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JUNTAS DE EXPANSIÓN

Una juntas de expansión o compensadores de dilatación es un elemento que permite desplazamientos relativos entre sus extremos sin entrar en deformaciones plásticas.

El elemento fundamental de una juntas de expansión es el fuelle. El fuelle debe ser lo suficientemente resistente como para aguantar la presión del fluido, y flexible para deformarse debido a la diferencia de desplazamientos o giros en sus extremos.

A menudo el fuelle está contenido dentro de un contratubo que actúa como director para evitar deformaciones laterales y colabora con el fuelle para soportar la presión interna.

Las juntas de expansión metálicas, son accesorios flexibles que se montan en las tuberías para absorber los movimientos causados por dilatación térmica y/o vibración mecánica.

La dilatación térmica genera en un sistema de tubería, movimientos en diferentes sentidos, esto hizo que se desarrollaran diferentes juntas de expansión metálicas para absorber estos movimientos o alguna combinación de ellos.

El elemento flexible de las juntas de expansión metálicas es el fuelle, este se fabrica normalmente en aceros inoxidables austeníticos AISI 304, 304L, 316, 316L, 316Ti, 321, 347; o en aleaciones especiales como Inconel®, Incoloy®, Monel® o Hastelloy®

Juntas de Expansión

Juntas de expansión Axial

Juntas expansión dilatación acero inoxidable

Juntas de Expansión Metálicas

Juntas de Dilatación

Junta de Dilatación Bridada

Junta de Dilatación Acero inoxidable

Fuelle Metálico Acero inoxidable

 

Juntas expansión Metálica Acero inoxidable

Junta de Expansión Flexible

Fuelle Metálico

Junta Flexible

Junta Acero inoxidable

Junta Flexible Acero Inoxidable

Junta Acero Inoxidable

Junta Flexible Acero Inoxidable

 

 

 

 

Las Juntas de Expansión de Fuelle Metálico consisten en un fuelle flexible y accesorios en los extremos, tales como bridas o terminaciones para soldar y permitir la conexión a una tubería o equipos adyacentes, así como otros accesorios que pueden ser necesarios para una aplicación de servicio en particular.

 

 

Descripción

Estas piezas son aptas para absorber la dilatación y los movimientos de cañerías por efecto de la temperatura y las vibraciones originadas en equipos rotativos. Las juntas metálicas tienen una amplia aplicación en industrias químicas, petroquímicas y de procesos.

 

Aplicaciones – Junta de Expansión Simple

Las juntas de expansión axial están destinadas a absorber movimientos axiales de compresión o extensión en tramos rectos de cañerías y entre puntos fijos. Está constituída por un fuelle, un caño guía interno y terminales, siendo una de las formas más simples en juntas de expansión. Están proyectadas para una vida útil de 1000 ciclos, para un movimiento axial máximo, lateral máximo (sin caño guía) o bien la combinación de los dos movimientos.

Para la adopción de la junta de expansión axial simple debe seguir los siguientes criterios:

  • – Ser aplicadas en sistemas que operan con bajas presiones medias.
  • – Tener la posibilidad de instalar puntos fijos y guías unidireccionales axiales, correctamente dimensionados.
  • – No deben ser instaladas en línea con máquinas o equipos sensibles debido a los altos esfuerzos que las juntas transmiten.
  • – No deben ser instaladas en cañerías donde exista la posibilidad de convivir no solo la dilatación axial sino también movimientos laterales y angulares, dado que una junta de expansión axial no está proyectada para absorberlos.

El movimiento axial se traduce como una compresión o una extensión del fuelle de la junta de expansión en la dirección de su eje.

Junta de Expansión Amortiguadora de Vibraciones Simples

Estas piezas están diseñadas para reducir y eliminar vibraciones mecánicas y sus consecuencias en cañerías conectadas a fuentes de vibraciones tales como bombas, compresores y equipos rotatorios. Según su aplicación, pueden suministrarse con o sin caños guías y con y sin tensores.

El modelo sin tensores liberan fuerzas de reacción por presión (FRP) transmitiéndolas a las bocas de los equipos rotatorios y a los puntos fijos.

Las juntas de expansión con tensores autocontienen esas fuerzas liberando a los equipos de esos esfuerzos considerables.

Para elegir el tipo y modelo más apropiado para cada uso, se deben seguir los siguientes criterios:

  • – La vibración mecánica es comúnmente generada por máquinas rotativas y su frecuencia coincide casi siempre con el número de revoluciones de esos equipos.
  • – Las mayores amplitudes son por lo general, radiales al eje principal, y se registran consecuentemente sobre un plano normal a este. Para una correcta instalación no es suficiente apoyar los equipos sobre bases anti vibratorias, sino que también se debe evitar la propagación de vibraciones a través del sistema de tuberías vinculadas a la máquina, lo que se consigue eficazmente con la utilización de juntas de expansión amortiguadoras de vibraciones
  •  

    • Ø»B»: Diámetro
    • E: Espesor
    • L: Largo
    • XC = Movimiento axial de compresión
    • kX = Constante elástica axial
    • kY = Constante elástica lateral
    • Ay = Movimiento lateral eje y
    • Az = Movimiento Lateral eje Z
    • PN = Presión nominal
    • TN = Temperatura nominal
    • Af = Área efectiva

    Los fuelles metálicos están diseñados para absorber movimientos térmicos y / o mecánicos en tuberías o sistemas de conductos mientras retienen la presión de operación del sistema a la temperatura del sistema. Los fuelles pueden absorber los siguientes movimientos:

     

     

     

     

     

     

     

    Mientras que los fuelles metálicos pueden diseñarse para resistir cargas de torsión, los fuelles metálicos no pueden tolerar movimientos de torsión. Los fuelles metálicos deben estar diseñados para evitar la frecuencia de vibración resonante del sistema (si existe vibración) para evitar fallas mecánicas inmediatas. Si no se especifica la torsión o la vibración (si es que existe) puede provocar una falla inmediata del fuelle.

    FUERTE EMPUJE DE PRESIÓN

    Los fuelles de metal no pueden contener cargas de presión longitudinales sin herrajes de sujeción integrales, como varillas de unión, bisagras, cardanes o anclajes de tubería externos. Las cargas de presión longitudinal en un fuelle producen «empuje de presión». La fuerza de empuje de presión es creada por el sistema y / o la presión de prueba que actúa sobre el área del «diámetro medio» del fuelle. (Diámetro medio del fuelle = convolución del fuelle ID + ((OD – ID) / 2). Una junta de expansión de fuelle de metal presurizado e irrestricto  en un sistema de tuberías sin anclajes se alargará debido al empuje de presión, lo que puede provocar un «rebote» inmediato del fuelle «y falla. Las fuerzas de empuje de presión son típicamente más altas que todas las demás fuerzas del sistema combinadas.

    FUERTES PRESIONES DE PRESIÓN

    La presión aplicada a un fuelle está limitada por «Tensión en el asta» (EJMA S2) y «Tensión en la protuberancia» (EJMA S4). El estrés del aro corre circunferencialmente alrededor del fuelle como resultado del diferencial de presión entre el diámetro interior y exterior del fuelle. El estrés del aro es lo que mantiene un fuelle juntos, similar a los anillos de aro en un barril de madera. La tensión del aro debe mantenerse para codificar los niveles permitidos. El Bulge Stress se extiende longitudinalmente a la línea central del fuelle, actuando sobre la pared lateral de las circunvoluciones del fuelle. Bulge Stress también se calcula para codificar.

    Entender el empuje de presión de los fuelles de metal es extremadamente importante

    Con una tubería rígida instalada entre dos bridas, el empuje de presión queda restringido por la resistencia de la tubería.

    Con un fuelle contorneado de pared delgada soldado a dos bridas, la reacción del fuelle al empuje de presión hace que el fuelle crezca hasta que el fuelle «retuerza» y / o las circunvoluciones se extiendan para convertirse en el tubo del que se formaron.

    CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE PRESIÓN DE LOS FUELLES METÁLICOS

    Los fuelles metálicos están diseñados para retener las cargas impuestas por la presión interna y / o externa del sistema y / o la presión de prueba. La geometría de convolución del fuelle, el número de convoluciones, el tipo de material y el grosor del material afectan la capacidad de retención de presión del fuelle.

    Una presurización excesiva y / o un guiado incorrecto de una  junta de expansión de fuelle metálico  pueden hacer que el fuelle se «retuerza». El retorcimiento puede conducir a una deformación permanente y / o una falla inmediata del fuelle.

    FUELLES DE METAL TASA DE PRIMAVERA

    Además de las cargas de empuje de presión longitudinal, el movimiento dentro de un fuelle requiere una «fuerza» para hacer que el fuelle se comprima, extienda o angule. La «tasa de resorte» de fuelles es una consideración de diseño. Para calcular la carga (fuerza) impuesta en el equipo adyacente a la   junta de expansión , use la ecuación siguiente.

    F = K x X
    F – La carga (fuerza) impuesta en el equipo a ambos lados del fuelle.
    K – La tasa de resorte del fuelle (expresada como libras / pulgada de movimiento para movimientos axiales y laterales, y pulgada / libra por grado para movimiento angular)
    X – El movimiento anticipado o especificado

    El resultado se conoce como «fuerza de primavera». Para una  junta de expansión de fuelle  sin herrajes de contención de presión longitudinal integrales, se debe agregar la fuerza del resorte del fuelle a la fuerza de empuje de presión para determinar la fuerza total impuesta sobre el equipo adyacente o los anclajes de tubería. Otras cargas que deben considerarse son peso muerto, fricción, viento, etc.

    LA VIDA DEL CICLO DE LOS FUELLES DE METAL

    Cuando un fuelle se comprime, se extiende o se angula, el movimiento es absorbido por la deformación de las paredes laterales de las circunvoluciones del fuelle. El estrés causado por el movimiento se conoce como la tensión de flexión de deflexión del fuelle (EJMA S6). Este estrés es más alto en la «cresta» y «raíz» de la circunvolución del fuelle. Los fuelles metálicos están diseñados para funcionar con un valor de tensión de flexión de deflexión que excede por mucho la resistencia a la fluencia del material de fuelle. Por lo tanto, la mayoría de las juntas de expansión metálica están diseñados para desviarse en la gama de materiales «plásticos» y los fuelles tomarán un «juego» permanente a los movimientos nominales del fuelle. Los fuelles rara vez están diseñados para funcionar en la gama elástica de materiales. Los fuelles que operan en el rango de material plástico eventualmente fallarán debido a la fatiga después de un número finito de ciclos de movimiento. La vida útil del ciclo realista debe especificarse para el diseño de fuelles. Como se muestra en el cuadro de la página 26, cuanto mayor es el ciclo de vida, más «débil» es la capacidad de presión de diseño del fuelle. El diseño del fuelle «más seguro» es el resultado de la vida útil del ciclo real, presión, movimiento y temperatura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 
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