La tubería mecánica ranurada ofrece una tubería versátil

Oct 07, 2023

Dos de los elementos más importantes en cualquier proyecto de construcción o mejora son la seguridad y la velocidad de finalización. Si bien una forma de aumentar la seguridad es eliminar el trabajo en caliente siempre que sea posible, la realidad es que la soldadura es necesaria para muchas tareas en una planta de energía. Sin embargo, un área en la que no siempre se requiere soldadura es en la instalación o expansión de sistemas de tuberías.

Aunque el método de unión de tuberías es fundamental para los sistemas de tuberías de procesos de alta presión y alta temperatura, no se puede decir lo mismo de los sistemas de tuberías de equilibrio de planta. Los servicios como agua de refrigeración, ósmosis inversa, protección contra incendios, tratamiento químico, aceite lubricante y aire comprimido pueden utilizar métodos de unión alternativos sin llama, algunos de los cuales pueden ofrecer una instalación hasta 10 veces más rápida que la soldadura. La tubería mecánica ranurada es una de esas alternativas.

Una junta de tubería mecánica ranurada consta de cuatro elementos: tubería de extremo ranurado, una junta, alojamiento de acoplamiento y sujetadores. La ranura de la tubería se hace formando en frío o mecanizando una ranura en el extremo de una tubería. Una junta encerrada en la carcasa del acoplamiento se coloca alrededor de dos extremos de tubería ranurados que se unen a tope, y la sección clave de la carcasa encaja en las ranuras. Los pernos y las tuercas se aprietan con una llave de tubo o una llave de impacto, manteniendo unidos los segmentos de la carcasa.

En el estado instalado, la carcasa del acoplamiento encierra la junta y encaja en las ranuras alrededor de la circunferencia de la tubería para crear un sello a prueba de fugas en una junta de tubería autorrestringida. Además de las juntas de tubería a tubería (Figura 4), los acoplamientos ranurados se pueden usar para unir tuberías a válvulas, conexiones y accesorios de extremo ranurado para crear un sistema de tuberías completo.

El ranurado por laminación es el método más común para la preparación de extremos de tuberías. El proceso de ranurado por laminación desplaza radialmente una pequeña porción de la pared de la tubería, formando una ranura alrededor de la circunferencia de la tubería que está empotrada en el exterior y dentada en el interior. El método se puede utilizar en tuberías de acero al carbono, acero inoxidable, cobre y aluminio de cédula 5 a cédula 80, que van desde 0,75 pulgadas hasta 72 pulgadas de diámetro.

Hay dos tipos de acoplamientos ranurados: rígidos y flexibles. Los acoplamientos rígidos no permiten el movimiento y se pueden usar donde se necesite rigidez en la unión de la tubería, similar a una unión soldada o bridada. Los acoplamientos flexibles permiten una cantidad limitada de movimiento lineal y angular para adaptarse al movimiento térmico y sísmico, así como a la vibración y la desalineación. La mayoría de los acoplamientos ranurados que se utilizan en las centrales eléctricas son rígidos y los acoplamientos flexibles se utilizan solo alrededor de equipos giratorios para aislar el ruido o la vibración. Esto permite que el sistema esté soportado y guiado de acuerdo con el estándar de tuberías de potencia B31.1 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME).

Una ventaja clave de las tuberías ranuradas es su instalación sin llamas. El montaje de una unión de tubería ranurada no requiere soldadura, llama, calor ni produce humos. En términos de preparación, no hay necesidad de quitar o limpiar el área circundante de materiales combustibles, y no hay necesidad de aumentar la ventilación o protección contra incendios. Durante el montaje, no se requieren sopletes ni tanques, ni los instaladores de tuberías están expuestos a llamas, chispas, escoria o vapores. No hay necesidad de una guardia contra incendios. Como resultado, los sistemas ranurados reducen el riesgo para el personal y la propiedad.

Minimizar la soldadura permite a los soldadores certificados concentrarse en los sistemas de procesos críticos, mientras que los instaladores de tuberías manejan los sistemas de equilibrio de la planta, lo que puede contribuir a la finalización a tiempo de un proyecto. El ranurado de tuberías y el ensamblaje de acoples no requieren certificaciones o capacitación especializadas; los procesos se enseñan y transfieren fácilmente.

Estos beneficios se aprovecharon durante la construcción de la central eléctrica de South Hedland, ubicada en la región de Pilbara en Australia Occidental (Figura 5). Con un rápido crecimiento que requería una inversión significativa en proyectos de energía, la instalación propiedad de Horizon Power eligió productos ranurados debido a un cronograma ajustado y una ubicación remota. Las tuberías ranuradas, seleccionadas para combustible diesel, agua sin tratar/contra incendios, agua desmineralizada, agua potable y sistemas de aire de instrumentación, dieron como resultado una instalación rápida y segura que eliminó la necesidad de trabajo en caliente y facilitó la fabricación de extremos de tubería en el sitio.

Las ventajas de seguridad de las tuberías ranuradas se complementan con la rapidez y facilidad de instalación del sistema. Los acoplamientos ranurados estándar se pueden instalar hasta cinco veces más rápido que las juntas soldadas y tres veces más rápido que las juntas bridadas. Los acoplamientos listos para instalar pueden duplicar el ahorro de tiempo. No se requieren herramientas especiales para ensamblar un acoplamiento ranurado y la mayoría de los acoplamientos no tienen requisitos de torsión. Además, los sistemas ranurados brindan una confirmación visual del ensamblaje adecuado.

La velocidad y la facilidad de instalación fueron fundamentales durante la construcción de una instalación de prueba alimentada con gas de Alstom en Birr, Suiza (Figura 6). Al unir los sistemas de tuberías de refrigeración y agua contra incendios con acoplamientos ranurados, válvulas y accesorios, Alstom pudo reducir las horas de instalación en un 50 % en comparación con los métodos de unión tradicionales, lo que se tradujo en un considerable ahorro de costes y una finalización más rápida del proyecto. Los componentes ranurados también permitirán un fácil acceso para mantenimiento y reparación.

Los acoplamientos ranurados reducen el tiempo de inactividad por mantenimiento y, con una unión en cada junta, simplifican el acceso al sistema, si es necesario. Los acoplamientos se desmontan y retiran fácilmente de la junta. Una vez finalizado el trabajo, el acoplamiento se puede volver a montar tan rápido como la instalación inicial. Esta característica facilita el mantenimiento, la reparación y futuras ampliaciones o modificaciones. Cuando se instalan y operan correctamente dentro de las especificaciones de diseño, los acoplamientos mecánicos ranurados están diseñados para durar la vida útil del sistema y no tendrán fugas ni fallarán.

Los sistemas ranurados brindan una serie de ventajas para los proyectos de construcción y actualización, desde una instalación rápida y sin llamas hasta un mantenimiento simplificado. Lo que es más importante, las tuberías mecánicas ranuradas ofrecen a los propietarios de plantas un medio para acelerar la finalización del proyecto mientras se mantiene un entorno seguro. ■

—Mitch Lee es un especialista en desarrollo de negocios para el mercado de la energía en Victaulic, un fabricante de sistemas mecánicos de unión de tuberías y protección contra incendios. También es miembro del Instituto de la Industria de la Construcción.

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