Aplicaciones para tuberias

La expansión térmica se define como la variación de longitud de una tubería que sufre una determinada diferencia de temperatura, donde esta diferencia de temperatura es la diferencia entre la temperatura de funcionamiento y la de montaje. La expansión térmica en este caso dependerá de tres factores:

• Longitud de la tubería a temperatura ambiente.
• Coeficiente de dilatación térmica del material de la tubería
• Variación de la temperatura de funcionamiento a la temperatura ambiente

Los sistemas interactúan con las estructuras y con los elementos de soporte, por lo que es importante estudiar y controlar las expansiones para no dañar el propio sistema, los sistemas adyacentes y las estructuras a las que está conectado el sistema.

Imaginemos que tenemos una tubería que solo está soportada para contener cargas verticales gravitacionales, esta tubería está sujeta a una cierta variación de temperatura ΔT que provoca un cierto alargamiento ΔL.

Si la expansión no está controlada, un efecto podría ser el que se muestra a continuación, es decir, un desplazamiento horizontal que conduzca a una subida de la tubería, deformando también los soportes estáticos. Esto puede provocar la rotura de los elementos de unión de la propia tubería, la correspondencia de los cambios de dirección, la deformación de los soportes y otros daños en la estructura.

¿Cómo limitar el daño y controlar las deformaciones de una tubería sujeta a expansión térmica?

Es posible evitar daños en tuberías o estructuras como resultado de la expansión térmica estudiando el sistema en su complejidad y evaluando los puntos fijos (donde se evita el movimiento), los puntos flexibles o los deslizadores (donde el movimiento de la dirección axial) y finalmente las áreas de compensación.
El principio es reducir o eliminar por completo las tensiones inducidas por el efecto térmico en la tubería, fijando así la tubería en un punto (a través de puntos fijos) y compensando la expansión a través de elementos dedicados, que pueden ser:

• Compensadores naturales: formados por codos de tuberías, un ejemplo son los clásicos compensadores lira u omega.
• Compensadores artificiales: formados por elementos preindustrializados como compensadores de fuelle

Esto se puede hacer de las siguientes 3 maneras:

• Coloque un punto fijo en un lado de la tubería y permita la expansión en el otro lado a través de un compensador natural o artificial.
• Coloque un punto fijo en el centro de la tubería y permita la expansión a ambos lados de la tubería.
• Coloque dos puntos fijos en los extremos de la tubería y permita la compensación en el centro de la tubería.