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ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CALCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERIAS Y APLICACION DE COMPENSADORES DE DILATACION Por: Guillermo Díaz Andrade ©  3 ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CÁLCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS Y APLICACIÓN DE COMPENSADORES DE DILATACIÓN INTRODUCCIÓN En todos los ámbitos de la industria y en especial en la tecnología mecánica, los ingenieros de proyecto y montaje se ven enfrentados a un problema común: la dilatación. Este fenómeno, especialmente apreciable en las tuberías y conductos sometidos a variaciones importantes de temperatura, ha causado y causa no pocos problemas debido principalmente a las graves alteraciones que provoca en el buen funcionamiento de la instalación. El hecho de que las tuberías acusen particularmente este fenómeno es debido a su facilidad para variar de longitud en presencia de los saltos térmicos y a sus, generalmente, largos trazados. Por otra parte las condiciones de explotación de las instalaciones de tuberías y conductos han experimentado un creciente incremento de temperatura conforme el rendimiento de las plantas lo ha exigido, y la mejor tecnología de los materiales lo ha permitido. Todo ello junto con las fuerzas provocadas por la dilatación, las vibraciones engendradas por compresores, turbinas, motores, bombas y otros elementos, convierten a las tuberías y conductos en elementos transmisores y perturbadores por excelencia dado que su rigidez y estructura, generalmente metálica, favorece la rápida y sostenida propagación de molestos efectos a través de las instalaciones. La adopción de medidas con las cuales se anule o minimice la difusión de estos efectos es de suma importancia en el campo del diseño de ingeniería mecánica precisamente por ser todos ellos perjudiciales y contrarios a la voluntad del diseñador, que es la de vehicular todo tipo de fluidos con eficacia, seguridad y sin efectos secundarios. Este trabajo no pretende sustituir a nada, ya que el campo es muy complejo y técnicas similares pueden resultar también útiles. Más bien trata de ofrecer un resumen eminentemente práctico, en el cual se aclaran los conceptos en que se basa el problema expuesto y en el que, al mismo tiempo, se ofrecen algunas opciones, acaso las más idóneas, para comprenderlo y solucionarlo. ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CÁLCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS Y APLICACIÓN DE COMPENSADORES DE DILATACIÓN © COPYRIGHT 2007 TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS.  4 ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CÁLCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS Y APLICACIÓN DE COMPENSADORES DE DILATACIÓN CONCEPTOS BASICOS TEMPERATURA Entendemos que es la medida del estado de un cuerpo en relación al calor ó el frío, generalmente la expresamos en grados centígrados (aquí hablaremos de los valores aplicables en Europa continental) y tiene una influencia decisiva sobre la elasticidad, plasticidad y comportamiento de los materiales. PRESION Es la razón de una fuerza normal ejercida sobre un punto y la superficie sobre la que se aplica. La expresaremos en Kg/cm2 y se relaciona con la resistencia de los materiales. FUERZA Es una magnitud que expresa la cantidad con que un cuerpo es solicitado en una dirección y un sentido. En tubería se trata, generalmente, con valores muy elevados, por ello deberá prestarse especial atención a los puntos en que se aplican estas fuerzas. FATIGA Es la razón proporcional entre una fuerza y su superficie de aplicación. Nos marcará los límites por encima de los cuales la única seguridad es que se romperá todo, así que atención también a estos límites. MODULO DE ELASTICIDAD (ley de hooke) Es la razón de una fatiga a la correspondiente deformación unitaria. Siempre que no sobrepase el límite de elasticidad encontraremos que esta razón es constante y característica para cada material. La expresaremos en Kg/mm2. Podemos observar un ensayo de tracción realizado a una probeta de hierro, en el que apreciamos la gráfica esfuerzo-alargamiento con las zonas muy bien definidas. La parte lineal corresponde a la zona elástica. FLEXIBILIDAD La definiremos como la capacidad que tiene un material o estructura para deformarse y volver a su posición inicial un número de ciclos elevado sin ver prácticamente alterada su estructura ni sus propiedades. ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CÁLCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS Y APLICACIÓN DE COMPENSADORES DE DILATACIÓN © COPYRIGHT 2007 TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS.  5 ELEMENTOS DE DISEÑO PARA EL CÁLCULO DE FLEXIBILIDAD EN TUBERÍAS Y APLICACIÓN DE COMPENSADORES DE DILATACIÓN DILATACION Definiremos así a la variación de dimensiones que experimenta un cuerpo cuando se modifica la temperatura a que se encuentra expuesto. Este