Caracterísiticas de Tuberías

Vista previa del material en texto

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
CARACTERÍSTICAS DE LAS TUBERÍAS QUE 
TRANSPORTAN FLUIDOS COMPRESIBLES E 
INCOMPRESIBLES 
 
 
 
 
ANÁLISIS DE FLUIDOS 
Ingeniería Mecatrónica Semestre 5 
Alumno: Christian Enrique González Robles No. Control: 19131206 
 
2 
 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
Tabla de contenido 
Fluidos compresibles e incompresibles ............................................................................................... 3 
¿Qué es el fluido compresible? ....................................................................................................... 3 
¿Qué es el fluido incompresible? .................................................................................................... 3 
Diferencias entre fluidos compresibles e incompresibles........................................................... 3 
Definición ................................................................................................................................ 3 
Volumen .................................................................................................................................. 3 
Densidad .................................................................................................................................. 3 
Características Físico – Químicas de los Fluidos .............................................................................. 4 
Fluido Líquido .............................................................................................................................. 4 
Fluido Gaseoso ............................................................................................................................ 4 
Elementos para Conducción del Fluido ........................................................................................... 4 
FERROSOS .................................................................................................................................... 4 
NO FERROSOS .............................................................................................................................. 4 
Cañería de Acero ......................................................................................................................... 4 
Cañería de Acero al Carbono ................................................................................................... 4 
Cañería de Acero Aleado ......................................................................................................... 5 
Aceros Inoxidables .................................................................................................................. 5 
Forma Constructiva ..................................................................................................................... 5 
Sin Costura .............................................................................................................................. 5 
Con Costura ............................................................................................................................. 6 
Selección del Material ................................................................................................................. 6 
Espesor de Pared ......................................................................................................................... 6 
Bibliografía .......................................................................................................................................... 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
Fluidos compresibles e incompresibles 
¿Qué es el fluido compresible? 
En general, los gases (y plasma = gas ionizado) se denominan fluido compresible. En condiciones 
normales de temperatura y presión, el volumen o la densidad de un fluido no cambia. Pero los gases 
muestran una variación en el volumen (por lo tanto, en la densidad) en presencia de incluso 
pequeñas variaciones en la temperatura o la presión. Para nombrar un fluido en particular 
compresible, debe mostrar un cambio considerable de densidad cuando se aplica una presión o una 
fuerza. 
A nivel molecular, cuando se aplica una presión sobre un gas, la presión afecta al gas en todas las 
direcciones, lo que hace que las moléculas del gas produzcan un alto grado de colisiones. Estas 
colisiones dan más tiempo para que las moléculas de gas interactúen entre sí y pueden ocurrir más 
fuerzas de atracción entre las moléculas. Estas fuerzas de atracción reducen el movimiento de las 
moléculas de gas. Esto da lugar a la compresión del gas. 
 
¿Qué es el fluido incompresible? 
Los líquidos se llaman fluidos incompresibles. El volumen o la densidad de los líquidos no se 
cambia fácilmente cuando se aplica una presión sobre él. Según la dinámica del fluido, la relación 
entre la velocidad del flujo y la velocidad del sonido en el medio debe ser inferior a 0,3 para que un 
fluido sea incompresible. Por lo tanto, esta relación es inferior a 0,3 para líquidos, lo que lo 
convierte en un fluido incompresible. 
A diferencia de los gases, las moléculas o los átomos de los líquidos están más compactos (no están 
tan compactos como en los sólidos). Por lo tanto, una presión aplicada sobre el líquido no cambia la 
densidad en un grado considerable. En otras palabras, el volumen del líquido no se reduce con una 
presión aplicada sobre el líquido. 
Aunque los líquidos se consideran incompresibles de acuerdo con la dinámica de los fluidos, los 
líquidos también son compresibles cuando se aplica una presión, pero el cambio de la densidad o el 
volumen es demasiado pequeño para ser calculado. Por lo tanto, es considerado como un fluido 
incompresible. 
 
Diferencias entre fluidos compresibles e incompresibles 
Definición 
Fluido compresible: El fluido compresible es una materia que se puede comprimir con la 
aplicación de una presión externa. 
Fluido Incompresible: El fluido incompresible es una materia que no se puede comprimir con la 
aplicación de una presión externa. 
Volumen 
Fluido compresible: El volumen de fluido compresible se puede reducir con la aplicación de una 
presión sobre el fluido. 
Fluido Incompresible: El volumen de fluido incompresible no se puede reducir con la aplicación 
de una presión sobre el fluido. 
Densidad 
Fluido compresible: La densidad del fluido compresible se puede cambiar con la aplicación de una 
presión sobre el fluido. 
Fluido Incompresible: La densidad del fluido incompresible no se puede cambiar con la aplicación 
de una presión sobre el fluido. 
 
 
4 
 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
Características Físico – Químicas de los Fluidos 
Fluido Líquido 
• Fluido Incompresible 
• Fluidez 
o Laminar, las partículas se mueven en líneas paralelas. 
o Turbulenta, las partículas se mueven en todas las direcciones 
• Temperatura 
• Composición Química 
• Viscosidad 
• Partículas en Suspensión / Disueltas 
• Peligrosidad 
• Presión 
 
Fluido Gaseoso 
• Fluido compresible 
• Responden al primer y segundo principio de la Termodinámica 
• Se comportan como gases reales, para los cálculos aproximados que realizaremos los 
consideraremos como gases ideales. 
• Perdidas por fricción dentro de las cañerías 
• Temperatura 
• Partículas en suspensión 
• Presión 
 
Elementos para Conducción del Fluido 
FERROSOS 
• Acero al Carbono 
• Acero Aleados 
• Acero Inoxidable 
• Hierro Fundido 
• Hierro Forjado 
 
NO FERROSOS 
• Cobre 
• Latón 
• Bronce 
• Cupro - Níquel 
• Plomo 
• Aluminio 
• Titanio 
 
Cañería de Acero 
Es el tipo de conductor de fluido más utilizado en la industria por su resistencia a la presión interior 
y a la temperatura. 
Cañería de Acero al Carbono 
• El rango de temperatura de trabajo es de -30°C a 400°C 
o Por arriba del rango superior sufre el efecto Creep (deformaciones por fluencia) 
 
5 
 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
o Por debajo del límite inferior esafectado por el efecto Charpy (fragilidad y 
concentración de tensiones) 
• Estos aceros tienen porcentajes de Mn (hasta 0,9%) y Si (hasta el 0,1%) 
• El Mn incrementa los límites de fluencia y rotura, es decir mayor resistencia mecánica 
• El Si aumenta la resistencia a la oxidación a alta temperatura 
• Los aceros con Si tienen una estructura granulométrica más fina y uniforme, dando una 
mayor calidad al acero 
 
Hay una amplia variedad de materiales para caños de acero al carbono, aquí las más comunes: 
1. Calidad Baja (hasta 200°C) 
• ASTM A-120 
2. Calidad Media (hasta 400°C 
• ASTM A-53 
• API 5L y 5LX 
3. Calidad Alta (Altas Temperaturas y Resistencias) 
• ASTM A-106 
 
Cañería de Acero Aleado 
Se Clasifican en: 
• Aceros de Baja Aleación: hasta 5% de elementos adicionales 
• Aceros de Media Aleación: entre 5% y 10% de elementos adicionales 
• Aceros de Alta Aleación: más del 10% de elementos adicionales. 
 
Aceros Inoxidables 
• Los aceros de baja aleación son los más 
usados, compuestos ferríticos con 
agregado de Cr, Mo y en menor escala Ni. 
• La utilización de esta cañería, cuyo costo 
es mayor que la de acero al carbono se 
justifica: 
• Altas Temperaturas, > 470°C 
• Bajas Temperaturas, < -30°C 
• Alta abrasión 
• Alta Peligrosidad 
• Alta Corrosión 
• Para evitar contaminación 
 
Forma Constructiva 
Sin Costura 
• El caño se construye a partir de un tocho de acero que es introducido a temperatura en un 
tren laminador, que mediante rodillos exteriores y un punzón interior se va conformando el 
caño. 
• Hecho el punzonado del tocho, este se vuelve a laminar para darle las dimensiones 
definitivas al caño 
• Al ser una sola pieza sin presentar uniones en su circunferencia tiene la máxima resistencia 
a la presión interna que se puede obtener 
 
 
6 
 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA 
Con Costura 
• El caño se construye a partir de una 
Chapa de acero que es conformada 
en frio mediante rodillos exteriores, 
luego es soldada mediante 
diferentes métodos. 
• Al presentar una unión soldada a lo 
largo de su pared, sea recta o 
helicoidal, la resistencia a la presión 
interna depende del tipo de 
soldadura y es menor que la de los 
tubos sin costuras. 
 
Selección del Material 
➢ La selección del material a emplear en una cañería de acero está en función de: 
• Uso del Caño 
• Presión Interior 
• Temperatura del Fluido 
• Agresividad del Fluido 
➢ La protección de la cañería puede ser: 
• Exterior, cuando estará enterrada o a la intemperie 
• Interior, en función de la agresividad del fluido 
 
Espesor de Pared 
 
1. P= Presión interior 
2. De= Diámetro exterior 
3. S= Tensión admisible del material del caño 
4. E= Eficiencia de la junta del caño 1=S/costura, <1 C/costura 
5. y= Coeficiente que depende del material del caño y la temperatura de servicio 
6. A= Este valor hay que adicionarle el 12.5% por tolerancia de fabricación del caño 
 
Bibliografía 
Chang, R. y. (2016). Química. Nueva York: McGraw-Hill. 
Grimolizzi, I. G. (s.f.). Manejo y Transporte de Fluidos. Obtenido de Manejo de Materiales y 
Distribución: http://www.fernandezantonio.com.ar/Documentos/G-06-01%20-
%20Manejo%20de%20Fluidos.pdf