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Vamos a comenzar con el concepto de una disciplina usada en todo el mundo por
ingenieros, proyectistas y dibujantes para expresar y registrar las ideas e informaciones
para la construcción de máquinas, piezas, diagramas, etc, y poder modificar, restaurar
o cambiar elementos o piezas de un conjunto, equipo o sistema. Esa disciplina o
especialidad es el Dibujo Técnico.
Entre una de sus tantas clasificaciones, se podría dividir en dibujo artístico,
arquitectónico, y técnico, y dentro de la clasificación de dibujo técnico, podrían
mencionarse el dibujo eléctrico, civil, y mecánico.
Otro concepto que definiremos es el siguiente:
¿Que es la Paileria?
Tiene diferentes nombres en el mundo industrial. En ingles le denominan ¨pipefitter¨
(hombre que trabaja con tuberías y sus accesorios). En las Empresas de CUPET, al
personal que trabaja en esa actividad se les conoce como tuberos, paileros-soldadores,
paileros-instaladores u hojalateros.
En resumen el pailero (como le llamaremos de ahora en adelante) es el encargado de
trazar, cortar y puntear (unir con puntos de soldadura) diferentes tipos de metales para
conformar un subconjunto, o un conjunto de piezas de un equipo.
Es además en nuestra industria petrolera el encargado de abrir, desarmar y reparar los
equipos estáticos, así como reparar o sustituir los sistemas de tuberías que conforman
cualquiera de las Unidades de Producción.
TIPOS DE LINEAS USADAS EN DIBUJO
La medición de la distancia entre dos puntos cualesquiera, es igual a la medición de
una línea recta entre esos dos puntos.
En teoría una línea no tiene espesor o profundidad, sino que es un número infinito de
puntos muy cercanos uno al lado del otro y esto se representa por una línea efectuada
con un lápiz o bolígrafo como indicación visible de que existe.
En el Dibujo Técnico se usan varios tipos de líneas, teniendo cada una de ellas su
significado y aplicación.
De contorno.
De centro.
Ocultas o invisibles.
De acotación.
De extensión.
De corte
1

Estas líneas pueden ser:
1. Líneas Verticales.
2. Líneas horizontales.
3. Líneas inclinadas.
Línea de
extensión
Línea de contorno
Línea de eje
Línea oculta o invisible
Línea de
Corte
Línea de
dimensión
Vertical Horizontal Inclinada
Entre esos tipos de líneas se pueden formar ángulos, que puede ser recto (90º, si una
línea es perpendicular con respecto a la otra), o pueden ser ángulos con valores
diferentes a 90º. Cuando el ángulo es menor a 90º, se le llama ángulo agudo, y cuando
el ángulo es mayor que 90º, se le llama ángulo obtuso
Ángulo agudo Ángulo recto
Ángulo Obtuso
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FIGURAS PLANAS
Estas líneas y ángulos pueden formar las figuras planas, que tienen longitud y ancho,
pero no tienen espesor (o altura). Un ejemplo son los triángulos que tienen tres lados.
Cuando los lados de un triángulo son iguales, se le llama triángulo equilátero.
Cuando dos de los lados son iguales entonces se le llama triángulo isósceles.
Cuando los tres lados son desiguales, forman los llamados triángulos escalenos y
triángulos obtusos.
Los triángulos escalenos tienen sus ángulos menores de 90º, y los triángulos obtusos
tienen un ángulo mayor de 90º.
CIRCULO
Un círculo es una figura que tiene una línea continua de frontera que es llamada
circunferencia.
Esa circunferencia siempre está a la misma distancia del centro del círculo.
La distancia de ese centro a la circunferencia se le llama radio y una línea que pasa por
el centro y toca a la circunferencia en dos puntos se le llama diámetro.
El diámetro es igual a dos veces el radio D = 2 r
El valor de la circunferencia de un círculo es igual al producto de una constante llamada
Pi ( ) por el valor de su diámetro D, donde = 3.14163.
3

SECTOR
Un sector es una parte del círculo y que está limitado por dos radios, y a la parte de la
circunferencia limitada entre esos radios, se le llama arco.
Diámetro
La longitud de ese arco se puede hallar por la siguiente formula
AB D
= 0,
01745r
360º
O sea, el producto de 0,01745 veces la cantidad de grados por el valor del radio del
círculo.
PERIMETRO
Es la distancia medida alrededor del exterior de cualquier figura plana. En el caso de
figuras como un rectángulo, el perímetro resultará de la suma de las longitudes de sus
lados.
En el caso de un círculo, para hallar la circunferencia que dijimos que es el perímetro,
se calcula hallando el producto de la constante por el diámetro D.
En el caso de un cilindro, entonces sería
AREA
Radio
Arco
El área de cualquier figura, cuerpo u objeto, es su medida de superficie en las unidades
que este hecha la medición. Si las mediciones están en milímetros, el área estará dada
4

en milímetros cuadrados, si es en pies, será en pies cuadrados, así siempre
dependiendo del tipo de unidades usado. Se identifica con la letra mayúscula A
2
D
El área de un círculo es , pero D = 2r, por tanto sustituyendo tenemos que
4
también el área de un círculo es r 2
Área de un círculo =
2
D 2
= r
Área de un cuadrado = ( lado ) 2
Área de un rectángulo = Longitud Ancho
Área de un romboide = Base Altura
4
El área de un triángulo equilátero ( lados iguales) = 0,433 ( lado ) 2
El área de cualquier tipo de triángulo= 1/ 2 Base Altura
El área de una esfera = 4r 2 siendo r el radio de la esfera.
VOLUMEN
Base
Es la medición tridimensional de un objeto o cuerpo (largo, ancho y espesor o altura).
Ejemplo: Se tiene un tanque rectangular de 6 m de largo, 4m de ancho y 2 m de altura.
¿Cuál es su capacidad en m 3 ?
Volumen= Capacidad= 6m 4m 2m = 48 m 3
VOLUMEN DE UN CILINDRO
Altura
2
D 2
Altura = 0,7854 D h
Volumen= Área de la base Altura =
4
Por lo que el Volumen de un cilindro= 0,7854 D 2 h
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Si las medidas de D y h son en pulgadas y quiero el volumen o capacidad en galones,
tendré:
V = 0,7854 D 2 h / 231 porque 1 galón = 231 pulg 3 ( Ver tabla K de conversiones)
Si las medidas de D y h son en metros y quiero el volumen o capacidad en galones
tendré:
V = 0,7854 D 2 h 264 = 207,34 D 2 h porque 1m 3 = 264 galones (Ver tabla K de
conversiones)
VOLUMEN DE UNA ESFERA
Una esfera cuyo radio sea r, su volumen V = 4/3 π r 3
EJERCICIOS:
1.- Un tambor cilíndrico con dos casquetes hemisféricos tiene un diámetro de 80 cm y 5
m de longitud sin contar los casquetes. Calcule:
a) El área total requerida para cubrir y aislar térmicamente con tabletas de
amianto.
b) El volumen total del tambor.
El área total a cubrir con tabletas de amianto será el área de la superficie cilíndrica más
el área de los dos cabezales hemisféricos, o sea el desarrollo de la parte cilíndrica más
el área de una esfera.
ATOTAL = D h + 4 r 2
ATOTAL = ( 3,1416 0,8 m 5 m ) + 4 ( 3,1416 ) ( 0,4 m) 2
ATOTAL = 12,57 m 2 +2,01 m 2 = 14,58 m 2
5 m
80 cm
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a) El área a aislar térmicamente es de 14,58 metros cuadrados.
El volumen total del tambor será el volumen de un cilindro más el volumen de una
esfera
VTOTAL = 0,7854 D 2 h + ( 4/3) r 3
VTOTAL = 0,7854(0,8 m ) 2 5 m + ( 4/3) (3,1416) (0,4 m) 2 = 2,513 m 3 + 0,268 m 3
VTOTAL = 2,781 m 3
El volumen total capaz de almacenar dicho tambor es de 2,781 m 3
2.- Una columna de forma cuadrada tiene lados de 4 cm y una longitud total de 1,3 m.
La columna está hecha de acero medio con una densidad de 7860 kg/m 3 . Calcule la
masa de la columna.
El primer paso es hallar el volumen de la columna en metros cúbicos, porque la
densidad está dada en kilogramos por metro cúbico.
Y el volumen de la columna será el producto del área de un cuadrado por su altura.
Área de la sección cuadrada de la columna= ( 0,04 m ) 2 = 0,0016 m 2
Volumen de la columna cuadrada = 0,0016 m 2 . 1,3 m = 0,00208 m 3
La masa de la columna se halla multiplicando el volumen de esta por la densidad del
material que está construida, por lo que:
Masa = 7860 kg / m 3 . 0,00208 m 3 = 16,35 Kg
3.- Hallar el volumen en galones de un tanque de un diámetro de 40 pulgadas, y una
altura de 5´-10¨.
4.- Hallar el volumen en galones de un tanque de almacenamiento de diesel de
diámetro igual a 30 metros y una altura de 18 metros.
DIBUJO TECNICO
Un dibujo técnico puede ser ejecutado de dos formas: a mano alzada (llamado
CROQUIS), o con el uso de instrumentos diseñados para este propósito.
El objetivo principal de cualquier dibujo técnico es describir mediante líneas, curvas y
sus mediciones, una pieza, parte de un equipo, o el equipo en si mismo, de manera que
se establezca una comunicación entre los especialistas para debatir su diseño,
construcción o modificación.
La mayoría de las ideas que posteriormente dan origen a artículos y equipos, tienen su
primera expresión gráfica por medio de un croquis, ya que es capaz de recoger
además explicaciones verbales.
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Una gran ventaja de los croquis, es que para su confección solo se necesita papel, lápiz
y una goma de borrar.
Los croquis no se hacen a escala, solo debe tenerse en cuenta la proporcionalidad de
las dimensiones de la pieza o circuito de tuberías que se va a dibujar.
Anteriormente vimos que las líneas podían ser perpendiculares, paralelas o inclinadas,
sean dibujadas a mano alzada o con instrumentos.
Cuando se realiza un dibujo a mano alzada, deben tenerse en cuenta los siguientes
aspectos:
a) Trazar primeramente las líneas horizontales de izquierda a derecha, teniendo en
cuenta el paralelismo entre ellas, y si la pieza es simétrica trazar la línea de eje.
b) Como segundo paso, trazar las líneas verticales de arriba hacia abajo, teniendo
en cuenta la perpendicularidad con las horizontales, e igualmente trazar la línea
de eje en caso que lo requiera.
c) Posteriormente trazar las líneas inclinadas, de izquierda a derecha.
d) Delimitar los bordes exteriores de la pieza. Todos estos trazos hasta aquí deben
realizarse con líneas finas y claras, para no emborronar el dibujo.
e) El siguiente paso será el dimensionamiento de los lados, barrenos, inclinaciones
que tenga mi pieza.
Para el dibujo a mano alzada de círculos se puede usar los siguientes métodos:
a) Usando un lápiz y el dedo central como puntero para marcar el centro, se gira la
hoja de papel donde dibujaré el círculo y debe salir bastante simétrico.
b) Haciendo un cuadrado con las dimensiones del diámetro del círculo y tirando
sus diagonales hallamos el centro y podemos obtener el trazo de la
circunferencia correspondiente a ese círculo.
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c) Trazando los ejes vertical, horizontal y algunos a 30º, ó a 45º , marcaremos
sobre estos la medida del radio del círculo, y posteriormente uniendo esos
puntos, obtendremos el círculo de un radio determinado.
Para el dibujo a mano alzada de elipses se puede usar el método que muestra la figura,
trazando un rectángulo donde estará inscrita dicha elipse, con sus ejes vertical y
horizontal, que serán el eje menor y mayor respectivamente de la elipse en cuestión.
El Dibujo Técnico se puede dividir en:
Dibujo gráfico o ilustrativo.
Dibujo ortográfico.
El Dibujo gráfico o ilustrativo representa las tres dimensiones de los objetos, o sea la
longitud, la altura y la profundidad o ancho de ese objeto. Se clasifica en:
Perspectiva.
Oblicuo.
Isométrico.
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El dibujo en perspectiva es una mezcla de arte y realidad. El objeto aparece casi
exactamente como es capaz de verlo el ojo humano. Las líneas paralelas del objeto
llegan a converger en un punto lejano. Ver figura.
El Dibujo oblicuo es como muestra la siguiente figura. Este tipo de dibujo hace que la
vista de frente a la pieza tenga 90º con el papel y las demás líneas sean dibujadas a
30º ó 45º con respecto a las líneas frontales del objeto.
Dibujo Isométrico
La palabra isométrico significa igual medida o sea un dibujo en isométrico se reconoce
por las líneas dibujadas a 30º para la longitud y el ancho y el uso de una línea vertical
que representa la altura.
Este tipo de dibujo se usa mucho para la representación de sistemas de tuberías.
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El dibujo ilustrativo es muy bueno para visualizar el objeto por parte del observador,
pero tiene sus inconvenientes, como que no puede ser dibujado fielmente a escala; no
puede duplicar exactamente formas y ángulos de los bordes de una pieza ( por ejemplo
los barrenos se ven en forma de óvalos ).
Por ello es necesario usar el Dibujo Ortográfico que no es más que la representación
de dos o más vistas de la verdadera forma y magnitud de un objeto tridimensional,
estando cada vista en un plano simple.
Existen dos variantes de dibujo ortográfico:
Primer cuadrante ( usado en Europa y en Cuba )
Tercer cuadrante ( usado en Norteamérica)
Proyecciones Ortográficas.-
La Proyección Ortográfica es una proyección paralela del observador con respecto a la
pieza que está observando. Al proyectar una figura plana sobre un plano de proyección,
dicha proyección mostrará la verdadera forma y dimensión de la figura, como se
muestra en la figura a continuación.
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En los casos más corrientes para realizar el dibujo técnico mecánico de un objeto, se
pueden emplear las 6 diferentes proyecciones del mismo.
En la figura a continuación tenemos una pieza y observaremos sus vistas, colocando el
observador según las flechas A a la F, y se obtendrán:
Según la vista A, la vista frontal (tomando esa vista como el frente de la pieza)
Según la vista B, la vista superior o en planta.
Según la vista C, la vista lateral izquierda.
Según la vista D, la vista lateral derecha.
Según la vista E, la vista por debajo o inferior
Según la vista F, la vista posterior.
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Fijando la vista A como la vista principal de mi pieza, ya que es una de las vistas que
más datos me aporta y dependiendo de donde se proyectan las vistas restantes,
obtengo las dos formas básicas de las proyecciones ortográficas, llamadas: Primer
cuadrante y tercer cuadrante.
La proyección ortográfica del primer cuadrante aunque es más usada en Europa, aquí
en Cuba se ha usado bastante, y en general en América se ha usado más la Proyección
ortográfica del tercer cuadrante.
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Reconocer la vista frontal como vista clave.
La vista frontal es la vista clave, ya que se debe escoger de forma tal que nos brinde la
mayor cantidad posible de información, y a su vez teniendo en cuenta cuales serian las
vistas laterales para que también nos brinden información que no podemos extraer si
escogemos otra vista frontal.
En el dibujo técnico, no se logra tener una fotografía del objeto o pieza, es una visión
tridimensional, y ocurre que tres piezas con diferente forma puedan tener una misma
vista frontal.
Si solamente hacemos la vista frontal de estas tres piezas A,B y C no podemos
determinar si la superficie es plana vertical, plana inclinada o curva.
Hagamos ahora la vista superior o en planta de las tres piezas y vemos de acuerdo con
la figura que la vista superior de las piezas B y C son iguales, por lo que se requiere
obtener la tercera vista (en el caso de la figura: vista lateral derecha, pero que en este
caso es igual a la vista lateral izquierda).
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Como dijimos anteriormente dentro del Dibujo Gráfico o ilustrativo se encuentra el
dibujo en isométrico, que quiere decir que hay igual medida y se representa con dos de
los ejes a 30º con respecto a la horizontal.
30º
A B
30º
C
30º
30º
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De esta forma tengo tres planos A, B y C . Al ser dibujo en isométrico, quiere decir que
el ángulo entre los tres ejes es de 120º para la representación, pero que en realidad son
perpendiculares unos a otros. Si inserto una pieza cúbica y hago coincidir la medida
longitud en uno de los ejes con 30º de inclinación con respecto a la horizontal, la
medida de profundidad en el otro eje a 30º, y la altura con el eje vertical, quedaría de la
siguiente forma:
A
A partir de esa concepción puedo representar en isométrico cualquier pieza
tridimensional, y en los planos A, B y C puedo representar un sistema de tuberías que
me permitirá observar cuando el trazo es ésta cambia de sentido y dirección, pudiendo
además mostrar sus accesorios, distancias en longitud, ancho y profundidad.
Veamos un ejemplo
C
A
longitud
C
B
altura
profundidad
B
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Si queremos obtener las tres vistas de esta pieza en proyección ortográfica del primer
cuadrante, y tomamos como la vista frontal mirando la pieza en el sentido y dirección de
la flecha obtendremos. Cuando proyectamos las vistas en los planos A, B y C y
abatimos dichos planos, quedan de la siguiente manera:
A
C
La confección de un dibujo en isométrico no es tarea fácil, y es conveniente utilizar
algunas técnicas, como son:
Seleccione un papel que tenga los ejes a 30 o ó constrúyalos Ud para garantizar
paralelismo entre las caras.
Dibujar una caja como la mostrada en la figura, con la máxima altura de la pieza a
dibujar, con la medida máxima de largo, y con la dimensión máxima de
profundidad de la pieza o parte que Ud quiere dibujar.
Dibuje la vista frontal en la caja convenientemente en una de las caras.
Continúe situando las mediciones de profundidad de cada uno de los puntos a la
altura que les corresponde.
B
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Ejercicios:
1.- Elaborar las tres vistas de las siguientes piezas en isométrico
Trazado en proyección isométrica de tuberías y sus accesorios. Simbología
Basándonos en el mismo principio veamos como se conforma en proyección isométrica
el trazado de una tubería o sistema de tuberías y sus accesorios.
Las tuberías pueden dibujarse en líneas: simple, doble o una combinación de ambas.
Cuando se dibuja en línea doble ambas paredes de la tubería son dibujadas, pero las
dimensiones son referidas al centro de la tubería y de sus accesorios, y si se dibuja en
línea simple no se dibujan las paredes de dicha tubería. Ver figura
Generalmente en los dibujos en isométrico de tuberías de gran diámetro se representa
con doble línea, o sea se dibujan ambas paredes de la tubería, y cuando las tuberías
son de pequeño diámetro, se representan con simple línea.
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A continuación se muestran los símbolos más comunes de tuberías y sus
accesorios soldables.
Accesorio
Codo 90º
Codo 45º
Tee
Platillo de cuello
Platillo SlipOn
Platillo LapJoint
Platillo Ciego
Reducido
excéntrico
Reducido
concéntrico
Cap
Yee
Nudo
Trazado de la
tubería
acercándose
al
observador
Vista lateral
del accesorio
Trazado de la
tubería
alejándose
del observador
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SIIMBOLOGIA DE ACCESORIOS ROSCADOS
Accesorio
Codo 90º
Codo 45º
Cruz
Tee
Platillos
Unión
Cap
Trazado de la
tubería
acercándose
al
observador
Vista lateral
del accesorio
Trazado de la
tubería
alejándose
del observador
SIMBOLOGIA DE ACCESORIOS ¨SOCKET WELD¨ O DE ENCHUFE
Accesorio
Codo 90º
Codo 45º
Cruz
Trazado de la
tubería
acercándose
al
observador
Vista lateral
del accesorio
Trazado de la
tubería
alejándose
del observador
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SIMBOLOGIA DE ACCESORIOS ¨SOCKET WELD¨ O DE ENCHUFE
Accesorio
Tee
Platillos
Unión
Reducido
concéntrico
Reducido
excéntrico
Trazado de la
tubería
acercándose
al
observador
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS
Vista lateral
del accesorio
Trazado de la
tubería
alejándose
del observador
TIPO SIIMBOLO TIPO SIMBOLO
De cuña o galleta De Bola
De Globo Mariposa
Cheque De Angulo
Macho
De control
neumática
De control
eléctrica
De globo y de
ángulo
De Seguridad y
de Alivio
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SIMBOLOGÍA DE TUBERÍAS
Tuberías de Productos
Tuberías de aire de Instrumentos
Tuberías Hidráulicas
Tuberías Eléctricas
Capilares
Orientación del trazado en isométrico de tuberías y sus accesorios
Los dibujos en isométrico tienen la ventaja de que pueden ser rotados o dirigidos en
diferentes formas, por ejemplo escogemos cualquiera de los ejes a 30º y lo hacemos
coincidir con la línea geográfica Norte- Sur. Ver figura.
Cuando la tubería sube o baja con respecto al trazado que traía, en un ángulo de 90º
siempre tiene que coincidir con el eje vertical. ( En la figura anterior cuando la tubería
sube se representa con la letra U de ¨up¨ en inglés y cuando la tubería baja se
representa con la letra D de ¨down¨en inglés).
Siempre y cuando la tubería haga un cambio de dirección a 90º el trazado tiene que ser
paralelo a uno de los 3 ejes del isométrico.
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EQUIPO
¨A¨
Veamos cuando la tubería se desvía de su trazado en lugar de 90º ahora a 45º
EQUIPO
¨D1¨
Sistema de ejes para una
proyección isométrica
A B
C
h
flujo
flujo
EQUIPO ¨E1¨
La tubería sale del equipo D1 y cuando llega al punto M se desvía de esa trayectoria
con un juego de dos codos de 45º pero en el mismo plano A que venía dicha tubería,
solo que ahora a otra altura (h). En el isométrico se representa ese cambio mediante el
rombo en líneas de puntos.
Ahora si el cambio de dirección igualmente con codos de 45º es en otro plano diferente,
se representará de la siguiente manera:
M
P
N
Equipo ¨B¨
u otra línea
N
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EQUIPO
¨D2¨
A B
C
flujo
N
EQUIPO ¨E2¨
En este caso la tubería parte del equipo D2 avanzando hacia el Norte( N), y cuando
llega al punto S cambia de dirección mediante un codo de 45º pero no en altura como
en el caso anterior, sino en el plano C avanzando hacia la derecha una distancia b
llegando al punto R mediante otro codo de 45º y ya continúa hacia el Norte paralela al
tramo inicial, hasta llegar al equipo E2
Para representar este cambio de dirección en el plano horizontal C, se representa con
el rombo en líneas de puntos.
S
b
R
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Ejercicios:
1.- Hacer el trazado en isométrico de una tubería que conecte a dos equipos
cualesquiera de la Unidad en que trabaja cada alumno, teniendo prefijado el sentido del
Norte de la Unidad en cuestión. Por ejemplo ésta es la distribución de las Unidades de
Planta 1 de la Refinería ¨Ñico López¨ y la dirección del eje Norte-Sur.
Reformación
Destilación al
Vacío
Panel de Control
Planta 1
Destilados
Medios
Destilación
Atmosférica
Eje Norte-Sur
2.- Llevar el trazado en isométrico de la tubería seleccionada en el ejercicio Nº 1 a las
proyecciones ortográficas ( vistas frontal, lateral izquierda y superior).
3.- Hacer el trazado en isométrico el circuito de tubería encargada de la distribución de
agua potable de una casa que se dibujará en pizarra.
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Diagramas de Procesos
Existen muchos tipos de diagramas en la industria de plantas de procesos con distintos
propósitos: diseño, materiales de reemplazo, construcción, inspección, firma de
contratos, operación, mantenimiento, etc. Los más comunes son:
1. Diagrama de flujo mecánico.
2. Diagrama de flujo de proceso.
3. Diagrama de procesos e instrumentación.
4. Diagrama de lazo de instrumentos.
5. Diagrama isométrico de tuberías.
6. Diagrama lógico.
Diagrama de flujo mecánico.
El diagrama de flujo mecánico es el indicado para consultar conjuntamente con los
documentos de ofertas y materiales. En el aparecen detalles de construcción y datos de
las tuberías e instrumentación.
En este diagrama gráficamente se resumen todos los cálculos de proceso y del sistema
basados en valores de flujo, presión, temperatura, y equipamiento general de la
instalación. En un diagrama de flujo mecánico se incluyen:
a) Medidas del equipo, presión y temperatura de diseño, requerimientos del
aislamiento y todas las conexiones.
b) Función de los intercambiadores de calor, numero de pases, medida y tipo
de tubuladura, requerimientos del aislamiento y configuración general.
c) Detalles de las bombas, compresores, y motores, detalles mecánicos
externos, controles, instrumentos y facilidades.
d) Identificación de las líneas de flujo, tipos de válvulas y tamaños, y tipos de
conexiones.
e) Tipos de medidores de flujo, registro de los flujos, indicadores de
temperatura, válvulas de control, indicadores de presión, indicadores de
nivel, válvulas de seguridad, aditamentos de parada de emergencia.
Este diagrama permite a los contratistas hacer un listado detallado de la cantidad de
equipos mecánicos que necesitarán, instrumentación, válvulas y controladores. El
diagrama de flujo mecánico muestra gráficamente los resultados del trabajo de diseño
hecho por los ingenieros mecánicos, y define estimados de costos, y detalles precisos
de que se necesita incorporar a la construcción del proyecto.
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LSH
2
To HC
Drain`
1/2 "
1 "
1 "
Grounds Magnetos on
Both Compressors
Actuates Plant Inlet
Shutdown Valve
8"
8"-DA-GH-8
V-2 SALES GAS SCRUBBER
42" OD X 15" S-S WITH 24" OD X 4'0" Glycol
DP=1200 psi, DT = 100Deg. F.
Cold Insulation +10 Deg F.
V 2 SALES GAS SCRUBBER
42¨ OD x 15´ WITH 24¨OD x 4´-0¨ Glycol
DP= 1200 psi, DT= 100 Deg F
Cold Insulation +10 Deg F
2 1/2" Insulation
V - 2
4" Insulation
To HC
Valve
1/2 "
1/2 "
PI
3
1/2 "
LG
2
2 1/2" Insulation
To Drain
1 " S.W.
TI
4
1 " SCRD
1 1/2 "
S.W.
1 1/2 "
S.W.
PSV
2
LG
3
1/2 " SCRD
Drain
To Relief Header
1/2"
S.W. 1"
S.W.
1"
S.W.
For Future Glycol From V-!
! 1/2 " S.W.
1"
1"
S.W.
1 1/2"
1 1/2"
1/2 "
LCV
3
LC
2
1 1/2 " -BA-Q-9
Anti Sweat
Inside
Building
Anti-Sweat
27
1/2 "
1" 1" 1"
1"
LCV
2

Veamos detalladamente la información que nos brinda el Diagrama Mecánicos de Flujo
Medidas del equipo, presión y temperatura de diseño, requerimientos del
aislamiento y todas las conexiones.
V 2 SALES GAS SCRUBBER
42¨ OD x 15´ WITH 24¨OD x 4´-0¨ Glycol
En el diagrama aparece el título del equipo: Tambor separador de gas destinado a la
venta V2, de 42¨ diámetro exterior por 15 pies de longitud, con un colector de glycol de
24¨de diámetro exterior y 4´de altura
DP= 1200 psi, DT= 100 Deg F
Cold Insulation +10 Deg F
Su presión de diseño es de 1200 psi y una temperatura de diseño de 100ºF y dado que
el equipo trabajará + 10ºF el aislamiento térmico para esta temperatura estará previsto.
Función del equipo y requerimientos de aislamiento térmico.
8¨
8"
DA-GA-8¨
8"-DA-GH-8
Aislamiento 2 ½¨
2 1/2" Insulation
4" Insulation
Aislamiento 4¨
Aislamiento 2 ½¨
PI
3
1/2 "
2 1/2" Insulation
La mezcla de tres fases ( gas, hidrocarburo líquido, y glycol-agua) entra al equipo
mediante una tubería de 8¨ con conexión emplatillada y 2 ½¨ de espesor de aislamiento
(Note que el símbolo del aislamiento de la tubería es distinto al símbolo del aislamiento
del equipo que es de 4¨). Los vapores atraviesan un tamiz abandonando el tambor por
su parte superior a través de una tubería de 8¨ de diámetro llamada en el diagrama
DA-GA-8 también aislada térmicamente con 2 ½¨ de espesor.
TI
4
28

V - 2
1 1/2 "
S.W.
1 1/2 "
S.W.
Anti Sweat
Inside
Building
Anti-Sweat
La mezcla gllycol-agua sale por el colector del tambor separador mediante una
conexión emplatillada a una tubería de 1 ½¨ de diámetro llamada en el diagrama BA-
Q-9 que tiene 2¨de espesor de aislamiento para evitar la condensación. Además tiene
una conexión emplatillada de 1¨de diámetro para drenaje con una válvula de galleta con
conexión ¨socket weld¨y otra válvula de globo con conexión roscada también de una 1¨.
La instrumentación del equipo incluye:
a. Un indicador de nivel (LG-2) conectado al equipo mediante válvulas de
ángulo y con un circuito de drenaje con válvulas de galleta de ½¨.
b. Dos controladores de nivel (LC-2 y LC-3). El LC-2 controla el nivel de
hidrocarburo líquido mediante la válvula LCV-2 conectada al equipo
mediante 2 válvulas macho roscada de 1 ½¨. El LC-3 está conectado
mediante 2 válvulas de galleta de 1 ½¨ con tipo de unión ¨socket weld¨ y
ambos controladores tienen válvulas de ½¨ de galleta para el drenaje.
c. Un controlador de corte por alto nivel (HSH-2) que es capaz de cortar el
flujo de toda la Planta mediante la vávula de emergencia ESV-1. Este
controlador está conectado al equipo mediante 2 válvulas macho de 1¨ y
válvulas de galleta de ½¨ para drenaje.
d. Un indicador de presión PI-3 conectado al equipo mediante una válvula de
galleta de ½¨.
e. Un indicador de temperatura TI-4
f. Una válvula de seguridad PSV-2 con conexiones emplatilladas 2¨en la
entrada y 3¨en la salida.
1 1/2 " -BA-Q-9
29
500# @ -5 Deg. F
2" -BA-C-4

LSH
2
To HC
Drain`
1/2 "
1 "
1 "
Grounds Magnetos on
Both Compressors
Actuates Plant Inlet
Shutdown Valve
8"
8"-DA-GH-8
2 1/2" Insulation
V - 2
4" Insulation
To HC
Valve
1/2 "
1/2 "
PI
3
1/2 "
LG
2
2 1/2" Insulation
To Drain
1 " S.W.
TI
4
1 " SCRD
1 1/2 "
S.W.
1 1/2 "
S.W.
PSV
2
LG
3
1/2 " SCRD
Drain
To Relief Header
1/2"
S.W. 1"
S.W.
1"
S.W.
For Future Glycol From V-!
! 1/2 " S.W.
2"
3'
1"
1"
S.W.
1 1/2"
1 1/2"
1/2 "
LCV
3
LC
2
1 1/2 " -BA-Q-9
2"
1/2 "
1" 1" 1"
Anti Sweat
Inside
Building
Anti-Sweat
1"
LCV
2
500# @ -5Deg. F
2" -BA-G-10
2"
Anti-Sweat
500# @ -5 Deg. F
2" -BA-C-4

Propósitos generales de los diagramas de flujo mecánico
1. Durante la fase de diseño y pre-construcción este tipo de diagramas hace que el
ingeniero contratista pueda tener un levantamiento detallado de los equipos
mecánicos, instrumentos, válvulas y accesorios controladores que le servirán para
hacer un estimado de costos y comenzar el proceso de ofertas y contrataciones.
Este diagrama muestra gráficamente los resultados del trabajo de diseño de
ingenieros mecánicos y define exactamente que debe ser incorporado a la
construcción del Proyecto.
Los diagramas de flujo mecánicos conjuntamente con los diagramas de flujo de
procesos son suficientes par definir el alcance de un Proyecto.
2. Durante la etapa constructiva estos diagramas posibilitan al personal de Inspección
y Construcción conocer que todos los equipos, instrumentos, tuberías, válvulas,
aislamiento están apropiadamente ubicados e interrelacionados.
3. Posterior a la etapa constructiva, o sea ya con fines operacionales, estos
diagramas auxilian la comprensión de detalles del proceso, del sistema de control
de la instrumentación, la relación entre los sistemas de proceso, eléctrico, y de
facilidades auxiliares.
La Asociación de estándares americanos (ASA American Standards Association) en su
manual ¨Abreviaturas comunes en el uso de diagramas¨ da un listado de abreviaturas
que identifican los diferentes componentes del diagrama de flujo mecánico.
Ejercicios:
1.- De acuerdo al diagrama de flujo mecánico mostrado en la figura, desglose la
información que nos brinda
D- 701 Tambor horizontal 4´-6¨ OD x 14´con colector vertical 10¨OD x 2´
Acumulador aftercooler E-701 A/B
3 interfases: gaseosa (gas alta presión); líquido: destilado de alta presión;
acuosa: agua añadida para eliminar compuestos nitrogenados.
Presión Diseño: 182 psig ( 1254,8 kPa)
Temperatura Diseño: 155ºF (68,3ºC)

Succión P-701 A/B
LIC-FRC 701
1¨
4¨
GZD-2
LDICV-701 1¨
FR-PR-701
M-20¨
2.- Por equipos hacer un diagrama de flujo mecánico de uno de los equipos de la Planta
o Unidad en que trabajan.
Diagrama de flujo de proceso Process Flow Drawings (PFD´s)
6¨
El diagrama de flujo de proceso es acompañado por un balance de masa de la
unidad. El balance material es generalmente expresado en moles por unidad de
tiempo, independiente de la fase, presión ó temperatura. Cada flujo identificado
en un balance material es dividido en componentes ( metano, etano, sulfuro de
hidrogeno etc )
3¨
6¨
indicador de nivel
Filtro
E-701 A/B
Las válvulas de bloqueo son de galleta ¾¨
32

Ejercicio: Comparar este diagrama de flujo de proceso contra alguno de los diagramas
de flujo de proceso que los estudiantes manejan en su Unidad o Planta.
33

El Diagrama de flujo de Procesos esencialmente ofrece la información necesaria del
tamaño de los equipos, incluyendo intercambiadores de calor, tuberías, válvulas,
controladores y metros.
34

Esta información es usada por los operadores para comparar la operación de la planta
contra el diseño de esta, con respecto a sus relaciones de flujo volumétrico, de
masa y de peso, a la eficiencia de los intercambiadores de calor, a la eficiencia de
recuperación, etc.
Diagrama de Procesos e Instrumentación ( PID )
Este tipo de diagrama es muy útil para ingenieros, operadores e instrumentistas, ya
que muestra los equipos, sus tuberías y los instrumentos acoplados a estos.
Todas las plantas de proceso tienen un diagrama llamado P + ID . Este tipo de
diagrama ilustra todos los puntos de medición y los lazos de control. Además identifica
los números de referencia del lazo, los tipos de señal ( neumática, electrónica, etc ), y
señaliza donde están localizados los instrumentos.
35

La norma ISA ( Instrument Society of America ) establece los patrones o
estándares de la instrumentación en la industria. La norma ISA S 5.1 utiliza códigos de
símbolos e identificación como lenguaje universal para las industrias química,
petroquímica, refinerías, generación de potencia.
Esta simbología es usada en actividades de diseño, entrenamiento, diagramas
de lazo de instrumentos, diagramas lógicos, instalación, operación y hasta en
instrucciones de Mantenimiento.
Estos diagramas le dan la suficiente información a operadores, técnicos instrumentistas,
técnicos de laboratorio e ingenieros para poder entender el significado de las
mediciones y el control de los procesos que tienen lugar en cada industria de estas
mencionadas anteriormente
Identificación de letras.
PRIMERA LETRA LETRA SIGUIENTE
Variable Modificador Función Función Modificador
medida
pasiva salida
A Análisis Alarma
B Combustión
Elección del
usuario
Elección del
usuario
Elección del
usuario
C
Elección del
usuario
Elección del
usuario
Control
D Diferencial
E Voltaje
Sensor
(Elemento
Primario)
F Flujo Índice, fracción
G
Elección del
usuario
Cristal,
Accesorio de
observación
H Manual Alta
I Corriente
eléctrica
Indicador
J Potencia Explorador
K Tiempo, Razón de
Estación de
tiempo de
cambio
control
L Nivel Ligero Bajo
PRIMERA LETRA LETRA SIGUIENTE
Variable Modificador Función Función Modificador
medida
pasiva salida
M Momentaneo Medio,
36

Intermedio
N Elección del usuario Elección del usuario
O Orificio,
restricción
P Presión, vacío Punto o
conexión de
prueba
Q Cantidad Integrador o
totalizador
R Radiación Registrador
S Velocidad, Seguridad Conmutador
frecuencia
(switch)
T Temperatura Transmisor
U Multivariable Multifunción Multifunción Multifunción
V Vibración,
Válvula,
Análisis
Mecánico
damper
W Peso, Fuerza Bien (well)
X No clasificado Eje X No clasificado No clasificado No clasificado
Y Evento,
Condición
Eje Y Relay
Z Posición,
Dimensión
Eje Z
Motor,
Actuador
Las siguientes abreviaturas sugieren los tipos de suministro de energía:
AS. Air Supply ( suministro de aire )
ES Electric Supply ( suministro de electricidad )
GS Gas Supply ( suministro de gas )
HS Hidraulic Supply ( suministro hidráulico )
NS Nitrogen Supply ( suministro de nitrógeno )
SS Steam Supply ( suministro de vapor )
WS Water Supply ( suministro de agua )
El nivel de suministro de energía o potencia puede ser añadido a la línea de
suministro del instrumento, por ejemplo ES 24 DC for a 24 volt direct current supply.
Level Transmiters (Transmisor de Nivel)
Level Indicator Transmiters ( Transmisor del indicador de nivel)
37

Level Recorder y Pressure Recorder (Registrador de Nivel y registrador
de presión)
Level Indicador Control ( Control del indicador de nivel)
Pressure Safety Valve ( Válvula de Seguridad )
Level Switch High ( Conmutador por alto nivel )
Ejercicios:
1.- Dada la siguiente combinación de letras, describa la función del instrumento.
a. PRC________________________
b. HIC_________________________
c. LAHH _______________________
d. TDT ________________________
e. ZI __________________________
f. UR _________________________
Diagrama de lazo de instrumentos
Es muy utilizado por instrumentistas, personal de Mantenimiento y de Construcción.
Muestra todas las conexiones para un lazo particular, y además puede mostrar las
calibraciones prefijadas.
Un diagrama de lazo de instrumentación es usado para la instalación, detección de
posibles averías y listado inicial de materiales para el proyecto. Además este tipo de
diagrama detalla la localización de instrumentos en el lazo, los tipos de señales, los
números de referencia y la ubicación de los elementos de control.
38

Diagrama isométrico de tuberías
Un diagrama o dibujo isométrico de tuberías se usa para identificar las tuberías
de 2¨de diámetro en adelante y su posición relativa con respecto a equipos y válvulas.
Hay diagramas dibujados en vista superior y en vista frontal. Años atrás se construían
modelos en plásticos de las plantas para identificar tuberías, equipos y accesorios,
estos diagramas sustituyeron estos modelos plásticos. En este isométrico se relacionan
el material de la tubería, los accesorios que tiene acoplada (válvulas, tees, codos,
39

educidos etc.), además se refleja la presión de diseño, presión de prueba, temperatura
de diseño y de trabajo.
En ocasiones este diagrama muestra una vista frontal y una vista superior además del
diagrama en isométrico.
En los Diagramas isométricos de tuberías además de los símbolos indicados en la
sección de Dibujo Técnico ( tipos de líneas, tipos de válvulas, tipos de accesorios ) se
utilizan los siguientes símbolos de equipos.
40

Ejercicios:
1.- Construir un diagrama isométrico de tuberías que incluya:
a) Tubería de 8¨de diámetro
b) Tubería de 6¨de diámetro.
c) 2 codos 90º de 8¨
d) 2 codos 45º de 6¨
e) Un reducido concéntrico de 8¨x 6¨
f) 5 platillos de cuello soldable
g) Una torre empacada.
h) Un compresor axial movido por una turbina.
i) Un enfriador por aire.
2.- Dibuje el símbolo establecido para identificar:
a) Una bomba reciprocante movida por un motor eléctrico.
b) Una bomba centrífuga movida por un motor eléctrico.
c) Un intercambiador de calor tipo hervidor con tubos en U.
d) La torre de la unidad de Reformación que es de platos y copillas.
e) Un soplador centrífugo movido por un motor eléctrico.
42

Diagrama lógico
El diagrama lógico es usado para el control de sistemas. Este indica los
diferentes patrones de condiciones que permiten que una función se ejecute y que esa
condición cese al ejecutarse la función. Es muy recomendado su uso cuando el proceso
no es continuo. Este diagrama utiliza una serie de símbolos que dependen del tipo de
sistema que está instalado.
Un ejemplo de un diagrama lógico es el que aparece a continuación:
43

Tuberías y sus accesorios
Las tuberías son utilizadas en la industria en general y en nuestra industria petrolera,
para transportar distintos tipos de fluidos.
El material a usar en la construcción de una tubería depende de las condiciones a que
va a operar esa tubería ó el sistema de tuberías. Para la selección de dicho material se
consultan los Standard como el ASME ó el ASTM que tienen secciones tal como “Power
Piping” , “Refinery and Oil Piping”. La cuestión fundamental es que haya una seguridad
operacional, que el sistema de tuberías trabaje de forma tal que resista la presión, y
temperaturas operacionales y hasta un poco mayores previendo una sobre presión o
una temperatura mayor debido a algún fallo operacional, y que resista la corrosión y
erosión esperadas de acuerdo al tipo de producto que manipule.
Una gran clasificación de los materiales usados para este fin puede ser:
Ferrosos.
No ferrosos.
Los materiales ferrosos son descritos como aquellos que contienen Hierro, que es un
elemento maleable, dúctil, magnético, que se corroe expuesto al medio ambiente.
Estos materiales ferrosos, se pueden dividir a su vez en no aleados, medianamente
aleados, y altamente aleados.
Cuando un metal que contiene Hierro se combina con Carbono se conoce como
ACERO, y la cantidad de carbono influye sustancialmente en las propiedades del acero.
La gran mayoría de las tuberías utilizadas en la industria que tienen que trabajar en
condiciones de mediana a altas presión y temperatura, son aquellas que contienen
entre el 0,1 y 0,25 % de carbono, ya que mayor a ese porciento las convierte muy frágil.
Los metales mas comúnmente usados como aleantes para mejorar las propiedades del
acero son el Cromo, Molibdeno, Manganeso, Tungsteno, Níquel.
A estos aceros aleados, pertenecen:
Los aceros inoxidables ( llamados aceros-níquel ).
Los aceros al Cromo Níquel utilizados mucho en la industria petrolera.
Los materiales NO FERROSOS mas utilizados en la fabricación de tuberías y como
aleantes son el Cobre, Aluminio, Estaño, Plomo.
A estos materiales no ferrosos pertenecen:
Las aleaciones de Cobre y los diferentes tipos de bronces y “ latones “
Tuberías de fibras de vidrio.
Tuberías plásticas, incluyendo las termoplásticos (ABS, PVC, PE, CPVC, PP )
44

En la norma ASTM, una de las mas utilizadas en la selección de materiales, cuando
seguidamente tiene una letra mayúscula A significa que el metal es ferroso, y cuando
es seguido por la letra mayúscula B, significa que el material es no ferroso.
ASTM A -XXX Metal ferroso.
ASTM B -XXX Metal No ferroso
Otra norma o standard muy usado en tuberías usadas en la Industria Petrolera es la
API ( American Petroleum Institute )( Instituto Americano del Petróleo ). La
especificación clave de tuberías, es el API Spec. 5L, que cubre tuberías sin costura, y
con costura longitudinal , y a su vez cubre los Grados A, B y X. Estos grados
corresponden a la resistencia a la tracción ( Yield Strength ), que es el esfuerzo a la
tensión ( tracción ) requerida, a la cual produce una elongación permanente en una
muestra de acero determinado. Una tubería API 5L Grado A tiene un ¨yield
strenght¨mínimo de 30 000 psi ( pound square per inch ) ( libras por pulgadas
cuadradas ), o sea como mínimo resiste 30 000 psi de esfuerzo a la tracción antes de
deformarse. Una tubería de Grado B tiene un ¨yield strenght¨ mínimo de 35 000 psi. De
la misma forma una tubería de Grado X 42 indica que tiene un ¨yield strenght¨ mínimo
de 42 000 psi.
Otra norma por la cual se designan las tuberías es la AISI ( American Iron and Steel
Institute ).
Ejercicios:
1.- ¿Qué diferencias existen entre los materiales ferrosos y los no ferrosos?
2.- Las tuberías de materiales no ferrosas son usadas en Refinerías. ¿En que tipo de
servicio Ud la usaría? ¿Por qué?
3.- ¿Cómo clasificaría Ud a los aceros inoxidables? ¿Como metales ferrosos o no
ferrosos? Justifique su respuesta.
Clasificación de una tubería por su diámetro.
Una tubería de acuerdo al sistema ingles de mediciones, se selecciona por el
Diámetro Nominal que no coincide con el diámetro exterior, ni con el diámetro interior.
El diámetro interior de una tubería va a depender del schedule ó espesor de
pared de esta.
Las tuberías de acuerdo al sistema métrico, si se solicitan por su diámetro
exterior, al igual que las tuberías que van a ser mandriladas, o las tuberías de pequeño
diámetro que van a ser utilizadas con boquillas, o accesorios de conexión en virola
( acampanadas ).
45

El espesor de una tubería va a depender de:
La presión interna que va a resistir la tubería.
Del diámetro interior que plantearon los tecnólogos que debía tener dicha tubería
para transportar una cantidad determinada de flujo.
La resistencia a la tracción, o máximo esfuerzo permisible del material de que va
a ser construida la tubería.
De las condiciones ambientales donde va a ser ubicada la tubería ( factor de
sobre espesor por corrosión )
Como se nota en la tabla anterior, tenemos schedule 40 ( sch 40 ), sch 80, sch 160,
para ese diámetro de 1”, y en el caso de sch 40 coincide con la tubería llamada
Standard en ese diámetro, pero no quiere decir que solo existen esos schedule, ni que
para todos los diámetros el schedule 40 coincide con el Standard, ni el sch 80 con la
denominación Extra Strong. PARA CADA DIAMETRO DE TUBERIA UN VALOR DE
ESPESOR ES EL STANDARD, O EL EXTRASTRONG ( XS ), O EL DOBLE EXTRA
STRONG ( xxs ).
Tubería clase ¨TUBE¨.
La tubería clasificada como PIPE ó PIPING en el sistema ingles se clasifica por
su diámetro nominal, que no coincide con el diámetro exterior, ni con el interior.
Existe una clasificación de tubería de acuerdo al sistema ingles llamada TUBE
que es utilizada cuando va a ser mandrilada o expansionada en un alojamiento. Esta
tubería tiene requerimientos en cuanto a dureza en sus extremos, para que pueda ser
expansionada, y también tiene un diámetro exterior con menores tolerancias de
fabricación, ya que tiene que tener una medida más precisa, ya que va a introducirse
en un alojamiento para ser expansionada.
46

Otra forma de clasificar las tuberías en la Industria Petrolera puede ser la siguiente:
Tuberías de uso común, llamadas ¨line pipe¨
Tuberías para perforación, llamadas ¨drill pipe, ó steel casing pipe¨
De acuerdo a su construcción, las tuberías pueden ser:
o Sin costura.
o Con costura
Las tuberías sin costura ( ¨seamless¨ ), se refiere a que su conformación no es
mediante soldadura longitudinal, ( No la forma de conexión a sus accesorios, o a otra
tubería ). Son conformadas en caliente por extrusión.
Las tuberías con costura difieren en cuanto a la soldadura con que son conformadas.
Puede ser por soldadura de contacto, por soldadura por resistencia eléctrica, por
soldadura por inducción, todas estas sin aporte adicional de otro material.
Además puede ser con soldadura por arco sumergido, ó por soldadura automática con
arco sumergido, ó por soldadura con gases protectores.
Generalmente estas tuberías conformadas con costura, se fabrican en diámetros
mayores de 36¨
Otra forma de la soldadura en tuberías con costura, es con soldadura en espiral, con
soldadura eléctrica automática o semiautomática con arco sumergido.
Otros tipos de tuberías
Los sistemas de recolección para productos derivados del petróleo y sus gases,
generalmente son construidos de acero y con extremos para soldar, pero la
investigación y el desarrollo de la tecnología ha ido introduciendo otros materiales para
la transportación de productos. Hoy día se construyen tuberías de fibras de vidrio, de
varios tipos de plásticos, de asbesto cemento, ó tuberías con capas de varios tipos de
materiales.
Estos tipos de tuberías son usadas en circuitos de relativa baja presión de trabajo, y en
servicios corrosivos, un ejemplo de esto son las tuberías de agua de mar. La instalación
de este tipo de tuberías requiere de procedimientos especiales en su unión, como
juntas adhesivas, acoplamientos que usan una junta del tipo ¨O-Ring¨, juntas de bocina
y espiga.
Tuberías flexibles.- Tienen un amplio uso en servicios ¨offshore¨, que son conformadas
con varias capas: una capa exterior de acero inoxidable, una capa interior de nylon, una
capa de polietileno antifricción, una doble capa cruzada de acero, y una final de
polietileno de protección externa.
Tuberías Termoplásticas
Tuberías de Polietileno.- El Polietileno es el material plástico más universalmente
usado en circuitos de tuberías soterradas para servicios de gas y agua. Es conocido
como PE-HD ó PE-MD y ofrece muchas ventajas circuitos domésticos e industriales,
47

por su excelente flexibilidad, bajo peso, bajas pérdidas por fricción, buena resistencia a
la fractura, y química.
El método de unión más aconsejable es por fusión aplicando calor, por electrofusión. Su
rango de temperatura permisible de trabajo es entre –40º C hasta +60º C.
Tuberías de PVC ( Polyvinylchloride )
Conocido como PVC, este compuesto es una resina sintética que cuando es tratada
con otros productos químicos adquiere propiedades parecidas a la goma.
El PVC-U tiene alta resistencia a la tracción y al impacto y podrá soportar altas
presiones por largos periodos y a altas temperaturas. Es resistente a la mayoría de los
ácidos y sustancias caústicas, por lo que es muy empleada en sistemas de drenaje
industrial en plantas químicas.
Tuberías de PVDF ( Polyvinylidene fluoride )
El PVDF es un material termoplástico con muy buenas propiedades físicas , mecánicas
y químicas. Tiene excelente estabilidad térmica. Trabaja en un amplio rango de presióntemperatura,
que lo ha hecho de gran aplicación en las industrias automovilística,
química, del papel, de semiconductores eléctricos, farmacéutica y plantas de
tratamiento.
Es resistente a la mayoría de los ácidos inorgánicos, a los hidrocarburos aromáticos y
solventes en general.
Tuberías de PB ( Polybutylene )
Este material posee buena resistencia química y buenas propiedades mecánicas,
adecuadas para servicios de agua fría y caliente, y por sus características es
aconsejable en instalaciones de la industria alimenticia. Es un material flexible inclusive
a bajas temperaturas.
Tuberías de Polipropileno ( PP )
El Polipropileno es uno de los termoplásticos más ligeros con un alto punto de
ablandamiento ( 180ºC ). Tiene alta resistencia química y térmica y buena resistencia a
la fatiga. El rango de temperatura de trabajo oscila entre –10º y 110ºC.
Métodos de conexión de tuberías
Tenemos tres grandes métodos de conexión de tuberías a presión:
Conexiones roscadas.- Las tuberías son roscadas en sus extremos de acuerdo
al diámetro. Este método es empleado en tuberías de pequeño diámetro y para
presiones y temperaturas bajas. Como ventaja presenta que es de fácil
desmantelamiento ( cuando la rosca está protegida contra la corrosión). Como
gran desventaja tiene, que es tendiente a fugas por la rosca.
48

Conexiones Emplatilladas.- Este método utiliza platillos o bridas que son de
varios tipos, para unir a otro tramo de tubería con otro platillo de igual clase. Se
unen por medio de tornillos ó espárragos, con una junta entre ambos platillos. El
material de la junta depende de la presión, temperatura y grado de corrosividad
del producto que va por dentro de la tubería.
Este tipo de conexión es utilizada en circuitos de presiones y temperaturas
elevadas. Suministra gran sellaje ( cuando se usan los tornillos y junta
adecuadas ). Permite un fácil desmantelamiento.
Conexiones Soldadas.- En este método los tramos de tuberías son soldados
entre si, con el método de soldadura y metales de aporte que se ajusten a las
condiciones de trabajo de dicha tubería. Este método de conexión soldada entre
tuberías tiene varias ventajas sobre los métodos anteriores.
o Hay menor posibilidad de fugas o salideros, ya que la unión es más
hermética.
o El peso del conjunto es menor, ya que elimina el peso de platillos, junta, o
accesorios roscados que al ser reforzados, tienen mayor peso que los
accesorios soldables.
o El costo de materiales y necesidad de mantenimiento es menor que en los
casos anteriores.
o Las tuberías soldadas son más fáciles para aislar térmicamente que las
tuberías emplatilladas.
o Las uniones soldadas tienen mayor flexibilidad y permiten mayor
fluctuación de movimientos que el resto de las uniones.
La principal desventaja de las uniones soldadas, es la necesidad de utilizar un soldador
calificado y certificado de acuerdo al tipo de unión a efectuar ( tuberías, planchas, acero
al carbono, o acero aleado ).
Las tuberías de 2¨ de diámetro y por debajo generalmente cuando son soldadas, se usa
el tipo de enchufe o ¨socket weld¨.
Para tuberías por encima de 2¨ de diámetro, se usa el método a tope ( ¨butt weld¨) y se
biselan los extremos de las tuberías ( de acuerdo al espesor de dicha tubería).
En ocasiones para evitar un exceso de penetración de soldadura hacia el interior de la
tubería se usa plancha de respaldo ( ¨backing ring¨)
Otros tipos de acoplamiento.
Unión o acoplamiento mecánico.
El concepto de acoplamiento mecánico se originó durante la Primera Guerra Mundial,
donde se hizo necesario un rápido despliegue de tuberías para combustible y agua,
donde los métodos de uniones roscadas, o soldadas eran casi imposibles en medio de
una batalla.
49

Acoplamiento de bordes ranurados ( Grooved-end pipe coupling )
Este tipo de unión o acoplamiento es reconocido como un método estandar de
alineamiento de tuberías de hierro dúctil, acero al carbono y otros materiales.
El método consiste en la elaboración de dos ranuras en los terminales de los tubos a
unir, que puede ser maquinada o roleada en frio (sin rebaje de material ), para que en
estas pueda instalarse un aditamento, que a su vez tiene dentro una junta que hace un
triple sellaje.
Comparación entre los métodos clásicos de acoplamiento.
METODO VENTAJAS LIMITACIONES OBSERVACIONES
Unión Roscada
Unión
Emplatillada
Unión Soldada
Ejercicios:
Rápido ensamblaje, es
práctico en diámetros
pequeños, aceptable
resistencia a presión y
temperatura. Se
necesitan pocas
habilidades de
instalación.
Aconsejable para rápido
desmantelamiento de
tramos de tuberías y sus
accesorios.
Recomendable para altas
presiones y temperaturas.
Se pueden recuperar
elementos fácilmente.
Se puede utilizar en
cualquier diámetro de
tuberías.
Uso en tuberías
de paredes finas
Dificultad de
alineamiento.
Necesidad de
espacio para la
instalación de
los espárragos.
Es más caro que
la unión roscada.
No es
desmontable.
Necesidad de
platillos para
válvulas. No
aconsejable
hacer
prefabricaciones.
Se debilita el
espesor de la
tubería. Bajo costo
de instalación.
Se requiere
habilidades
especiales de
soldadura.
1. ¿Qué tipo de tuberías se clasifican por el diámetro nominal y cual por su diámetro
exterior?
2. ¿Algún tipo de tuberías se clasifican por el diámetro interior? ¿De que depende el
diámetro interior?
3. ¿De que depende el espesor de una tubería?
4. ¿De que depende el material de una tubería?
5. ¿Qué características tienen las tuberías clasificadas como ¨TUBE¨o ¨TUBING¨?
6. De acuerdo a su construcción ¿cómo se pueden clasificar las tuberías?
7. De acuerdo a las propiedades de las tuberías de Polietilieno ¿en que tipo de
servicio puede ser usada en nuestra industria petrolera?
50

8. ¿De que formas puedo unir dos tuberías?
9. ¿Qué características presentan las uniones roscadas?
10. ¿Qué ventajas tiene el tipo de unión por soldadura?
ACCESORIOS DE TUBERIAS
Los accesorios usados en los sistemas o circuitos de tuberías, son diseñados de
acuerdo al tipo de conexión usado, o sea pueden ser para ser roscados, para ser
soldados o para ser emplatillados. Pueden ser:
Codos:
o 90º radio corto, o radio largo ( fundamentalmente en codos soldables).
o 45º
o Reducidos ( codos roscados reducidos, por ejemplo ¾¨ a ½¨)
o 180 ó ¨U Bends¨
Tee:
o Normal ( Iguales medidas en la horizontal, que en la desviación
perpendicular a ella).
o Reducida en la desviación ( Por ejemplo 8¨ x 8¨x 6¨ significa 8¨ en la
horizontal, y 6¨ en la desviación perpendicular).
o Reducida en la horizontal ( Por ejemplo 8¨ x 6¨ x 8¨,significa 8¨ en una de
las horizontales, 6¨ en la otra horizontal y 8¨ de nuevo en la desviación
perpendicular).
Reducidos:
o Concéntricos.
o Excéntricos.
Cap:
o Roscados.
o Soldados.
Uniones:
o Nudos o manguitos.
o ¨Bushing¨ ( generalmente en tubería roscada, por ejemplo ¾¨a ½¨ rosca
exterior y rosca interior respectivamente ).
o Uniones universales ( también para tuberías roscadas ).
Platillos o Bridas:
o De cuello o ¨welding neck¨
o Deslizables o ¨Slip On¨
o Roscados
o De enchufe o ¨Socket weld¨.
o De traslape o ¨Lap Joint¨.
o De reducción.
o De orificio.
o Ciegos.
Juntas :
o Juntas de aro plano (Flat ring gaskets).
o Juntas planas con dibujo fonográfico (Serrated gaskets).
51

o Juntas metálicas (,Laminated gaskets Ej. Asbesto forrado ).
o Juntas corrugadas (Corrugated gaskets).
o Juntas O ring (Ring Joint gaskets).
o Espirotálica (Spiral – wound gasket)
Válvulas:
o Válvulas de globo,(“globe valves”).
o Válvulas de galleta ó de disco,( “ gate valves”)
o Válvulas de aguja , (“needle valve”).
o Válvulas de mariposa ,( “butterfly valve”).
o Válvulas de bola,(”ball valve”).
o Válvulas macho,(” plug valve”.)
o Válvulas cheque,(“check valve”)
o Válvulas de diafragma, (“Diaphragm valve”)
El material de estos accesorios así como el espesor de codos, tees, reducidos y cap, se
seleccionan de acuerdo al material y espesor de la tubería que a su vez se seleccionó
de acuerdo a la presión interna de trabajo, temperatura de trabajo, tipo de fluido y
condiciones externas.
Con respecto a los codos de 90º de radio corto y radio largo soldables, los primeros
tienen un avance de una vez su diámetro y los de radio largo 1.5 veces su diámetro.
Los codos de 180º se identifican por su distancia entre centro. Los codos de 45º tienen
el avance que indica la tabla.
PLATILLOS O BRIDAS
Los platillos o bridas son accesorios usados en sistemas de tuberías para facilitar el
ensamblaje y desacople de las tuberías de los equipos a que están conectadas, o el
desacople de dos tramos largos de tuberías. Los platillos o bridas se ofertan en
variados tamaños, medidas y formas.
Los platillos se identifican por la CLASE o ¨Rating¨. Los de acero forjado se clasifican en
clase 150, 300, 400, 600, 900, 1500 ó 2500 ó psi, y los platillos de Hierro Fundido se
clasifican en clase 125 ó 250 ó psi.
Esta clase corresponde a una relación de presión y temperatura a la cual es capaz de
trabajar normalmente cada clase.
Por ejemplo un platillo o brida de 150 no significa que puede trabajar en un sistema de
tuberías a una presión máxima de 150 psi o libras por pulgadas cuadradas. Eso
depende además de la temperatura a que trasiegue el producto por dentro de dicha
tubería.
A continuación se muestra una tabla que indica esta relación de presión-temperatura
para cada clase.
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Como se dijo anteriormente existe una variedad de tipos de platillos, que veremos a
continuación:
o De cuello o ¨welding neck¨
o Deslizables o ¨Slip On¨
o Roscados
o De enchufe o ¨Socket weld¨.
o De traslape o ¨Lap Joint¨.
o De reducción.
o De orificio.
o Ciegos.
Los platillos de cuello o ¨welding neck¨ se distinguen de otros tipos por su cono
largo y por su cambio gradual de espesor en la región de la soldadura que las une a la
tubería. El cono suministra un refuerzo importante al platillo desde el punto de vista de
resistencia a la flexión cíclica o repetida causada por la expansión de la línea u otras
fuerzas variables. Por tanto este tipo de platillo se prefiere para todas las condiciones
severas de trabajo (circuitos de altas presiones y temperaturas, donde hay posibilidades
de vibración, y cambios bruscos de temperatura)
Además son utilizados para las tubuladuras de equipos a presión y tanques de
almacenamiento.
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Los platillos Slip-On se prefieren sobre los de cuello debido a su bajo costo, menor
precisión requerida al cortar los tubos a la medida, mayor facilidad de alineamiento en el
ensamble. Se instalan en circuitos donde se necesita flexibilidad , además de necesitar
una fácil instalación. Este tipo de platillo es menos resistente a presiones y
temperaturas elevadas, debe usarse en moderadas condiciones, así como no permite
vibraciones y cambios bruscos de temperatura. Su resistencia calculada bajo presión
interna es del orden de 2/3 del de los platillos de cuello, y su vida útil bajo condiciones
de fatiga es aproximadamente 1/3 con respecto al de cuello.El método de unir a la
tubería es mediante dos cordones de soldadura, ambos a solape, uno exterior y uno
interiormente.
Los platillos roscados son mas comúnmente usados en tuberías de pequeño
diámetro, sistemas de tuberías de baja presión, y donde la soldadura pudiera ser
peligrosa. No resisten vibraciones y cambios bruscos de temperatura. Debe tenerse
cuidado en su ensamblaje, para evitar la posible fuga, y no dañar la rosca. En
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ocasiones se aplica un cordón de soldadura de sellaje, pero no puede considerarse
como una solución satisfactoria.
Los platillos de enchufe ó “ socket weld” se insertan a la tubería que penetra una
cierta distancia en el platillo que tiene un tope, y posteriormente es soldado a la tubería
con un cordón de solape por cuestiones de seguridad. Este tipo de conexión, puede
soportar moderadas presiones y temperaturas, pero en diámetros menores de 4”.
Los platillos de reducción tienen un diámetro en la pestaña, y en el circulo de
barrenos correspondiente a una medida, pero el diámetro interior por donde pasa el
flujo tiene otro valor ( precisamente el de la reducción ). Por ello cuando se solicita un
platillo de reducción, se pone primero el diámetro menor ( o sea el interior ) y después el
diámetro mayor. Por ejemplo platillo WN RF 4”x 6¨
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Los platillos orificio tienen entre los dos platillos un asiento para la colocación de la
placa con el orificio calibrado para la medición de flujo, y en las pestañas tienen dos
barrenos para enroscar dos tubos que van a medir la presión antes y después de la
placa de orificio. Estos platillos son especiales en cuanto a dimensiones en
comparación con el resto de los platillos.
Los platillos Lap Joint ó de traslape tienen un diámetro interior mucho mayor que el
resto de los tipos de platillos, ya que por ese diámetro penetra la tubería que tiene una
boquilla que sirve a su vez de asiento de junta del platillo.
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Los platillos ciego tienen la única función de sellar el extremo de una tubería que tiene
un platillo en su extremo, y que se piensa mas adelante conectar a esta otro tramo de
tubería, pero por el momento queda sellada.
Tipos de caras ó asiento de juntas de los platillos.
Cara realzada ó Raised face (RF )
Cara plana ó Flat -faced ( FF ).
De aro, anillo ó Ring- type joint faced
Macho-hembra ó Male and female sets.
Lengueta y ranura ó Tongue and groove sets.
Los platillos de cara realzada, como su nombre lo indica tienen un área levantada con
una altura de 1/16¨ a ¼¨ (área comprendida dentro del círculo de barrenos). El acabado
de la cara puede ser fino o puede tener un dibujo que se le llama dibujo fonográfico
porque simula un disco de música que se usaba en los fonógrafos, para que la junta se
adhiera a esas irregularidades y logre un sellaje más efectivo.
Los platillos de cara plana no tienen la elevación que se describió anteriormente.
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Los platillos para juntas de aro, anillo o ¨ring joint¨ tienen una cavidad concéntrica donde
se ubica la junta tipo aro.
Los platillos llamados macho-hembra, tiene uno de ellos una hendidura donde va
colocada la junta ( platillo hembra) y el platillo macho tiene un área saliente que inserta
sobre la junta apretando esta cuando se aprietan los espárragos.
En el caso de platillos de lengüeta y ranura, uno de ellos tiene una ranura de sección
rectangular donde va colocada la junta, y el otro platillo tiene una lengüeta que penetra
en la ranura aprisionando la junta.
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JUNTAS
Características de una Junta eficiente
La junta tiene una función básica: crear un sello positivo entre dos piezas
relativamente estacionarias.
La junta más delgada que desarrolle este sello será la más eficiente y la que dure más.
Para lograr una unión hermética que supere los rigores del servicio, deben ser
cumplidos los siguientes criterios:
La junta deberá ser impermeable al fluido manejado en el sistema.
La junta deberá tener suficiente resistencia química tanto en su área interna como
externa en contacto con el fluido para evitar incompatibilidad de propiedades físicas.
La junta no deberá contaminar el fluido manejado por el sistema.
La junta no deberá provocar la corrosión de la s bridas con las que esté en contacto.
La junta deberá ser lo suficiente deformable sin recurrir al espesor excesivo, para
distribuir la presión aplicada uniformemente sobre las superficies y compensar
irregularidades normales.
El material de la junta deberá ser lo suficiente elástico para que pueda conservar una
fracción suficiente de la carga aplicada cuando los movimientos del ensamble no
sean plenamente compensados por el diseño del mismo.
La junta deberá desarrollar suficiente fricción al contacto con las caras de las bridas
para resistir la extrusión o el desplazamiento excesivos.
La junta deberá prestarse a la fácil instalación y a la separación de las caras de las
bridas para su sustitución definitiva.
Selección del material correcto para juntas.
No obstante que los factores mecánicos son importantes en el diseño del ensamble
brida-junta, la selección primaria del material de la junta está fuertemente influida por
dos factores:
Temperatura del fluido.
Naturaleza del fluido
Temperatura Con muy pocas excepciones, un material nunca deberá ser usado a
temperaturas mayores que aquellas recomendadas para su grupo.
MATERIAL RANGO TEMPERATURA
Caucho Natural y tipo SBR Hasta 100º C
Nitrilo y Neopreno Hasta 120º C
VITON Hasta 200º C
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MATERIAL RANGO TEMPERATURA
Silicón Hasta 260º C
EPDM y CPE Hasta 150º C
Laminados de fibra vegetal con
aglutinante de cola y glicerina
Hasta 105º C
Laminados de fibra vegetal con
Hasta 150º C
aglomerante de caucho sintético
Tela de asbesto tejida 205 –540º C ( dependiendo del grado )
Asbesto Comprimido Hasta 400º C
Naturaleza del fluido
La concentración de un agente corrosivo puede tener decisivo sobre la selección del
material de juntas. Los reactivos fuertes en alta concentración no necesariamente son
más corrosivos que los diluidos. Frecuentemente ocurre los contrario.
La pureza del agente corrosivo o la ausencia de compuestos contaminantes es otro
factor involucrado. Por ejemplo: el oxígeno disuelto en cualquier medio que no sea agua
químicamente pura, puede causar la rápida oxidación de los equipos generadores de
vapor a alta temperatura.
La temperatura del agente corrosivo y los efectos de la misma sobre las propiedades
mecánicas del material, influyen también en la proporción del ataque químico.
La localización de la junta frecuentemente puede influir en su resistencia química. Por
ejemplo: una junta en una tubería parcialmente llena, o una que se encuentra al nivel de
la solución, o sobre éste, puede estar sujeta a mayor ataque químico que una junta bajo
la superficie del fluido.
La construcción del material de juntas, decididamente afecta su resistencia química.
Generalmente es poco económico aplicar un material inferior que cause reemplazos de
junta. Esto, finalmente redunda en costos de mantenimiento extremadamente altos. Sin
embargo, si es necesario que una unión sea abierta frecuentemente, un material barato
y de poca resistencia podría ser muy satisfactorio, pero si la unión es abierta con poca
frecuencia, la solución más económica a la larga, será el de mayor resistencia química,
no importando su costo.
Otros factores que cuentan para la selección del material son la presión interna, el ciclo
de operación y la vibración. Materiales de gran elasticidad y diseños adecuados son
esenciales en donde se tengan repentinas variaciones en las condiciones
operativas.
La relajación de los pernos causada por su expansión térmica y su corrimiento, es a
veces un importante factor. La expansión y contracción de la tubería y de la misma
junta, lo mismo que los movimientos de excesivo doblez de la brida, determinan
también la selección del material, así como su construcción.
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Resumiendo
Si todas estas consideraciones son tomadas en cuenta, evaluándolas correctamente, y
si es seleccionado un material apropiado utilizando la carta de compatibilidad química,
la elección, en la mayoría de los casos, puede ser restringida a un número reducido y la
elección final, entonces, podrá ser hecha tomando en consideración el costo relativo, la
disponibilidad o la experiencia personal.
El primer paso para seleccionar los materiales debe ser una investigación de las
condiciones que la junta ha de cumplir.
¿Existen productos químicos involucrados? Y de ser así,
¿De que materiales se dispone para soportarlos?
¿Existen solventes presentes que puedan hinchar, suavizar o extraerle componentes a
la junta?
¿Se tiene presente un gas que requiere considerar la permeabilidad de la junta?
¿Cuáles son las temperaturas, presiones y otros parámetros a tener en cuenta?
Juntas de Fibra Vegetal
Muchas firmas fabricantes de juntas, ofrecen laminados de fibra vegetal de alta calidad,
compuestos de un aglomerante de cemento y glicerina, con gránulos de corcho o sin
ellos.
La que tiene gránulos de corcho es adecuada para trabajar en condiciones donde haya
aceites, solventes y combustibles aromáticos y no aromáticos hasta 105º C. Es una
lámina altamente compresible.
Juntas de Tela tejida de Asbesto
Las juntas tejidas de fibra de asbesto reforzada con alambre de latón, está impregnada
con un cemento de caucho natural resistente a altas temperaturas. Estas juntas fueron
diseñadas para su uso en vapor, gases y soluciones acuosas que no contengan ácidos
minerales fuertes. Como se aprecia en la tabla anterior, el rango permisible de estas
juntas está entre 205 y 540º C, dependiendo del grado.
Junta de Metal / Grafito ( Firma CHESTERTON )
Su diseño único, permite usar el mismo tamaño de junta para la gran mayoría de clases
de presiones de bridas. Esto produce grandes ahorros en tiempos de localización de la
junta adecuada, reduciendo los inventarios y eliminando la posibilidad de instalar una
junta incorrecta.
Esta juntas hechas de láminas de acero inoxidable de forma ondulante, con grafito
atrapado, permite un sellaje del grafito contra las caras de la brida, quedando el grafito
protegido contra las atmósferas oxidantes y corrosivas.
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La resistencia a la temperatura a:
- Atmósfera -200º C hasta 500º C
- Vapor -200º C hasta 650º C
- Medio inerte -200º C hasta 900º C
Las presiones permisibles varían desde vacío hasta 415 Bares
Estas juntas son impermeables a la mayoría de las sustancias químicas, y totalmente
seguras contra incendios.
Con respecto a otros materiales a usar en la parte metálica, puede ser Monel, Hastelloy,
u otro material moldeable, y como medio sellante además de grafito, puede ser plástico
del tipo PTFE.
De acuerdo a su construcción las juntas se pueden clasificar de la siguiente manera:
Planas (Flat ring gaskets).
Planas con dibujo fonográfico concéntrico (Serrated gaskets).
Metálicas o Laminadas (Laminated gaskets, Ej. Asbesto forrado ).
Corrugadas (Corrugated gaskets).
O ring (Ring Joint gaskets).
Espirotálica (Spiral – wound gasket)
Las juntas planas son hechas de una sección plana de cualquier material. El espesor
generalmente varía desde 1 a 3 mm y el ancho varía desde 12 hasta 75 mm. Estas dos
medidas son sumamente importantes, ya que influyen y determinan el torque empleado
sobre las tuercas y tornillos o espárragos para garantizar el sellaje de la tubería y varían
de acuerdo al diámetro y condiciones de trabajo del fluido que trasiega la tubería.
12 a 75 mm
1 a 3 mm
Las juntas planas con irregularidades o dibujos fonográficos concéntricos se
usan en platillos que tienen la cara con un acabado fino. En este caso el área de
contacto de la junta con la cara del platillo es menor que en el caso anterior y por tanto
la carga de torque sobre los tornillos o espárragos para lograr el sellaje es menor.
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Las juntas metálicas o laminadas son construidas de un metal que recubre otro
material más suave que generalmente es asbesto comprimido. El metal exterior debe
ser resistente a la corrosión del fluido que manipula la tubería. Este tipo de junta se
utiliza en condiciones con temperaturas hasta 400ºC.
Las juntas corrugadas pueden ser totalmente de metal corrugado o pueden ser de
metal corrugado que rigidiza el cuerpo de la junta con asbesto comprimido insertado
entre el metal como muestra la figura.
Las juntas de aro muy popularmente llamadas O RING son usadas principalmente
en equipos de Perforación y Extracción, válvulas, equipos a presión, circuitos de
tuberías a altas temperaturas y presiones.
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Pueden de sección ovalada ó de sección Octogonal.
El material puede ser: Hierro Dulce, Acero de Bajo Carbono, Aceros Aleados ASTM A-
182-72T ( F1, F5, S410, F11 y F22), ASTM A-350 –65T.
Acero Inoxidable AISI 304, 316, 321, 347 , Monel, Cobre, Aluminio, Níquel, Bakelita, y
Plástico PTFE.
Las Juntas Espirotálicas o Espirometálicas son una variante de las juntas laminadas.
La figura muestra alternativamente tiras de metal y tiras de relleno no metálico en
forma de V
El material metálico de las tiras que conforman la junta como tal, puede ser:
Acero Inoxidable AISI 304, 304 L
321, 316, 316L, 316 Ti, Monel 400
Nickel 200, Inconel 600, Incoloy 825
Titanium 115, Hastelloy C276, B2,
Cobre, Acero Galvanizado, etc.
El material de relleno ( entre láminas ) puede ser:
Tela de Asbesto, Plástico PTFE, Grafito, Papel Cerámico.
Además se muestra un aro metálico que tiene varias funciones, entre ellas el de tener
estampado una serie de números y siglas que identifican la junta.
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La firma Pillar las clasifica en cuatro tipos:
Tipo R (Tipo Standard )
Tipo OR ( Con aro metálico exterior )
Tipo IR ( Con aro metálico interior )
Tipo IOR ( Con aros metálicos exterior e interior )
El Tipo R es recomendable para altas temperaturas y presiones, ( 950º C y 900 psi ).
Utilizadas en platillos macho-hembra, platillos RF ( Raised Face ) y FF ( Flat Face ).
El Tipo OR tiene un anillo exterior, que puede ser de Hierro dulce, 13 % Cromo, o 18%
Cromo y 8% Níquel, de 3,2 mm de espesor, que evita distorsión lateral de la junta, y
permite el centrado de la junta en la brida o platillo, y regula el apriete total de la junta.
Su temperatura permisible es hasta 950º C y presiones hasta 1 420 psi
Utilizadas en platillos macho-hembra, platillos RF ( Raised Face ) y FF ( Flat Face ).
El Tipo IR tiene un anillo interior, que puede ser de Hierro dulce, 13 % Cromo, o 18%
Cromo y 8% Níquel de 3,2 mm que protege el diámetro interior de la junta de
deformaciones o rotura.
Su temperatura permisible es hasta 950º C y presiones hasta 1 420 psi
Utilizadas en platillos RF ( Raised Face ) y FF ( Flat Face ).
El Tipo IOR tiene dos anillos ( uno interior y otro exterior ) que puede ser de Hierro
dulce, 13 % Cromo, o 18% Cromo y 8% Níquel de 3,2 mm que protegen la junta de
distorsiones laterales, permite el centrado de la junta en el platillo y regula el apriete
total de la junta.
Ejercicios:
1. Si tenemos una tee cuya denominación es 4¨x2¨x4¨ ¿qué significa?
2. ¿Qué ventajas Ud anotaría de los platillos de cuello sobre los platillos Slip-On?
3. ¿Qué desventajas se pueden describir sobre los platillos roscados?
4. ¿Qué función desempeña el dibujo fonográfico en un platillo de cara realzada?
5. Mencione 5 aspectos necesarios para lograr el sellaje en una unión emplatillada
con junta.
6. ¿Qué factores determinan en la selección del material de una junta?
7. ¿Por qué es importante una correcta selección del espesor de una junta?
8. Diga las funciones del aro exterior en una junta espirotálica.
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Expansión y Contracción de las Tuberías.
Los movimientos axiales de las tuberías debido a la expansión y contracción térmica,
pueden ser absorbidos por la geometría del circuito de tuberías, pero en casos puede
requerir la ayuda de secciones flexibles adicionales. Esta sección flexible, que
llamaremos lazo de expansión, se intercalará en el área más conveniente en cuanto a
espacio.
La mayoría de los circuitos de tuberías tienen suficiente flexibilidad, debido a la
utilización de codos de 90º en su trazado formando una L ó una Z, que permite
absorber las contracciones o dilataciones del circuito. En caso de no ser suficiente, se
añadiría un lazo o junta de expansión, que puede ser con tubería doblada o conformado
con tuberías rectas y codos de 90º.
La ventaja de estos lazos de expansión es que hay un balance de presiones en todo el
circuito de la tubería, y como desventajas podemos mencionar que: se incrementa las
pérdidas por fricción y es difícil ubicarlo en una instalación con poco espacio, ó en un
circuito soterrado.
El cálculo de estos lazos de expansión se encuentra en la literatura especializada.
Otro tipo de lazo o junta de expansión, es el de tipo fuelle.
Los hay de diferentes materiales: goma, plástico y metal.
En el caso de los fuelles de goma tienen su principal limitante en la temperatura, que no
debe exceder los 90ºC, aunque la presión es en ocasiones también una limitante ( no
mayor de 150 psi ).
Son usados donde el circuito presenta vibraciones.
Los fuelles plásticos son una alternativa a los fuelles de goma. El material más usado es
el PTFE debido a su excelente resistencia química. Su rango de presión permisible es
bajo, pero puede ser reforzado con alambre en espiral. Son usados principalmente en
tuberías que transportan productos químicos corrosivos, solventes y otros fluidos
agresivos. Su temperatura permisible está alrededor de los 200ºC.
Los fuelles metálicos son los más recomendados para servicios de alta temperatura
( hasta 600ºC ), no así en su presión permisible, debido al espesor del fuelle que no
puede ser muy grueso, pues le resta flexibilidad.
La desventaja principal del fuelle metálico es el fallo a la fatiga y fallo por ¨stress
corrosion cracking¨.
Ejercicios:
1. ¿Cuál de los elementos usados para absorber la dilatación de una tubería es el
idóneo cuando tenemos un espacio reducido?
2. ¿Cuál es la mayor limitante para el uso de fuelles de goma?
3. Debatir un lazo de expansión existente en una de las Unidades o Planta donde
trabajen los alumnos.
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VALVULAS
Cualquier tipo de industria necesita de un sistema de flujo de fluidos. En la
transportación y el trasiego de fluidos de un lugar a otro, las válvulas son usadas para
controlar el fluido a través del circuito de tuberías.
Las válvulas pueden parar o regular el flujo volumétrico, prever el desvío de un fluido de
una rama principal a otra secundaria y pueden aliviar la sobrepresión de un equipo en
particular.
Las válvulas industriales por su diseño se clasifican en:
Válvulas de globo, “globe valves”.
Válvulas de galleta ó de disco, “ gate valves”
Válvulas de aguja , “needle valve”.
Válvulas de mariposa , “butterfly valve”.
Válvulas de bola,”ball valve”.
Válvulas macho,” plug valve”.
Válvulas cheque, “check valve”
Válvulas de diafragma, “Diaphragm valve”
De guillotina ( Slide Valves )
Válvulas de Alivio y de Seguridad ( Safety and Relief Valves )
Por su construcción se clasifican en:
De acero forjado.
De acero fundido.
De bronce.
De Hierro.
De acero inoxidable.
Veamos los aspectos necesarios para la selección de una Válvula y como ordenar su
adquisición.
Tamaño. De acuerdo al Diámetro Nominal de la línea donde va a ser colocada.
Material de la válvula. Depende de:
o El fluido que va a manipular dicha válvula.
o El rango de temperatura del fluido.
o El rango de presiones a las que la válvula va a ser sometida.
o Posibles condiciones atmosféricas que puedan afectar la válvula.
o Posibles esfuerzos extraordinarios a los que la válvula pueda estar sujeta.
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o Estándar de seguridad y códigos que debe cumplir.
Tipo de Válvula. ( Según diseño ).
Relación Presión-Temperatura.
Tipo de conexión de la válvula. Soldada, roscada, emplatillada
indica el sentido de instalación con una flecha.
Las válvulas de globo ó “globe valves” son
diseñadas para regular flujo desde el cierre
completo hasta la capacidad máxima. La línea del
asiento de esta válvula es paralela a la línea de flujo
del fluido que pasa a través de la tubería. El sentido
del flujo en una válvula de globo es importante, tiene
que entrar por debajo del disco de asiento.
El sentido de su instalación depende del sentido del
flujo o fluido, por lo que en el cuerpo de la válvula se
La cantidad de fluido pasando a través de la válvula es proporcional al diámetro de la
válvula abierta.
El cambio en la dirección del fluido a través de este tipo de válvula produce la caída de
presión necesaria para la regulación.
Tanto el material utilizado en el vástago como el sistema de guía del disco permiten
operar frecuente y eficientemente la válvula.
Las válvulas de galleta ó “gate
valves” son diseñadas para aislar el
flujo a través de una tubería. Este tipo
de válvula tiene solo dos posiciones,
totalmente abierta ó totalmente cerrada.
Nunca debe ser usada para regular el
flujo. El disco que corta el flujo es
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llamada Galleta, Cuña , que sella contra los asientos que están en el cuerpo de la
válvula. La cuña es conectada al extremo de un vástago que en el otro extremo esta
unido a un volante para abrir o cerrar la válvula.
Este tipo de válvula ofrece poca resistencia al flujo a través de ella, por lo que hay una
mínima caída de presión.
Son empleadas como válvulas de seccionamiento, para aislar sistema en la línea como
bombas, válvulas automáticas y equipos.
Las válvulas de aguja ó “needle valves” permiten controlar una cantidad precisa de
flujo debido a la forma puntiaguda de su vástago. Generalmente este tipo de válvula es
usada en pequeños diámetros y tiene un extenso uso en el servicio de control de
inyecto a procesos químicos.
Las válvulas mariposa ó “butterfly valves” son usadas en muchas aplicaciones
El elemento de cierre es un disco que rota en un pivote vertical que al girar se va
interponiendo al flujo y sin una alta caída de presión va cerrando el flujo a través de la
tubería. Este tipo de válvulas son usadas en circuitos de baja presión y bajas
temperaturas.
Las válvulas mariposa tienen la ventaja de que pueden ser instaladas en áreas de poco
espacio, manteniendo las ventajas de las válvulas de galleta.
Estas válvulas logran un cierre del 100% cuando el disco está completamente
perpendicular al flujo de fluido y ofrece una baja resistencia al flujo cuando está
totalmente abierta.
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En la actualidad se han diseñado discos para que sean usados para poder estrangular
el flujo de fluido.
Las válvulas de bola ó “ball valves” tienen el elemento que deja pasar el fluido en
forma de esfera con una abertura central, que dependiendo la posición en que se ponga
la palanca (que generalmente necesita un cuarto de vuelta ó 90`) de giro estará en
posición de totalmente abierta ó totalmente cerrada. Esa palanca sirve de indicador si la
válvula esta abierta o cerrada.
Estas válvulas están diseñadas de forma tal que no se necesita lubricación entre esfera
y asientos, porque además el torque que se necesita sobre la palanca es muy pequeño,
y por otra parte los asientos son de un material antifricción.
Este tipo de válvulas tienen una alta capacidad de respuesta para abrir o cerrar
rápidamente. Cuando la válvula es de gran diámetro la bola tiene un eje que favorece el
giro de esta. Es usada en circuitos de alta presión, y es recomendada para circuitos de
fluidos con sólidos en suspensión, por lo que son muy solicitadas en las industrias del
papel, plantas químicas y plantas de tratamiento de desechos.
Este tipo de válvula tiene una serie de ventajas sobre otros tipos de válvulas en cuanto
facilidad de manipulación y mínima caída de presión, que casi es equivalente a la caída
de presión de la tubería donde está instalada.
Sus partes internas del cuerpo, la bola y sus accesorios son fabricadas en máquinas
especiales controladas por un programa informático.
Los asientos de la bola ha sido la limitante en cuanto a la temperatura y presión de
operación de estas válvulas. Actualmente con el desarrollo tecnológico del plástico el
rango de operación se ha podido incrementar ambos parámetros de trabajo, incluyendo
temperaturas hasta –56º C.
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En el asiento el plástico en ocasiones se ha sustituido por grafito con resguardo y
arandelas de INCONEL X750, material que mantiene sus propiedades elásticas hasta
1000º F ( 537º C ). El grafito tiene la propiedad de ser inerte a los fluidos corrosivos.
Con respecto a la capacidad de paso del fluido, las válvulas de bola se pueden
dividir en :
a) Reducidas, o sea el diámetro de entrada y salida son menores que el diámetro de
paso de la bola.
b) Paso total, o sea los diámetros de entrada y salida, y el diámetro de paso de la bola
son iguales.
Las válvulas macho ó “plug valves” al
igual que las válvulas de bola o las válvulas
de mariposa requieren un cuarto de vuelta ó
90` para cerrar o abrir totalmente y al igual
que las de bola el actuador o palanca indica
por la posición que tenga, si la válvula está
abierta o cerrada. El elemento de cierre es un
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tapón en forma cónica que tiene una abertura en su parte central que al ponerse en
línea con el eje de la tubería deja pasar el fluido.
Este tapón ó “plug” tiende a atascarse en el asiento, por lo que este tipo de válvulas
requieren de un sistema de lubricación que depende de cada fabricante, de forma tal
que el lubricante es suministrado a través del tapón y viaja por unos canales hacia los
elementos de asiento.
Este tipo de válvulas es muy usada en los sistemas de suministro de gas combustible,
en líneas de vapor a bajas presiones, en plantas de tratamiento de agua, en la industria
de pulpa y papel, y en la industria química.
Las válvulas de cheque ó “check valves” son diseñadas para prevenir un contra flujo
de fluido en una tubería. Estas válvulas se mantienen abiertas debido a la presión
interna del fluido a través de la válvula.
Las Válvulas Cheque pueden dividirse en tres grandes categorías:
De columpio (( swing check ).
De pistón ( lift check ).
Antidetonación o antigolpeteo ( non-slam check)
Las válvulas cheque de columpio son usadas en circuitos de tuberías que usan
válvulas de galleta, porque estos cheques al igual que las válvulas de galleta ofrecen
poca resistencia al flujo de fluido ( baja caída de presión ).
Los cheques de columpio pueden ser instalados tanto en tuberías horizontales como en
tuberías verticales, siempre y cuando en estas últimas se asegure que la gravedad
haga que el elemento de cierre caiga sobre su asiento y no quede abierto.
El hecho de que el disco de cierre del cheque tipo columpio, tenga el pin de pivote
ubicado en el exterior del cuerpo del cheque, hace fácil su identificación en el terreno.
Dentro de la categoría de cheque del tipo columpio, tenemos:
El que tiene un ¨plug¨ en ángulo, por el cual se puede rimar o reparar
el asiento del disco. Este modelo es aconsejable en líneas de
condensado, agua, aire y gas con baja velocidad y flujo no pulsante.
Modelo en Y que generalmente el disco de bronce o alguna aleación
de cobre.
Cheque de columpio emplatillado con cap atornillado y asiento
desmontable.
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Las válvulas cheque del tipo pistón son usados según el patrón de las válvulas de
globo, ya que su funcionamiento es muy parecido, ya que el fluido entra por debajo
levantando el pistón y dejando pasar el fluido en esa única dirección. También
ocasionan una pequeña pérdida de presión.
Variando su diseño, se construyen tanto para líneas horizontales como para líneas
verticales.
De acuerdo a donde se necesita colocar este tipo de válvula, se pueden tener varias
combinaciones de materiales en disco y asiento:
Disco y asiento biselados, de bronce. Ambos pueden ser reparados y sustituidos.
Esta combinación se usa en líneas donde haya condensados, líneas de
alimentación a calderas.
Disco y asiento biselados, pero el asiento no es
Disco con un pequeño muelle para restaurar la posición sobre el asiento.
Cheque de bola, que fue usado extensamente en estaciones de bombeo en
sistemas de desecho. El material de la bola generalmente es hierro fundido o
acero inoxidable y el asiento está hecho de goma reemplazable.
Las válvulas cheque antidetonación ( non-slam check valve ) fueron recientemente
introducidas en la industria.
Esta válvula se instala entre dos platillos, y generalmente es usada en tuberías de gran
diámetro.
Está conformada por dos discos con muelles insertados y asientos de un material
suave.
Usualmente cuando en un sistema de tuberías se produce un flujo reverso al normal,
debido a esto se produce el llamado golpe de agua. Para evitar esto, se diseñó este tipo
de válvula cheque para que cierre antes que ocurra completamente el golpe de agua,
73

porque se concibió para que accione con un diferencial de presión entre la entrada y la
salida de ¼ a ½ psi.
Esta válvula cheque se cerrará cuando no hay flujo en la línea.
Las válvulas de diafragma, ó “diaphragm valves” pueden ser usadas para todos los
tipos de fluidos, pero fundamentalmente para la industria química. Un diafragma flexible
es el elemento de sellaje contra el asiento
Una gran ventaja de este tipo de válvulas, es que el diafragma aísla las partes móviles
de ésta, por lo que son aconsejables para el uso de fluidos agresivos, con sólidos en
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suspensión. Otra ventaja es que no hay necesidad de construcción de asientos y por
tanto de los problemas que conllevan estos.
El material a usar en estas válvulas:
Para el cuerpo: Hierro Fundido, Hierro maleable, bronce, aceros bimetálicos
( acero carbón- acero inoxidable ).
Para el diafragma: goma, neopreno, polipropileno, PTFE, vidrio.
Otro tipo son las válvulas de doble diafragma, diseñadas para aire comprimido, gases
inertes, y para servicios de vacío. Este tipo de válvula es usada en los vehículos
automotores donde el sistema de frenado es por aire.
Válvulas Guillotina, ó de Plato ( Slide Valves )
Este tipo de válvula es una variante de las válvulas de compuerta, y fueron diseñadas
para la Industria del Papel, para la manipulación de sólidos fluidizados, donde el
producto tiene una cierta viscosidad, para polvo seco y lodos.
También son llamadas ¨válvulas cuchillo¨ porque consiste en el corte rápido del fluido
mediante una chapa.
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Válvulas de Alivio y de Seguridad ( Safety and Relief Valves )
Este tipo de válvulas son vitales para la protección del personal y de los equipos de las
Plantas de Procesos. Abren automáticamente a una presión fijada de acuerdo a la
presión normal de operación del equipo donde está instalada.
Veamos las diferencias entre Válvulas de Seguridad y Válvulas de Alivio:
Válvulas de Seguridad ( Safety Valves )
Son aquellas que descargan gases y vapores a una presión predeterminada, por
encima de la cual peligra el estado mecánico del equipo donde está instalada.
Se caracteriza por una acción de rápida apertura, y son usadas para servicios de vapor
de agua, gases y vapores de productos.
A su vez las válvulas de Seguridad se pueden dividir en:
¨Low lift Safety Valve¨: Es aquella en que el disco se levanta de forma tal que el
área de descarga está determinada por la posición del disco.
¨Full lift Safety Valve¨: Es aquella en que el disco se levanta de forma tal que el
área de descarga NO está determinada por la posición del disco.
¨Pilot – Operated Safety Valve¨: Es aquella que su descarga está iniciada y
controlada por el fluido descargado desde una válvula piloto que se encuentra
ubicada en el circuito donde está la válvula de seguridad.
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Válvulas de Alivio (Relief Valves )
Son aquellas válvulas que descargan generalmente líquidos, cuando la presión
sobrepasa un valor predeterminado.
Válvulas de Seguridad y Alivio ( Safety Relief Valves )
Son aquellas que descargan gases, vapores o líquidos cuando la presión en el
equipo donde están instaladas sobrepasa un valor predeterminado.
Estas se caracterizan por una acción de apertura rápida y total, dependiendo de su
aplicación, y puede ser usada para líquidos compresibles.
Las válvulas de seguridad nunca deben montarse en una conexión o tubuladura del
equipo que tenga menor diámetro que la conexión ( Nozzle ) de entrada de la
válvula.
Siempre deben montarse en posición vertical, e igualmente cuando se desmontan y
reparan deben trasladarse en posición vertical.
Los muelles de las válvulas de seguridad y alivio son calibrados a un rango de
presión, o sea una válvula que deberá abrir a una presión de 150 libras / pulgadas
cuadradas, su muelle será calibrado en un banco de prueba a esa presión, y de
diseño tendrá un rango, por ejemplo entre 100 y 200 libras / pulgadas cuadradas. El
material de estos muelles es una acero aleado con alto contenido de Manganeso, o
pueden ser de acero inoxidable de acuerdo al producto que estará en contacto con
el.
Para proteger el muelle y partes internas de las válvulas de seguridad se instalan los
llamados discos de ruptura que se rompen en el momento inminente antes de la
presión de disparo de la válvula.
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En la mayoría de los casos las válvulas de seguridad y de alivio descargan a la
atmósfera, pero cuando los gases de descargan son tóxicos, inflamables o algo
similar, se conectan a estas un circuito de tuberías que comuniquen a un tambor
¨knock out ¨.
Ejercicio:
1. Por su construcción ¿Cómo se pueden clasificar las válvulas industriales?
2. Diga 3 aspectos necesarios para la selección de una válvula.
3. ¿Por qué las válvulas de galleta o cuña no deben usarse para regular flujo?
4. ¿Por qué es importante el sistema de lubricación en las válvulas macho?
5. ¿Cuántos tipos de válvulas cheque existen? Describa uno de ellos.
6. ¿Cuál es la función básica de las válvulas de seguridad y alivio?
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