INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECANICA

LABORATORIO DE MAQUINAS Y EQUIPOS

INFORME N° 1,

LABORATORIO DE: Reconocimiento de Tuberías

INDICE GENERAL

I. DESCRIPCION DEL EQUIPO, MATERIALES Y ACCESORIOS UTILIZADOS:____4

II. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS Y ACCESORIOS Y PREPARACION DE LOS MATERIALES._________________________________________5

III. EXPLICACION DEL LABORATORIO REALIZADO__________________________6

1. PIEZA #1 y PIEZA #4______________________________________________________________61.1. Marco Teórico:_____________________________________________________________________61.2. Objetivo General:__________________________________________________________________71.3. Descripción de la Pieza #1__________________________________________________________81.4. Descripción de la Pieza #4__________________________________________________________91.5. Resultados_______________________________________________________________________101.6. Discusión de Resultados___________________________________________________________101.7. Conclusiones tubería de Hierro Garvanizado:_________________________________________111.8. Normas__________________________________________________________________________11

2. PIEZA #2______________________________________________________________________132.1. Marco Teórico:____________________________________________________________________132.2. Objetivo General:_________________________________________________________________152.3. Descripción de la Pieza #2_________________________________________________________162.4. Resultados_______________________________________________________________________172.5. Conclusiones_____________________________________________________________________172.6. Normas__________________________________________________________________________17

3. PIEZA #3______________________________________________________________________213.1. Marco teórico_____________________________________________________________________213.2. Objetivo General:_________________________________________________________________243.3. Descripción del tubo de Acero______________________________________________________253.4. Normas__________________________________________________________________________283.5. Análisis de resultados______________________________________________________________293.6. Conclusiones tubería de acero______________________________________________________30

4. PIEZA #5______________________________________________________________________314.1. Marco Teorico:____________________________________________________________________314.2. Objetivo General:_________________________________________________________________334.3. Descripción del tubo_______________________________________________________________334.4. Resultados Obtenidos_____________________________________________________________344.5. Análisis de resultados______________________________________________________________344.6. Conclusiones tubería de cobre______________________________________________________354.7. Normas__________________________________________________________________________35

IV. BIBLIOGRAFIA________________________________________________________37

V. APENDICES___________________________________________________________40

INDICE FIGURAS

Figura 1: Vernier Estandar______________________________________________________4

Figura 2: Ejemplo de Lectura de Vernier___________________________________________5

Figura 3: Pieza #1 de Hierro Garvanizado__________________________________________8

Figura 4: Pieza #4 de Hierro Garvanizado__________________________________________9

Figura 5: Pieza #2 de PVC______________________________________________________16

Figura 6: Símbolo para el cloruro de polivinilo desarrollado por la Society of the Plastics Industry para etiquetar productos de PVC para su reciclado____________________________20

Figura 7: Convertidor Thomas.__________________________________________________22

Figura 8: Pieza #3 de Acero.____________________________________________________25

Figura 9: Unión con bridas en tubos de acero.______________________________________27

Figura 10: Pieza # de Cobre____________________________________________________33

I. DESCRIPCION DEL EQUIPO, MATERIALES Y ACCESORIOS UTILIZADOS:

En este laboratorio de reconocimiento de tuberías se cuenta con un Vernier que es uno

de los instrumentos mecánicos para medición lineal más comunes y utilizados.

El vernier o calibrador está compuesto de regletas y escalas. Este es un instrumento

muy apropiado para medir longitudes, espesores, diámetros interiores, diámetros

exteriores y profundidades.

Este es un esquema de las principales partes de un calibrador:

Figura 1: Vernier Estándar

1. Mordazas para medidas externas

2. Orejetas para medidas internas

3. Aguja para medida de profundidades

4. Escala principal con divisiones en milímetros y centímetros

5. Escala secundaria con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada

6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido

7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido

8. Botón de deslizamiento y freno

II. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS Y ACCESORIOS Y PREPARACION DE LOS MATERIALES.

Al emplear una regla para hacer una medida, solo se puede apreciar hasta la división

más pequeña de esta regla; si además se dispone de una segunda escala, llamada

nonio o vernier, se puede distinguir valores más pequeños.

El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla –que en el sistema decimal es

un múltiplo de diez menos uno: 9, 19, etc.– y lo divide en un número más de divisiones:

10, 20...

Figura 2: Ejemplo de Lectura de Vernier

En la figura N° 2 se observa que la lectura en el vernier es 2,35 cm que mejor dicho es

23,5 mm.

Es importante señalar que las medidas de seguridad personales seguidas y acatadas

fueron:

Utilización de gabacha que cubra desde el cuello hasta las rodillas,

preferiblemente de manga corta.

Utilización de zapato cerrado.

Además de las especificadas por la Escuela de Electromecánica.

III. EXPLICACION DEL LABORATORIO REALIZADO

1. PIEZA #1 y PIEZA #4

1.1.Marco Teórico:

El hierro es el elemento número 26 de la Tabla Periódica de los Elementos. Tiene una

densidad de 7874 kilogramos por metro cúbico. Es un metal maleable, de color gris

plateado y tiene propiedades magnéticas. Es extremadamente duro y pesado. El hierro

galvanizado es hierro cubierto en zinc para evitar la corrosión o herrumbre.

Las tuberías de hierro galvanizado se fabrican desde 0,125 pulgadas hasta 12

pulgadas y en una longitud de 6 metros. Se encuentra en la sección de tuberías

metálicas. El hierro galvanizado se utiliza en gran cantidad de productos, en relación

con las tuberías, su uso más frecuente son los accesorios para tuberías. Entre los

accesorios que podemos encontrar de hierro galvanizado se encuentran: Tapones

exteriores e interiores, Niples, Uniones sencillas, Flanger, Bushing y Codos. En

+tuberías su uso más frecuente son las redes de distribución y conexiones

domiciliarias.

Las principales características del hierro galvanizado son:

- Es resistente a las presiones internas y externas.

- Se utiliza en redes que deban soportar presiones variables.

- Propensa a la corrosión y a las incrustaciones.

- Su unión roscada hace que su reparación sea dispendiosa

De acuerdo con la muestra numero 1 de hierro galvanizado, podemos indicar que la

pieza puede provenir de un tapón exterior macho. Esto debido a la rosca que es visible

en la parte de afuera, podemos decir también que a esta muestra se le removió la parte

superior del tapón, por lo tanto no se puede distinguir tan fácilmente su uso. Este tipo

de tapón se une a cualquier tubería enroscándola con gran fuerza. No obstante el

hierro galvanizado, la forma más fácil de conectarlo en una tubería es por medio de la

soldadura. En este punto es importante mencionar que el hierro galvanizado no se

puede soldar con hierro dulce, la única forma de soldarlos es raspando la capa de

galvanizado.

1.2.Objetivo General:

Con este laboratorio el estudiante conocerá algunos tipos de tuberías industriales

utilizadas en diferentes servicios y reconocerá diferentes tipos de tubos y tuberías.

Secuencia

Identificar las diferentes muestras de los tubos presentados.

Reconocer el concepto de cedula o Numero de lista o Programa o SDR.

Identificar el tipo de material de los tubos y el proceso de fabricación de los

mismos.

Identificar tipos de uniones, materiales y describir su funcionamiento y montaje.

1.3.Descripción de la Pieza #1

Figura 3: Pieza #1 de Hierro Garvanizado

Material: Hierro Galvanizado

Estado Metalúrgico: Sólido

Dimensiones:

o Diámetro Interno 10,31 cm

o Diámetro Externo 11,53 cm.

Morfología: Es un tubo gris, textura lisa en la mayor parte de la superficie a

excepción de la parte roscada, que presenta una textura rugosa. El interior del

tubo tiene una textura irregular, especialmente en el sector donde fue soldado.

El tubo además no presenta un gran brillo, que se puede deber al paso del

tiempo.

1.4.Descripción de la Pieza #4

Figura 4: Pieza #4 de Hierro Garvanizado

Material: Hierro Galvanizado

Estado Metalúrgico: Sólido

Dimensiones:

o Diámetro Interno 8,20 cm

o Diámetro Externo 8,87 cm.

Morfología: Es un tubo gris muy parecido a la pieza número 1, aunque se

mantiene de una manera más visible su color con sectores parecidos a escamas

en diferentes tonos de gris, tiene un agujero y una rugosidad en el diámetro

interior de tal tubo. En le diámetro interior se presenta mucho más deteriorado

que en el exterior.

1.5.Resultados

Después de haber realizado las mediciones correspondientes en el laboratorio, se

obtuvo una serie de mediciones de ciertas muestras de tuberías, todas de diferentes

tamaños y materiales. Los resultados de estas mediciones se presentan a

continuación:

Tabla1. Datos de Material, diámetro interno y externo y uniones para las piezas

# de pieza Material Diámetro interno(±xx)cm

Diámetro externo(±xx)cm

Tipo de unión

1 Hierro galvanizado

10,31 11,53 Rosca

2 PVC 2,70 3,34 Codos, tees3 Acero 5,35 5,96 Soldadura

eléctrica4 Hierro

galvanizado8,20 8,87 Soldadura

5 Cobre 1,41 1,57 Soldadura

1.6.Discusión de Resultados

Pieza #1:

Luego de haber tomado las medidas correspondientes y estudiar la muestra de hierro

galvanizado, se procede a hacer el análisis de los mismos.

Debido a la forma que presenta, el tamaño y el diámetro que presenta la muestra, y

especialmente la rosca presente en la pieza se puede determinar que la pieza

corresponde a un tapón exterior macho. Estos tapones son utilizados en los finales de

la tubería, además también son utilizados para tapar posibles fugas. A la muestra

estudiada le hace falta la tapa, pero esta pudo haber sido removida. Esta tapa es

enroscada a la tubería con suficiente fuerza para resistir la presión del material

transportado. Si no fuese enroscado, también es posible que el hierro galvanizado sea

soldado para formar la unión.

Pieza #4:

Al analizar las características del tubo se determinó que es una sección de tubo, y no

es una clase de unión. También se pudo verificar por su color y su peso, que es hierro

galvanizado. Un dato más verificado es que a pesar de estar en un laboratorio que

tiene condiciones ambiente y es abierto así que presenta condiciones perfectas para la

corrosión, una gran resistencia a este fenómeno químico gracias a su tratamiento del

revestimiento de zinc.

1.7.Conclusiones tubería de Hierro Garvanizado:

El uso del hierro galvanizado es muy variado, sobretodo en tuberías de

desechos y gran cantidad de veces en los accesorios de las tuberías.

La muestra del laboratorio corresponde a un accesorio de una tubería.

La muestra del laboratorio se puede unir a una tubería por medio de la rosca o

por soldadura.

No se recomienda soldar hierro galvanizado con algún otro tipo de hierro.

El hierro galvanizado puede ser manipulado con máquinas-herramientas con

gran facilidad por sus propiedades físicas.

A la hora de tener tubería de hierro galvanizado almacenada no se necesitan un

exceso de protección a la corrosión.

1.8.Normas

La primera norma que debemos mencionar es sobre el proceso que rige la

galvanización del hierro. Para esta parte existe una norma completa: ASTM A123 /

A123M - 09 Standard Specification for Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and

Steel Products. En esta norma se cubren los requisites estándar, para el proceso de

galvanización tanto del hierro como del acero. Incluye también la galvanización de

productos terminados y no terminados. Incluso detalla el proceso de galvanización de

tuberías de hierro que ya están construidas o soldadas y son demasiado grandes para

ser galvanizadas en la centrifugadora.

Dentro de las normas que regulan el uso del hierro galvanizado está, ASTM A338-84:

que regula el uso de partes como Flangers, Uniones y Tubos, en sistema de trenes, la

Marina de los Estados Unidos y trabajos pesados. También se encuentra la ASTM

A377-03: fija los estándares sobre el uso del hierro en tuberías de alta presión. Además

se encuentra la ASTM A888-09, que controla el uso del hierro galvanizado en tubería

específica y uniones para desecho, instalaciones necesarias y aplicaciones en la

ventilación. Otra norma relevante para las tuberías de hierro galvanizado son, la norma

ISO-9002 que es de tuberías usadas en procesos fríos.

En nuestro país la compañía FACENIL, vende tuberías de hierro galvanizado. El

producto que vende esta empresa se puede resumir fácilmente en el siguiente cuadro:

Tabla2. Productos de Hierro Galvanizado de la empresa FACENIL.

BS-1387, LIVIANO BS-1387, MEDIANO ASTM A-53

CEDULA 20 CEDULA 30 CEDULA 40

Tamaño Diámetro Espesor Presión Peso Diámetro Espesor Presión Peso Diámetro Espesor Presión Peso Diámetro

Nominal Externo Pared P.S.I. Kilos Interno Pared P.S.I. Kilos Interno Pared P.S.I. Kilos Interno

1/8" 10.30 1.73 700.00 2.16 6.84

1/4" 13.50 2.24 700.00 3.72 9.22

3/8" 17.50 2.31 700.00 5.10 12.48

1/2" 21.40 2.03 700.00 5.71 17.34 2.77 700.00 7.56 15.76

3/4" 27.00 2.34 700.00 8.40 22.32 2.87 700.00 10.08 20.96

1" 34.01 2.64 700.00 12.06 28.72 3.38 700.00 15.00 26.28

1 1/4" 42.09 2.64 700.00 15.42 36.81 3.56 1000.00 20.28 35.08

1 1/2" 48.40 2.95 700.00 19.56 42.50 3.68 1000.00 24.30 40.94

2" 60.30 2.95 700.00 24.66 54.40 3.91 1000.00 32.58 52.48

2 1/2" 76.20 3.25 700.00 34.80 69.70 3.66 700.00 39.12 68.88 5.16 1000.00 51.72 62.88

3" 88.90 3.25 700.00 40.50 85.65 4.06 700.00 50.82 84.84 5.49 2220.00 67.68 83.41

4" 114.30 3.66 700.00 56.70 110.64 4.47 700.00 72.60 108.91 6.02 1900.00 97.26 108.28

5" 141.30 4.88 700.00 97.20 130.04 6.55 1670.00 130.56 128.20

6" 166.00 4.88 700.00 115.20 155.44 7.11 1520.00 169.38 154.08

2. PIEZA #2

2.1.Marco Teórico:

A continuación se expone una breve descripción de las materias primas que se

emplean en la fabricación del policloruro de vinilo (PVC):

Cloruro de Sodio: (Sal común de mesa) Es un recurso prácticamente inagotable,

del cual por un proceso electrolítico se obtiene cloro, soda cáustica e hidrógeno.

Petróleo y/o Gas natural: A partir de uno de ellos se obtiene el etileno.

Etileno y cloro: se combinan para producir etileno diclorado.

Etileno diclorado: se transforma en cloruro de vinilo (VCM) el cual, por un

proceso de polimerización y secado produce un polvo blanco inocuo, el

policloruro de vinilo (PVC).

En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común y un

43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo).

Entre las diversas formas de unir tubos de PVC entre sí o con sus correspondientes

accesorios, podemos enumerar:

1) Uniones Fijas: Corresponden a aquellas que una vez realizadas no ofrecen

posibilidad de desconexión en la línea.

1.1. Unión Cementada: el buen rendimiento de este tipo de unión se logra

asegurando un buen contacto entre las superficies, que el encaje entre superficies

se produzca bajo ligera presión y sin holgura, y cumpliendo los principios básicos de

cementado.

1.2. Unión con enchufe: consiste en expandir un extremo del tubo y/o accesorio

formando una campana, vaso o enchufe, dentro del cual se alojará el extremo sin

expandir del otro elemento de la instalación.

1.3. Unión con manguitos o cuplas lisas: el manguito o cupla lisa consiste en una

pieza cilíndrica o cónica cuya longitud es aproximadamente 2 t., destinada a

empalmar dos extremos machos en una instalación.

1.4. Unión soldada: las juntas soldadas en tubos de PVC podrán ser usadas cuando

el espesor de pared es mayor de 2 mm . Las soldaduras a tope deben evitarse dada

su baja resistencia a la flexión. Las juntas soldadas tienen menor resistencia al

curvado y deformaciones que las cementadas.

2) Uniones Desmontables: Son uniones que permiten el desensamble de la

instalación.

2.1. Unión deslizante con o’rings: consiste en general en una caja cilíndrica

provista de alojamientos adicionales para anillos o guarniciones de goma, las

cuales ajustarán sobre los extremos a unir, asegurando la estanqueidad de la

unión y permitiendo a su vez el desplazamiento de los extremos.

2.2. Unión con bridas: en tuberías sometidas a presión, podrán utilizarse bridas de

fundición, acero o PVC, realizando la sujeción de la misma a la tubería mediante:

bujes o manguitos de PVC que se cementarán en la tubería, o mediante bujes

roscados exteriormente y cementados al caño en el caso de utilizar bridas con

rosca.

2.3. Unión roscada: este tipo de unión en tuberías de PVC es el menos económico,

apto y seguro de todos los tipos de unión. Una solución al problema económico

que presenta el sobredimensionamiento de la línea al utilizar extremos roscados,

es el de colocar a ambos extremos un buje roscado cementado al caño, que

permita la unión sin debilitar el mismo.

2.2.Objetivo General:

Con este laboratorio el estudiante conocerá algunos tipos de tuberías industriales

utilizadas en diferentes servicios y reconocerá diferentes tipos de tubos y tuberías.

Secuencia

Identificar las diferentes muestras de los tubos presentados.

Reconocer el concepto de cedula o Numero de lista o Programa o SDR.

Identificar el tipo de material de los tubos y el proceso de fabricación de los

mismos.

Identificar tipos de uniones, materiales y describir su funcionamiento y montaje.

2.3.Descripción de la Pieza #2

Figura 5: Pieza #2 de PVC

Material: Policloruro de Vinilo

Estado metalúrgico: Sólido

Dimensiones:

o Diámetro interno: (2,70±XX) cm

o Diámetro externo: (3,34±XX) cm

Morfología: El tubo de cobre presenta un color gris opaco tanto interna como

externamente. La superficie del tubo es completamente lisa y rígida interna y

externamente.

2.4.Resultados

De acuerdo al diámetro interior y exterior de la tubería de PVC analizada y medida en

el laboratorio, se concluye que al tener diámetros pequeños su uso es apropiado en

casos en que se requiere transporte pluvial, de agua potable específicamente.

2.5.Conclusiones

Las tuberías de PVC tienen varios usos entre los que destacan la conducción de

agua potable, el drenaje sanitario y alcantarillado. Pero también tiene uso

eléctrico e incluso industrial.

La tubería PVC   para alojar y proteger conductores eléctricos y telefónicos debe

ser de color verde.

Existen diversas formas de unir tubos de PVC entre sí o con sus

correspondientes accesorios.

Las tuberías de PVC por gravedad para aguas residuales satisfacen los

requisitos de ASTM D-3034 para tamaños de 4" -15" y ASTM F-679 para

tamaños de 18"-30".

2.6.Normas

En la siguiente tabla se observan las propiedades físicas del PVC, así como las normas

que velan sus dimensiones o parámetros.

PROPIEDADES FISICAS DEL PVC

CARACTERISTICA                         VALOR                            NORMA (UNIDAD)___________________________________________________________________

Densidad                                                                               DIN  53479                                    (gr/cm3)                                                1.40Elongación                                                                            ISOR527                                                          (%)                                                        125Módulo de Elasticidad                                                            ISO R527                                       (kg/cm2)                                              30000Resistencia a la tracción                                                        UNIPLAST 385                                 (KJ/m2)                                                 400Impacto a 23 °C                                                                     ASTM D256    (kg cm/cm)                                       3.5 ÷ 4.5Punto Vicat                                                                            ISO R306                                          (°C)                                                      76Conductibilidad Térmica                                                          ASTM C177                    (Kcal/m h °C)                                     0.15Coeficiente de expansión lineal                                                ASTM D696                                  (m/ m °C)                                         8 x 10-5Absorción de agua                                                                  ASTM D570                                      (%)                                                       0.03Inflamabilidad                                                                  autoextinguible

 

Por otro lado, según la clasificación de las tuberías por su dimensionamiento, éstas se

clasifican en serie inglesa y serie métrica, las cuales se encuentran regidas por normas.

A continuación se muestra ambas series:

Serie Inglesa (SI).

Se basa en tuberías cuyas especificaciones originales son de EE.UU. normalmente de

la American Society for Testing and Materials (ASTM - Asociación Americana para

Pruebas y Materiales-). Una característica importante es que el diámetro nominal (DN)

no corresponde al diámetro externo (DE) ni al diámetro interno (DI). Mantiene

constante el DE para los diferentes espesores de pared (e), por lo que el diseño del

tubo se basa en esta característica. Se mide en pulgadas y pueden ser expresadas

además en milímetros. 

Serie Métrica (SM).

Las especificaciones originales para este tipo de tubería proceden de la International

Standars Organization (ISO - Organización Internacional de Normas-). En este caso el

DN corresponde al DE. Al igual que la tubería de Serie Inglesa mantiene constante el

DE a diferentes espesores de pared según la presión nominal. Se mide en milímetros.

Los diámetros de los dos tipos de tuberías no coinciden dimensionalmente por lo que

no se pueden hacer uniones directamente, sino mediante el uso de una transición. Es

muy común por ejemplo utilizar piezas adaptadoras para la unión de tuberías

milimétricas a válvulas del sistema ingles.

Figura 6: Símbolo para el cloruro de polivinilo desarrollado por la Society of the Plastics Industry para etiquetar productos de PVC para su reciclado

Mediante la resolución 224 del 17 de enero de 2001 la Superintendencia de Industria y

Comercio estableció los colores en que debe ser producida y comercializada la tubería

y accesorios de PVC, atendiendo a la respectiva Norma Técnica Colombiana oficial

obligatoria.

Por ejemplo, la tubería PVC para alojar y proteger conductores eléctricos y telefónicos

debe ser de color verde.

Por otro lado, dependiendo del fabricante, las tuberías de PVC, pueden variar sus

colores, por ejemplo: gris, blanco o verde.

3. PIEZA #3

3.1.Marco teórico

El hierro es un metal dúctil que funde a 1535°C y cuyo punto de ebullición es 2740°C, y

que constituye cerca del 5% de la corteza terrestre. El carbono es un no metal blando y

frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas. Esta brevísima descripción de estos

elementos se hace para introducir la aleación entre ellos dos, quizá la más popular que

existe y con la mayor importancia industrial y económica.

La fabricación de esta aleación de hierro-carbono pasa por la obtención de arrabio por

reducción del mineral de hierro en el alto horno que luego se descarbura por oxidación

del carbono en un horno convertidor. La mayoría de las veces se descarbura en un

convertidor Thomas (por soplado de aire u oxigeno) o por una fuente de calor externo

(horno Martin) obteniéndose aceros comunes, o en horno eléctrico los aceros

especiales. Dicho de otra forma, el hierro se trata con carbón en los altos hornos para

quitarle el oxigeno y liberar el metal de hierro o arrabio.

Figura 7: Convertidor Thomas.

Se denomina entonces acero a las aleaciones de hierro-carbono de entre un 0.008% y

2.11% en peso de carbono, aunque en la práctica, esta concentración pocas veces

excede el 1%. Cuando se supera el 2.11% y hasta el 6.67% en peso de carbono, la

aleación recibe el nombre de fundición.

Como ya se expuso el acero tiene relevante importancia en la industria, y en especial

dentro de los últimos cien años su utilización se ha maximizado. El motivo principal está

centrado en la variabilidad de usos que se le puede dar, y la versatilidad de sus

propiedades mecánicas. Otra ventaja, es que algunas de estas propiedades pueden

ser modificadas para ajustarse al destino final que se le quiera dar al producto. Sus

características varían según el contenido de carbono y la clase empleada en su fa-

bricación (martensita, perlita, ferrita, etc.) Algunas de las propiedades del acero son:

Resistencia ( fuerza que puede soportar el acero por unidad de área al ser

estirado por ejemplo)

Ductilidad (capacidad de deformarse)

Maleabilidad ( capacidad de soportar la deformación, sin romperse)

Tenacidad ( buena ductilidad y resistencia al mismo tiempo)

Dureza (capacidad de oposición a la penetración de otro material)

Como parte del proceso de selección y determinación de las propiedades de un acero,

es necesario realizar diferentes pruebas que sean capaces de responder a las

necesidades de escogencia. Entre algunas de estas pruebas que se les realizan a los

aceros están:

Prueba de tracción ( se estira una muestra de acero a velocidad constante, mide

ductilidad y resistencia)

Prueba de dureza (mide la resistencia del acero a penetración de una

cuchilla-“durómetro”)

Prueba de impacto ( muestra es sometida a impacto instantáneo, lo cual entrega

la energía necesaria para su fractura)

Prueba de doblado ( la muestra se coloca sobre 2 apoyos y se aplica fuerza, el

resultado arroja la capacidad de flexión)

Clasificación

Hay miles de composiciones diferentes de acero en la actualidad disponibles en todo el

mundo. Es muy difícil establecer una clasificación precisa y completa para todos los

tipos de acero existentes. Sin embargo, en muchos casos, los aceros se dividen en un

número limitado de clases bien definidas.

La forma más fácil de clasificar los aceros es por sus componentes químicos. Varios

elementos de aleación se añaden al hierro con el fin de alcanzar determinadas

propiedades y características específicas. Estos elementos incluyen, pero no se limitan

a, el carbono, manganeso, de silicio, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, niobio, cobre,

aluminio, titanio, tungsteno, y el cobalto. 

Por tanto una clasificación de los aceros puede ser la siguiente: aceros aleados, aceros

al carbono, aceros de baja aleación, aceros inoxidables y aceros de herramientas.

Todas estas clasificaciones especifican principalmente las composiciones químicas de

los aceros, subdivididos en un sinnúmero de grupos e incluyendo decenas de análisis

químicos diferentes.

En la actualidad muchos países tienen su propio sistema de clasificación para los

aceros. En nuestro país, claramente no se cuenta con tal sistema propio debido a que

no es productor de acero. No obstante organizaciones normativas internacionales han

hecho clasificaciones que engloban múltiples tipos de acero y hacen más sencillo el

entendimiento de sus subdivisiones. Una de ellas es El Instituto Americano del Hierro y

del Acero (AISI) y la Sociedad de los Ingenieros de Sistemas Automotrices (SAE).

Los aceros clasificados de este modo tienen “AISI / SAE” antes del código de acero,

por ejemplo, AISI / SAE 1040 acero. El sistema se basa únicamente en la composición.

En los cuatro o cinco dígitos de designación, los últimos dos o tres dígitos representan

el contenido de carbono (tres dígitos para los aceros con un contenido de carbono de

1,00% y superior), y de de los dos primeros dígitos representan la clase de

composición. 

3.2.Objetivo General:

Con este laboratorio el estudiante conocerá algunos tipos de tuberías industriales

utilizadas en diferentes servicios y reconocerá diferentes tipos de tubos y tuberías.

Secuencia

Identificar las diferentes muestras de los tubos presentados.

Reconocer el concepto de cedula o Numero de lista o Programa o SDR.

Identificar el tipo de material de los tubos y el proceso de fabricación de los

mismos.

Identificar tipos de uniones, materiales y describir su funcionamiento y montaje.

3.3.Descripción del tubo de Acero

Figura 8: Pieza #3 de Acero.

Material: acero dulce

Estado metalúrgico: solido

Dimensiones:

o Diámetro interno: 5.35 cm

o Diámetro externo: 5.96 cm

Morfología: el tubo de acero presenta un color grisáceo muy oscuro en su parte

externa, mientras que es un poco más claro en su diámetro interior. Es

totalmente liso en su diámetro externo, y no presenta las “películas” típicas del

hierro galvanizado. Además en su interior el segmento soldado pasa casi

desapercibido al tacto, esto debido a la soldadura eléctrica que es utilizada en

su fabricación. Presenta un brillo característico y en sus cortes latitudinales

presenta muy poca corrosión.

Tipos de uniones:

El tubo de acero dulce en caso de estar presente en una tubería puede ser conectado

mediante varias técnicas o dispositivos de unión. Dentro de las más comunes están:

Uniones por soldadura eléctrica

Es el método de unión de piezas (tubos) de acero más empleado. Este tipo de

soldadura utiliza corriente eléctrica para calentar la zona o puntos de unión,

consiguiendo una temperatura superior a la de fusión del metal. Para ello se dispone de

un potente transformador que suministra una elevada intensidad de corriente

(amperios), disminuyendo la tensión de alimentación (voltios). Para el caso en cuestión

de acero dulce esta es la mejor técnica de unión, no solo debido a su eficiencia, sino

también a su factibilidad económica. Esto pues este tipo de acero, como se explicó y

analizó en clase, es altamente soldable.

Este proceso de soldadura debe ser realizado por personal especializado, para

diámetros pequeños, la soldadura se realiza por el exterior, mientras que para

diámetros grandes, es preferible que la soldadura se realice por el interior y por el

exterior. En función de los materiales a unir, se van a emplear diferentes tipos de

electrodos o de hilos, que aseguran la perfecta realización y acabado de la soldadura

en cada caso.

En primer lugar se deben posicionar las piezas que van a componer el montaje,

punteando las mismas para asegurar la posición. Posteriormente, se realizan los

cordones de soldadura. En función del espesor de la chapa, se realiza un número

determinado de pasadas, asegurando la perfecta realización de la soldadura.

Uniones con bridas:

Otra forma de unir tubos de acero es mediante una junta con bridas, la cual se emplea

de forma habitual en tuberías de pequeños diámetros, en diversas instalaciones como:

- depósitos

- estaciones de bombeo

- estaciones de tratamiento de agua

Las bridas están soldadas en los extremos de los diferentes tramos a unir de las

tuberías.

Entre dos bridas, se coloca una junta de material sintético, que va a producir la

estanqueidad necesaria en la conducción, al ser aplastada por las bridas, mediante la

fuerza ejercida por los tornillos que van a asegurar la unión.

Figura 9: Unión con bridas en tubos de acero.

Las bridas suelen estar fabricadas en Acero al Carbono.de la misma forma, se usan

diferentes tipos de electrodos, para realizar la soldadura de la brida al tubo.

3.4.Normas

Existen innumerable cantidad de normas que regulan tanto el uso, como las

dimensiones de las tuberías de acero. De la misma forma existen gran cantidad de

instituciones que se encargar de normalizar todos esos aspectos relacionados con la

manipulación de materiales, (tubos para nuestro caso). Esas normas dependen tanto

del país donde se instalan como de las instituciones y empresas que las fabriquen, así

como el grado de especificidad que estas brinden, el cual sea requerido por empresas

para fabricar y por clientes para comprar.

Una de las instituciones que ha establecido normas para tal fin es la ASTM, las normas

ASTM de acero son fundamentales en la clasificación, evaluación, y la especificación

de los materiales, química, mecánica y propiedades metalúrgicas de los diferentes tipos

de aceros, que se utilizan principalmente en la producción de componentes mecánicos,

piezas industriales, y elementos de construcción, así como otros accesorios

relacionados con ellas. 

Para el caso del tubo de acero en investigación se expondrán algunas de las cientos de

normas existentes. Por ejemplo, una nueva norma de la ASTM International,

la A1057/A1057M, especificación para tubos estructurales de acero al carbono,

moldeados en frío, soldadas, revestidas con zinc (galvanizadas). Mediante el proceso

de inmersión en caliente, trata el proceso de galvanización en su uso en una variedad

de industrias, incluidas la de la construcción, la automotriz y la del transporte.

La nueva norma está bajo la jurisdicción del Subcomité A05.11 sobre Especificaciones

de chapas, parte del Comité A05 de la ASTM International sobre Productos de hierro y

acero con revestimiento metálico.

La ASTM A1057 clasifica los pesos del revestimiento y los requerimientos mecánicos

inherentes al proceso de galvanizado. Los fabricantes de equipos originales podrán

hacer referencia a la nueva norma en sus especificaciones para describir con mayor

exactitud sus productos.

Existen cientos de normas más que regulan dimensiones y uso del acero en tuberías,

como por ejemplo: la A450/a450M-10 regula los requisitos generales de tubo de acero

de baja aleación; la A556/a556M-96, esta especificación cubre el mínimo espesor de

pared, sin costuras estirado en frío, de tubos de acero de carbono, incluyendo la flexión

en forma de tubos en U para el uso de calentadores de agua de alimentación tubular.

La A530/A530M-04a esta especificación cubre los requisitos generales para el

carbono especializados y tubos de acero de aleación. A135-06 -Tubería de acero

soldada por resistencia eléctrica. A139-04 -Tubería de acero soldada por fusión

eléctrica.

3.5.Análisis de resultados

Una de las características primordiales en la escogencia de tuberías metálicas es la

determinación de la cedula (Schedule), no obstante en la práctica no fue posible

determinar ésta debido a que no se contó con el esfuerzo hidrostático o fatiga del tubo.

Analizando los diámetros interno y externo del tubo de acero dulce y sus características

de formación (soldadura eléctrica) se puede suponer que el segmento de tubería es

aplicable a áreas como sistemas de calefacción y refrigeración, o en la conducción de

fluidos volátiles.

El acero en Costa Rica es un producto de importación utilizado especialmente en la

fabricación de herramientas y en el campo de la construcción. Por ser Costa Rica un

país de gran incidencia sísmica los requerimientos de utilización del acero son muy

altos para brindar seguridad a las diferentes edificaciones, puentes, calzadas de

cemento y otras utilizaciones. Por eso las normas reflejadas, juegan un papel primordial

en la venta y compra de acero en Costa Rica.

3.6.Conclusiones tubería de acero

El acero es una aleación de hierro-carbono fabricada en horno distintos tipos de

hornos, en el cual, el hierro se trata con carbón en las altas chimeneas para

quitarle el oxigeno y liberar el metal de hierro o arrabio.

El acero dulce es un tipo de acero que contiene niveles de carbono que se

sitúan entre el 0,15% y el 0,25%, casi hierro puro, que además es muy dúctil y

resistente a la corrosión. También llamado acero suave.

Es más ligera y delgada que la tubería de hierro.

Posee innumerables tipos de clasificaciones ya sea por su composición química,

características o aplicaciones.

Hay aceros para múltiples tipos de aplicaciones, desde el transporte de fluidos

volátiles hasta agua potable, dependiendo de su fabricación y características

químicas.

La mejor forma de unir tubería de acero dulce es por el método de soldadura

eléctrica.

La pieza de estudio presenta cierto grado de corrosión, por eso se analiza que

es acero dulce y no inoxidable.

4. PIEZA #5

4.1.Marco Teorico:

El cobre como elemento químico de la tabla periódica tiene un número atómico 29 y su

símbolo es Cu. Tiene una densidad de 8960 kilogramos por metro cúbico; un punto de

fusión de 1083 grados Celsius. El cobre forma moléculas cúbicas lo que le brinda

características de dúctil y maleable.

El cobre tiene un color natural rojizo, el cual también se observa cuando se forma en

tuberías. Para la producción de tuberías generalmente se utiliza cobre- fosforado, el

cual tiene una relación de 99,9% a 0,02% respectivamente. El grado de pureza con el

que son fabricados garantiza que todas las cualidades del cobre como elemento estén

presentes en su forma de tuberías.

Las tuberías de cobre pueden conseguirse de dos maneras diferentes: en su forma

regular como tubos rectos o en rollos que van de uno a veinte milímetros de diámetro

exterior y una longitud que varía entre cuatro y seis metros. Estos rollos se utilizan en

recorridos largos o bastante sinuosos. Las tuberías rectas se consiguen en variadas

dimensiones de diámetros (dependiendo de su uso) y en longitudes variables, que

pueden llegar hasta los 45 metros.

Las tuberías de cobre tienen una gran variedad de usos, por sus diferentes

características que las convierten en tuberías altamente resistentes a la corrosión. Esto

se da debido a una delgada capa de óxido que se da cuando la tubería está expuesta a

la humedad, y que con el tiempo se convierte en una excelente capa protectora, lo que

le asegura al comprador una excelente vida útil. Además de esto difícilmente se le

tendrán que hacer reparaciones a lo largo de su vida útil, por lo que en términos de

costos por mantención o reparación, las tuberías de cobre son una excelente inversión.

Sumado a la capa protectora, las tuberías de cobre tienen una excelente capacidad

para transportar los fluidos, esto porque sus paredes son muy lisas y con un mínimo de

incrustaciones, lo que les permite un transporte con pérdidas mínimas a lo largo de su

vida útil. También las pérdidas por presiones internas se reducen prácticamente al

mínimo.

Entre otras de las facilidades que presentan las tuberías de cobre es la manera sencilla

y rápida en la que se pueden instalar. Primero que todo las tuberías de cobre son

livianas y manejables (como se mencionó antes pueden conseguirse en varias

presentaciones), por lo cual las convierte en tubos fáciles de transportar y almacenar.

Las tuberías de cobre se pueden unir mediante el proceso de soldadura por

capilaridad, ya sea blanda o fuerte. Se dice que la soldadura es blanda cuando se

realizan a 450 grados celsius o menos, y es fuerte cuando se realizan uniones a más

de 450 grados celsius. Para las tuberías de cobre que se utilizan en instalaciones de

agua o gas se recomienda la soldadura blanda.

Pero también es importante explicar el significado y proceso de la soldadura por

capilaridad; esta es una técnica que se utiliza especialmente en las tuberías de cobre.

La soldadura por capilaridad se logra cuando se une el tubo de cobre con su unión y se

calienta, cuando alcanza un color rojizo se acerca otro material, especialmente estaño

para tuberías de cobre, el cual se funde al contacto y se extiende a lo largo de la unión

sellándola herméticamente. Este sellado hermético le da a la tubería una gran

resitencia y durabilidad.

Para el proceso de soldado los tubos deben estar limpios en los dos extremos que se

desean unir. También pueden ser lijados para asegurar una superficie mas lisa.

Después de limpiarlos los tubos se colocan uno junto a otro y se realiza el proceso

explicado anteriormente. Dos tubos largos también pueden unirse por uniones rectas o

manguitos, ó bien por codos o “tees” como las utilizadas en las tuberías de PVC.

4.2.Objetivo General:

Con este laboratorio el estudiante conocerá algunos tipos de tuberías industriales

utilizadas en diferentes servicios y reconocerá diferentes tipos de tubos y tuberías.

Secuencia

Identificar las diferentes muestras de los tubos presentados.

Reconocer el concepto de cedula o Numero de lista o Programa o SDR.

Identificar el tipo de material de los tubos y el proceso de fabricación de los

mismos.

Identificar tipos de uniones, materiales y describir su funcionamiento y montaje.

4.3.Descripción del tubo

Figura 10: Pieza # de Cobre

Material: Tubería de cobre

Estado metalúrgico: Sólido

Dimensiones:

o Diámetro interno: 1,41 cm

o Diámetro externo: 1,57 cm

Morfología: El tubo de cobre presenta un color rojizo brillante tanto interna como

externamente. La superficie del tubo es completamente lisa interna y

externamente.

4.4.Resultados Obtenidos

Medidas:

Diámetro interno: 1,41 cm

Diámetro externo: 1,57 cm

Cálculos

1,41cm∗0,394∈ ¿1cm

=0,55∈¿¿

1,57∗0,394∈ ¿1cm

=0,62¿

4.5.Análisis de resultados

Las tuberías de cobre pueden clasificarse en dos tipos: OD e ID. Esta clasificación va a

depender del tamaño del diámetro externo e interno respectivamente. Además su

clasificación depende del área de trabajo en la que se piensa utilizar la tubería. El tipo

de tubería OD se utiliza en el área de refrigeración y de aires acondicionados; por su

parte la tubería de clasificación ID es usada para intalaciones en el área de la plomería.

De acuerdo a las medidas tomadas en clase y su respectiva conversión a pulgadas se

logra determinar que el tubo de muestra asignado en el laboratorio, es una tubería de

cobre ID nominal utilizado para la plomería, como se menciono anteriormente.

Se determina esto ya que el diámetro interno del tubo en centímetros corresponde a

una de las medidas estándar para esta área de aplicación de las tuberías de cobre.

Las tuberías de cobre son una excelente opción para el área de plomería puesto que

las pérdidas de flujo son mínimas, además que su corrosión es prácticamente cero, lo

que evita fugas y desperdicios.

4.6.Conclusiones tubería de cobre

Las tuberías de cobre se clasifican según el tamaño de sus diámetros interno y

externo, y de acuerdo al uso que se le va a dar. Pueden ser de tipo OD u ID

nominal.

Por sus propiedades químicas las tuberías de cobre no se corroen con la humedad

lo que les proporciona una excelente vida útil.

Las tuberías de cobre pueden ser compradas en tramos rectos, entre 4 y 6 metros,

o en rollos delgados que alcanzan los 45 metros de longitud.

Las tuberías de cobre se sueldan mediante la técnica de soldadura capilar, ya sea

mediante soldadura blanda o fuerte.

4.7.Normas

El uso de las tuberías de cobre en Costa Rica estaba reglamentado hasta el año 2010

por el decreto ejecutivo 14687 del 15 de julio de 1983, titulado “Norma Oficial para

Tubería de Cobre”.

Sin embargo en la administración actual, exactamente el 13 de agosto del año pasado,

se decide dar por derogado el decreto ejecutivo, junto con una serie de decretos

referentes a la construcción y al uso de diferentes tuberías.

Lo anterior se fundamento en el hecho de que existen otras normas internacionales que

son más generales y de mayor uso, que los decretos antes existentes. Esto se

estableció en la aprobación del Acta Final de la Ronda de Uruguay de Negociaciones

Comerciales Multilaterales, la cual establece “que los reglamentos técnicos no se

mantendrán si las circunstancias u objetivos que dieron lugar a su adopción ya no

existen.”(Decreto Ejecutivo N° 36192-MEIC).

En el ámbito internacional existen diversas instituciones encargadas de la

reglamentación para el uso de las diferentes tuberías de cobre, como es el caso de

ASTM (American Society for Testing and Materials), la cual es una institución

norteamericana creada en 1898. Muchos de los reglamentos que establece esta

institución se utlizan internacionalmente. Por ejemplo el reglamento ASTM B828-

02(2010) establece las bases para el soldado de tuberías de cobre y sus uniones

mediante la capilaridad.

Otra institución encargada de la creación de reglamentos técnicos es la Organización

Internacional para la Estandarización a través de sus normas ISO o UNE-EN. Esta

institución la conforman diferentes países alrededor del mundo.

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V. APENDICES