DATOS SOBRE DISEÑO SISTEMA DE TUBERÍAS RANURADAS SPA

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Desplazamiento de los tubos

Los acoplamientos flexibles Victaulic ofrecen al diseñador un método para admitir el desplazamiento de tubos debido a una desalineación o al asentamiento del edificio. La transición se puede conseguir sólo con acoplamientos flexibles, ya que permiten la deflexión angular en todas las uniones.

Exagerado para mayor claridad

Los desplazamientos se determinan por la cantidad de desalineación lateral en un tubo en particular y la longitud de tubo necesaria para el desplazamiento paralelo. En la Figura 1, estos dos parámetros son el desplazamiento en Y (desalineación lateral) y el desplazamiento en X (longitud del desplazamiento), respectivamente. La Figura 1 también muestra cómo los acoplamientos flexibles se desvían de una línea recta para permitir la desalineación/asentamiento.

DESPLAZAMIENTO “Y” (DESALINEACIÓN LATERAL)

DESPLAZAMIENTO “X” (LONGITUD DEL DESPLAZAMIENTO)

Θ Θ

Figura 1

Los carretes de los tubos se desvían primero en dirección de la desalineación hasta que el punto medio de un carrete de tubo en particular está a más de la mitad del desplazamiento Y requerido. Este carrete se convierte entonces en carrete de transición ya que, para desviar la tubería hacia su dirección original, es necesario un número igual de acoplamientos y de carretes de tubo a cada lado del carrete de transición.

Un objetivo fundamental es alcanzar el desplazamiento Y utilizando el menor número posible de acoplamientos. Para ello, debido a la simetría alrededor de un punto de transición como hemos explicado antes, el punto de inflexión es un carrete de tubo y no un acoplamiento. Por lo tanto, todos los cálculos y resultados de este capítulo suponen un número par de acoplamientos y un número impar de carretes de tubo. Además, para maximizar la deflexión en todas las juntas, el tubo debe estar ranurado por corte. Si las ranuras son por laminación, la deflexión posible será la mitad de lo que permite la ranura por corte.

El número de acoplamientos y la longitud de los carretes de tubo son las dos variables que se pueden alterar para obtener la desalineación deseada. Otros factores, como el ángulo de deflexión máximo en los acoplamientos y la separación máxima de los extremos de los tubos, dependen de la medida y estilo del acoplamiento que se utilice (consulte las prestaciones del acoplamiento).

A continuación se ofrece una explicación técnica de las fórmulas derivadas para calcular el número de acoplamientos, la longitud de carrete y los desplazamientos “X” e “Y”. Los ejemplos mostrados y el uso de las Tablas al final de este capítulo facilitan la selección. La derivación geométrica para absorber los desplazamientos empieza con la deflexión en un carrete de tubo desde el tubo principal en el ángulo Θ (ver Figura 2).

Θ

a

Θ

Figura 2

El desplazamiento Y desde la línea central del tubo después del primer carrete desviado se muestra como ∆Y1 = (L+a) SIN Θ, donde “L” es la longitud del carrete de tubo y “a” es la mitad de la separación máxima de los extremos de tubo para un acoplamiento dado. Al conectar y desviar el segundo carrete, también en el ángulo Θ, el ángulo total de deflexión desde el tubo es de Θ + Θ, ó 2 Θ (ver Figura 3).

Y1 YTOTAL Y2 L L 2Θ Θ Θ Θ Θ Θ Figura 3

El desplazamiento Y debido al segundo acoplamiento y carrete de tubo es de ∆Y2 = (L+a) SIN 2 Θ.

Como la longitud de cada carrete de tubo es igual, el desplazamiento Y total en el extremo del segundo carrete de tubo desde el tubo principal es la suma de cada carrete o sea:

∆YTOTAL = ∆Y1 + ∆Y2 = (L+a) (SIN Θ + SIN 2 Θ).

Cuando el valor de ∆YTOTAL es al menos la mitad del desplazamiento Y requerido, la última longitud de tubo calculada hasta ese punto se convierte en punto de transición. La simetría geométrica en este punto permite que el desplazamiento Y real de la desalineación completa sea igual a dos veces ∆YTOTAL hasta el carrete de transición más

el desplazamiento Y de la propia pieza del carrete, o sea: Desplazamiento Y = (L + a) [2(SIN Θ) + 2(SIN 2 Θ) + . . .

2 (SIN (l – 1) Θ) + (L + a) [SIN l Θ]

Donde “l” es el número de piezas de carrete para alcanzar la transición y es igual a la mitad del número de acoplamientos involucrados en la desalineación.

(2)

Esta expresión se simplifica matemáticamente:

Y-Displacement = (L + a) [SIN lΘ + 2 SIN n

∑

Θ]

l – 1 n = 1

Donde n = el número total de acoplamientos en la desalineación y l = n/2.

Usando las mismas relaciones geométricas y trigonométricas, la distancia en X requerida para la desalineación es la siguiente:

Y-Displacement =_{(L + a) [COS l}Θ + 2 COS n

∑

Θ]

l – 1 n = 1

Las Tablas de 1 a 6 indican el número de acoplamientos flexibles Victaulic (S/75, 77, 791, 78) y la longitud de carrete de tubo ranurado por corte necesarios para la longitud del desplazamiento requerido (Desplazamiento X) y desalineación (Desplazamiento Y) en medidas nominales de tubo de 4 – 12”/100 – 300 mm. Para otros acoplamientos Victaulic, medidas o preparación de tubo, use las fórmulas anteriores o póngase en contacto con Victaulic.

Ejemplo 1

Se desea conectar una acometida principal de 6”/150 mm desde un edificio existente a una estructura nueva. Hay 66”/1676 mm de tubo entre los puntos de conexión y se espera un asentamiento de 3”/76,2 mm. Para conseguir la mayor deflexión posible, se usarán manguitos de tubo ranurados por corte. Requisitos

Desplazamiento Y = 3”/76,2 mm

Desplazamiento X = menos de 66”/1676 mm

Con acoplamientos flexibles Victaulic Estilo 75, 77, 791 ó 78:

Separación máxima de las extremidades de los tubos = 0.25”/6,4 mm (conforme a las prestaciones del acoplamiento)

Separación de diseño de las extremidades de los tubos* = 0.188”/4,8 mm Separación de las extremidades de los tubos de ½, a = 0.094”/2,4 mm Ángulo máximo de deflexión = 2° 10´= 2,167°

Ángulo de deflexión de diseño*, Θ = 1° 38´= 1,625°

*Reducido un 25% para diseño e instalación. La separación máxima de las extremidades de los tubos y la deflexión angular deben reducirse un 50% en medidas de ¾” – 3 ½”/20 – 90 mm, y un 25% en medidas de 4” y mayores. Pruebe: 4 acoplamientos (n = 4) l = n/2 = 2 Longitud de carrete, L = 12” a = 0.094” Θ = 1,625°

Y-Displacement = (L + a) [SIN lΘ + 2 SIN n

∑

Θ]

l – 1 n = 1

No es suficiente; hace falta un desplazamiento Y de 3”/76,2 mm, pruebe con seis acoplamientos:

n = 6 l = n/2 = 3 L = 12” a = 0,094” Θ = 1,625° Desplazamiento Y = (12 + 0.094) {SIN (3 x 1,625) + 2 [SIN (1 x 1,625) + SIN (2 x 1,625)]} = 12.094 {0,085 + 2 [0,028 + 0,057]} = 3.08”

El desplazamiento Y es suficiente (supera las 3” requeridas). Compruebe el desplazamiento X

n = 6

X-Displacement =_{(L + a) [COS l}Θ + 2 COS n

∑

Θ]

l – 1 n = 1 l = n/2 = 3 L = 12” a = 0.094” Θ = 1,625° = 12.094 {COS (3 x 1,625) + 2[COS (1 x 1,625) + COS (2 x 1,625)]} Desplazamiento X =60.38”/1533,7 mm

El desplazamiento X es suficiente (menos de los 66”/1676 mm requeridos) Con seis (6) acoplamientos flexibles de 6”/150 mm y cinco (5) carretes de tubo de 12”/300 mm ranurados por corte, la desalineación se puede absorber, alcanzando el desplazamiento Y requerido dentro de los límites del desplazamiento X. Esta información se encuentra en las Tablas de resultados del desplazamiento para tubos de 6”/150 mm (nominal). Ver en el ejemplo 2 una demostración de cómo usar las Tablas. Ejemplo 2

Se quiere conectar dos tuberías paralelas de 10”/250 mm cuyos centros están desalineados 4”/101,6 mm. Los extremos del tubo están separados 120”/3048 mm.

Usando la Tabla de los tubos de 10”/250 mm (nominal), busque una combinación de cantidad de acoplamientos y de longitud de carrete que permita un desplazamiento Y máximo de 4”/101,6 mm en un desplazamiento X mínimo de 120”. Según esta Tabla, ocho (8) acoplamientos flexibles de 10”/250 mm con carretes ranurados por corte de 16”/406,4 mm de largo admiten un desplazamiento de 4.493”/114,1 mm. La distancia sobrante entre los 120”/3048 mm requeridos y los 112.548”/2859 mm de la Tabla se puede alcanzar ajustando los tramos del tubo en todo su recorrido o añadiendo un carrete de tubo de aproximadamente 7.5”/190,5 mm.

La Tabla muestra claramente que hay otras varias combinaciones para absorber el desplazamiento, todas perfectamente aceptables. Sin embargo, la mejor elección es la que minimiza el número de acoplamientos, reduce costes y mejora la eficiencia.

Desplazamiento Y

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RESULTADOS DEL DESPLAZAMIENTO PARA TUBOS DE 4”/100 MM (NOMINAL) Número

de acoplamientos

Dimensiones, Pulgadas/milímetros

Longitud del carrete Desplazamiento X Desplazamiento Y

4 ₁₅₂6 18.250₄₆₄ 1.015₂₆ 4 ₂₂₉9 27.234₆₉₂ 1.515₃₈ 4 ₃₀₅12 36.218₉₂₀ 2.015₅₁ 4 ₃₈₁15 45.203₁₁₄₈ 2.515₆₄ 4 ₄₅₇18 54.187₁₃₇₆ 3.015₇₇ 4 ₅₃₃21 63.171₁₆₀₅ 3.514₈₉ 4 ₆₁₀24 72.156₁₈₃₃ 4.014₁₀₂ 6 ₁₅₂6 30.368₇₇₁ 2.283₅₈ 6 ₂₂₉9 45.319₁₁₅₁ 3.406₈₇ 6 ₃₀₅12 60.269₁₅₃₁ 4.530₁₁₅ 6 ₃₈₁15 75.220₁₉₁₁ 5.654₁₄₄ 6 ₄₅₇18 90.170₂₂₉₀ 6.778₁₇₂ 6 ₅₃₃21 105.121₂₆₇₀ 7.902₂₀₁ 6 ₆₁₀24 120.071₃₀₅₀ 9.025₂₂₉ 8 ₁₅₂6 42.424₁₀₇₈ 4.054₁₀₃ 8 ₂₂₉9 63.309₁₆₀₈ 6.050₁₅₄ 8 ₃₀₅12 84.195₂₁₃₉ 8.046₂₀₄ 8 ₃₈₁15 105.080₂₆₆₉ 10.041₂₅₅ 10 ₁₅₂6 54.395₁₃₈₂ 6.326₁₆₁ 10 ₂₂₉9 81.174₂₀₆₂ 9.441₂₄₀ 12 ₁₅₂6 66.261₁₆₈₃ 9.095₂₃₁

4 ₁₅₂6 18.260₄₆₄ 0.824₂₁ 4 ₂₂₉9 27.250₆₉₂ 1.230₃₁ 4 ₃₀₅12 36.240₉₂₀ 1.636₄₂ 4 ₃₈₁15 45.229₁₁₄₉ 2.041₅₂ 4 ₄₅₇18 54.219₁₃₇₇ 2.447₆₂ 4 ₅₃₃21 63.209₁₆₀₆ 2.853₇₂ 4 ₆₁₀24 72.199₁₈₃₄ 3.258₈₃ 6 ₁₅₂6 30.403₇₇₂ 1.853₄₇ 6 ₂₂₉9 45.370₁₁₅₂ 2.766₇₀ 6 ₃₀₅12 60.337₁₅₃₃ 3.678₉₃ 6 ₃₈₁15 75.305₁₉₁₃ 4.591₁₁₇ 6 ₄₅₇18 90.272₂₂₉₃ 5.503₁₄₀ 6 ₅₃₃21 105.240₂₆₇₃ 6.415₁₆₃ 6 ₆₁₀24 120.207₃₀₅₃ 7.328₁₈₆ 8 ₁₅₂6 42.503₁₀₈₀ 3.293₈₄ 8 ₂₂₉9 63.428₁₆₁₁ 4.914₁₂₅ 8 ₃₀₅12 84.352₂₁₄₃ 6.535₁₆₆ 8 ₃₈₁15 105.277₂₆₇₄ 8.156₂₀₇ 8 ₄₅₇18 126.201₃₂₀₆ 9.776₂₄₈ 8 ₅₃₃21 147.126₃₇₃₇ 11.397₂₈₉ 10 ₁₅₂6 54.548₁₃₈₆ 5.140₁₃₁ 10 ₂₂₉9 81.402₂₀₆₈ 7.671₁₉₅ 10 ₃₀₅12 108.257₂₇₅₀ 10.201₂₅₉ 12 ₁₅₂6 66.523₁₆₉₀ 7.394₁₈₈ 12 ₂₂₉9 99.273₂₅₂₂ 11.034₂₈₀ 14 ₁₅₂6 78.416₁₉₉₂ 10.052₂₅₅

(4)

4 ₁₅₂6 18.267₄₆₄ 0.691₁₈ 4 ₂₂₉9 27.259₆₉₂ 1.032₂₆ 4 ₃₀₅12 36.252₉₂₁ 1.372₃₅ 4 ₃₈₁15 45.245₁₁₄₉ 1.713₄₄ 4 ₄₅₇18 54.238₁₃₇₈ 2.053₅₂ 4 ₅₃₃21 63.230₁₆₀₆ 2.394₆₁ 4 ₆₁₀24 72.223₁₈₃₄ 2.734₇₀ 6 ₁₅₂6 30.422₇₇₃ 1.555₃₉ 6 ₂₂₉9 45.399₁₁₅₃ 2.321₅₉ 6 ₃₀₅12 60.376₁₅₃₄ 3.087₇₈ 6 ₃₈₁15 75.353₁₉₁₄ 3.852₉₈ 6 ₄₅₇18 90.330₂₂₉₄ 4.618₁₁₇ 6 ₅₃₃21 105.307₂₆₇₅ 5.384₁₃₇ 6 ₆₁₀24 120.285₃₀₅₅ 6.149₁₅₆ 8 ₁₅₂6 42.548₁₀₈₁ 2.764₇₀ 8 ₂₂₉9 63.495₁₆₁₃ 4.124₁₀₅ 8 ₃₀₅12 84.442₂₁₄₅ 5.485₁₃₉ 8 ₃₈₁15 105.389₂₆₇₇ 6.845₁₇₄ 8 ₄₅₇18 126.336₃₂₀₉ 8.206₂₀₈ 8 ₅₃₃21 147.283₃₇₄₁ 9.566₂₄₃ 8 ₆₁₀24 168.230₄₂₇₃ 10.927₂₇₈ 10 ₁₅₂6 54.635₁₃₈₈ 4.316₁₁₀ 10 ₂₂₉9 81.533₂₀₇₁ 6.440₁₆₄ 10 ₃₀₅12 108.430₂₇₅₄ 8.565₂₁₈ 10 ₃₈₁15 135.328₃₄₃₇ 10.689₂₇₂ 12 ₁₅₂6 66.674₁₆₉₄ 6.210₁₅₈ 12 ₂₂₉9 99.497₂₅₂₇ 9.267₂₃₅

4 ₁₅₂6 18.273₄₆₄ 0.532₁₄ 4 ₂₂₉9 27.268₆₉₃ 0.794₂₀ 4 ₃₀₅12 36.264₉₂₁ 1.056₂₇ 4 ₃₈₁15 45.260₁₁₅₀ 1.318₃₃ 4 ₄₅₇18 54.255₁₃₇₈ 1.580₄₀ 4 ₅₃₃21 63.251₁₆₀₇ 1.842₄₇ 4 ₆₁₀24 72.247₁₈₃₅ 2.103₅₃ 6 ₁₅₂6 30.441₇₇₃ 1.197₃₀ 6 ₂₂₉9 45.428₁₁₅₄ 1.786₄₅ 6 ₃₀₅12 60.414₁₅₃₅ 2.375₆₀ 6 ₃₈₁15 75.400₁₉₁₅ 2.964₇₅ 6 ₄₅₇18 90.387₂₂₉₆ 3.553₉₀ 6 ₅₃₃21 105.373₂₆₇₆ 4.143₁₀₅ 6 ₆₁₀24 120.360₃₀₅₇ 4.732₁₂₀ 8 ₁₅₂6 42.592₁₀₈₂ 2.127₅₄ 8 ₂₂₉9 63.561₁₆₁₄ 3.174₈₁ 8 ₃₀₅12 84.530₂₁₄₇ 4.221₁₀₇ 8 ₃₈₁15 105.498₂₆₈₀ 5.268₁₃₄ 8 ₄₅₇18 126.467₃₂₁₂ 6.315₁₆₀ 8 ₅₃₃21 147.435₃₇₄₅ 7.363₁₈₇ 8 ₆₁₀24 168.404₄₂₇₇ 8.410₂₁₄ 10 ₁₅₂6 54.720₁₃₉₀ 3.322₈₄ 10 ₂₂₉9 81.660₂₀₇₄ 4.958₁₂₆ 10 ₃₀₅12 108.599₂₇₅₈ 6.593₁₆₇ 10 ₃₈₁15 135.538₃₄₄₃ 8.229₂₀₉ 10 ₄₅₇18 162.478₄₁₂₇ 9.864₂₅₁ 10 21 189.417 11.500

(5)

14 ₁₅₂6 78.884₂₀₀₄ 6.505₁₆₅

14 ₂₂₉9 117.719₂₉₉₀ 9.708₂₄₇

16 ₁₅₂6 90.908₂₃₀₉ 8.492₂₁₆

4 ₂₀₃8 24.274₆₁₇ 0.565₁₄ 4 ₃₀₅12 36.270₉₂₁ 0.844₂₁ 4 ₄₀₆16 48.267₁₂₂₆ 1.124₂₉ 4 ₅₀₈20 60.263₁₅₃₀ 1.403₃₆ 4 ₆₁₀24 72.259₁₈₃₅ 1.682₄₃ 6 ₂₀₃8 40.445₁₀₂₇ 1.271₃₂ 6 ₃₀₅12 60.434₁₅₃₅ 1.899₄₈ 6 ₄₀₆16 80.422₂₀₄₃ 2.528₆₄ 6 ₅₀₈20 100.411₂₅₅₀ 3.156₈₀ 6 ₆₁₀24 120.399₃₀₅₈ 3.784₉₆ 8 ₂₀₃8 56.602₁₄₃₈ 2.260₅₇ 8 ₃₀₅12 84.575₂₁₄₈ 3.376₈₆ 8 ₄₀₆16 112.548₂₈₅₉ 4.493₁₁₄ 8 ₅₀₈20 140.522₃₅₆₉ 5.610₁₄₂ 8 ₆₁₀24 168.495₄₂₈₀ 6.726₁₇₁ 10 ₂₀₃8 72.739₁₈₄₈ 3.530₉₀ 10 ₃₀₅12 108.687₂₇₆₁ 5.274₁₃₄ 10 ₄₀₆16 144.635₃₆₇₄ 7.019₁₈₀ 10 ₅₀₈20 180.584₄₅₈₇ 8.763₂₂₃ 10 ₆₁₀24 216.532₅₅₀₀ 10.508₂₆₇ 12 ₂₀₃8 88.851₂₂₅₇ 5.081₁₂₉ 12 ₃₀₅12 132.762₃₃₇₂ 7.593₁₉₃ 12 ₄₀₆16 176.673₄₄₈₇ 10.104₂₅₇ 14 ₂₀₃8 104.934₂₆₆₅ 6.914₁₇₆

4 ₂₀₃8 24.276₆₁₇ 0.474₁₂ 4 ₃₀₅12 36.273₉₂₁ 0.708₁₈ 4 ₄₀₆16 48.271₁₂₂₆ 0.942₂₄ 4 ₅₀₈20 60.268₁₅₃₁ 1.176₃₀ 4 ₆₁₀24 72.266₁₈₃₆ 1.410₃₆ 6 ₂₀₃8 40.452₁₀₂₇ 1.065₂₇ 6 ₃₀₅12 60.444₁₅₃₅ 1.592₄₀ 6 ₄₀₆16 80.436₂₀₄₃ 2.118₅₄ 6 ₅₀₈20 100.428₂₅₅₁ 2.645₆₇ 6 ₆₁₀24 120.420₃₀₅₉ 3.171₈₁ 8 ₂₀₃8 56.618₁₄₃₈ 1.894₄₈ 8 ₃₀₅12 84.599₂₁₄₈ 2.830₇₂ 8 ₄₀₆16 112.581₂₈₆₀ 3.765₉₆ 8 ₅₀₈20 140.562₃₅₇₀ 4.701₁₁₉ 8 ₆₁₀24 168.543₄₂₈₁ 5.637₁₄₃ 10 ₂₀₃8 72.770₁₈₄₈ 2.958₇₅ 10 ₃₀₅12 108.734₂₇₆₂ 4.420₁₁₂ 10 ₄₀₆16 144.697₃₆₇₅ 5.883₁₄₉ 10 ₅₀₈20 180.661₄₅₈₉ 7.345₁₈₇ 10 ₆₁₀24 216.625₅₅₀₂ 8.807₂₂₄ 12 ₂₀₃8 88.905₂₂₅₈ 4.259₁₀₈ 12 ₃₀₅12 132.842₃₃₇₄ 6.364₁₆₂ 12 ₄₀₆16 176.780₄₄₉₀ 8.469₂₁₅ 12 ₅₀₈20 220.718₅₆₀₆ 10.574₂₆₉ 14 ₂₀₃8 105.019₂₆₆₇ 5.796₁₄₇ 14 ₃₀₅12 156.920₃₉₈₆ 8.660₂₂₀ 14 ₄₀₆16 208.821₅₃₀₄ 11.525₂₉₃ 16 ₂₀₃8 121.109₃₀₇₆ 7.568₁₉₂ 16 ₃₀₅12 180.962₄₅₉₆ 11.308₂₈₇

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