Juntas de Expansion Metalica

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 METÁLICAS

Las juntas de expansión metálicas flexibles son dispositivos empleados en la industría para evitar el desalineamiento de la tuberías cuando están sometidas a los factores temperatura y presión, su diseño nos ayuda a controlar movimientos axiales, laterales y angulares, originados en los equipos estacionarios de la industria química, petroquímica y de proceso.

 

 

   

 

  

 

  

  

  

Las juntas de expansión de   metal  Lortz  utilizan uno o más  fuelles  que retienen la presión del sistema mientras se deforman para acomodar los movimientos del sistema. Los fuelles metálicos se producen comenzando con un tubo soldado (el uso de tubos sin costura es muy raro) y formando “convoluciones” mecánica o hidráulicamente en el número y la forma para cumplir con los requisitos del sistema de tuberías o conductos. Los fuelles metálicos, como parte detallada, rara vez se proporcionan a los clientes debido al grosor del material "delgado" que requiere procesos de soldadura especializados para unir los fuelles a las tuberías o bridas.

¿Qué es un fuelle de metal?

CÓMO FUNCIONA UN Bramido

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

Mientras que los fuelles metálicos pueden diseñarse para resistir cargas torsionales, los fuelles metálicos no pueden tolerar el movimiento torsional. Los fuelles metálicos deben estar diseñados para evitar la frecuencia de vibración resonante del sistema (si existe vibración) para evitar una falla mecánica inmediata del fuelle. Si no se especifica la torsión o la vibración (si existe), puede producirse una falla inmediata del fuelle.

BOMBA DE PRESIÓN

Los fuelles metálicos no pueden restringir las cargas de presión longitudinal sin hardware de restricción integral, como tirantes, bisagras, gimbals o anclajes externos para tuberías. Las cargas de presión longitudinal en un fuelle resultan en "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 = ID de convolución del fuelle + ((OD - ID) / 2). Una junta de expansión de fuelle metálico presurizado y sin restricciones  en un sistema de tuberías sin anclajes se alargará (se extenderá) debido al empuje de presión que puede resultar en un retorcimiento inmediato del fuelle. "y falla. Las fuerzas de empuje de presión son típicamente mayores que todas las demás fuerzas del sistema combinadas.

ABAJO ESTRÉS DE PRESIÓN

La presión aplicada a un fuelle está limitada por "tensión de aro" (EJMA S2) y "tensión de abultamiento" (EJMA S4). Hoop Stress corre circunferencialmente alrededor del fuelle como resultado de la presión diferencial entre el diámetro interior y exterior del fuelle. La tensión del aro es lo que mantiene unido un fuelle similar a los anillos de aro en un barril de madera. El esfuerzo del aro debe mantenerse para codificar los niveles permitidos. Bulge Stress corre longitudinalmente a la línea central del fuelle que actúa en la pared lateral de las circunvoluciones del fuelle. La tensión de abultamiento también se calcula para codificar.

Comprender el empuje de presión del fuelle metálico es extremadamente importante

Con una tubería rígida instalada entre dos bridas, la fuerza de la tubería restringe el empuje de presión.

Con un fuelle enredado de pared delgada soldado a dos bridas, la reacción del fuelle al empuje de presión hace que el fuelle crezca en longitud hasta que el fuelle se "retuerce" y / o las convoluciones se estiren para convertirse en el tubo del que se formaron.

METAL DEBAJO DE LA CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE PRESIÓN

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.

La presurización excesiva y / o el guiado incorrecto de una  junta de expansión de fuelle metálico  pueden hacer que el fuelle se "retuerza". Retorcerse puede conducir a una deformación permanente y / o falla inmediata del fuelle.

METAL POR DEBAJO DE LA 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" del fuelle es una consideración de diseño. Para calcular la carga (fuerza) impuesta sobre el equipo adyacente a la   junta de expansión , use la ecuación a continuación.

F = K x X 
F - La carga (fuerza) impuesta al equipo a cada lado 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 resorte". Para una  junta de expansión de fuelle  sin hardware integral de restricción de presión longitudinal, 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.

METAL DEBAJO DE LA VIDA DEL CICLO

Cuando un fuelle comprime, extiende o angula, el movimiento es absorbido por la deformación de las paredes laterales de las circunvoluciones del fuelle. El esfuerzo causado por el movimiento se conoce como el esfuerzo de flexión por deflexión del fuelle (EJMA S6). Este estrés es más alto en la "cresta" y la "raíz" de la convolución del fuelle. Los fuelles metálicos están diseñados para funcionar con un valor de tensión de flexión de flexión que excede por mucho el límite elástico del material del fuelle. Por lo tanto, la mayoría de las juntas de expansión  metálicas están diseñados para desviarse en la gama de materiales "plásticos" y el fuelle tomará un "juego" permanente en los movimientos de fuelle clasificados. Los fuelles rara vez están diseñados para operar 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 del ciclo realista debe especificarse para el diseño de fuelles. Como muestra el cuadro en la página 26, cuanto mayor es la vida útil del ciclo, más débil es la capacidad de presión de diseño del fuelle. El diseño de fuelle "más seguro" es el resultado de los datos de vida útil, presión, movimiento y temperatura del ciclo real

 

 

MOVIMIENTO CONJUNTO DE EXPANSIÓN DE ACERO INOXIDABLE

- Modelo: SJT1100

Movimiento axial

Movimiento lateral

- Modelo: SJT1200

Movimiento axial

Movimiento lateral

 

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