fuerte que puede durar décadas. El cobre rígido conectado por soldadura es la opción más popular para las líneas de suministro de agua en los edificios modernos. En situaciones en las que se deben realizar muchas conexiones a la vez (como la plomería de un edificio nuevo), la soldadura ofrece una unión mucho más rápida y mucho menos costosa que los accesorios de compresión o abocardados. El término " exudación" a veces se usa para describir el proceso de soldadura de tuberías.

Los accesorios de compresión utilizan un anillo de metal blando o termoplástico (el anillo de compresión o "férula") que se coloca sobre la tubería y dentro del accesorio mediante una tuerca de compresión. El metal blando se adapta a la superficie de la tubería y el accesorio y crea un sello. Las conexiones de compresión no suelen tener la larga vida útil que ofrecen las conexiones soldadas, pero son ventajosas en muchos casos porque son fáciles de hacer con herramientas básicas. Una desventaja de las conexiones de compresión es que tardan más en hacerse que las soldadas y, a veces, es necesario volver a apretarlas con el tiempo para detener las fugas.

Las conexiones prensadas o engarzadas utilizan accesorios de cobre especiales que se fijan permanentemente a un tubo de cobre rígido con una prensadora eléctrica. Los accesorios especiales, fabricados con sellador en su interior, se deslizan sobre el tubo que se va a conectar. Se utilizan miles de libras-fuerza por pulgada cuadrada de presión para deformar el accesorio y comprimir el sellador contra el tubo de cobre interior, creando un sello hermético. Las ventajas de este método son:

• Una conexión correctamente engarzada debería durar tanto como el tubo.
• Se tarda menos tiempo en completarlo que otros métodos.
• Es más limpio tanto en apariencia como en los materiales utilizados para realizar la conexión.
• Durante el proceso de conexión no se utiliza llama abierta.

Las desventajas son:

• Los accesorios utilizados son más difíciles de encontrar y cuestan significativamente más que los accesorios de tipo soldado.
• Los accesorios no son reutilizables. Si se requiere un cambio de diseño o si se descubre que una junta está defectuosa o mal prensada, los accesorios ya instalados deben cortarse y desecharse. Además, el corte necesario para quitar el accesorio a menudo dejará una tubería insuficiente para instalar el nuevo, por lo que será necesario instalar acopladores y tuberías adicionales en ambos lados del accesorio de reemplazo. Mientras que con un accesorio soldado, una junta defectuosa puede simplemente volver a soldarse, o calentarse y girarse si se requiere un cambio menor, o calentarse y quitarse sin necesidad de cortar ninguna tubería. Esto también permite reutilizar accesorios más costosos, como válvulas, si están en buenas condiciones o como nuevos, algo que no es posible si el accesorio está prensado.
• El costo de las herramientas es muy alto. A partir de 2016 ^[actualizar], un kit de herramientas básico necesario para soldar con soldadura por fusión todas las tuberías de cobre de una vivienda unifamiliar típica, incluidos el combustible y la soldadura, se puede comprar por aproximadamente $200. En cambio, el costo mínimo de una herramienta de crimpado eléctrica básica comienza en alrededor de $1800 y puede llegar a $4000 para las mejores marcas con un juego completo de matrices de crimpado.

El aluminio se utiliza a veces por su bajo coste, su resistencia a la corrosión y a los disolventes y su ductilidad. Los tubos de aluminio son más recomendables que los de acero para el transporte de disolventes inflamables, ya que no pueden generar chispas cuando se manipulan. Los tubos de aluminio se pueden conectar mediante accesorios abocardados o de compresión, o se pueden soldar mediante procesos TIG o heliarc .

Las tuberías de vidrio templado se utilizan para aplicaciones especializadas, como líquidos corrosivos , desechos médicos o de laboratorio o fabricación de productos farmacéuticos . Las conexiones se realizan generalmente mediante juntas o accesorios de junta tórica especializados.

Tubos de plástico utilizados en la fabricación.

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Los accesorios para tuberías de plástico incluyen accesorios para tuberías de PVC, moldes para accesorios para tuberías de PP/PPH, tuberías de PE y accesorios para tuberías de ABS.

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