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Un patrón se repite constantemente en los registros de mantenimiento de las plantas: se reemplaza una junta de expansión bridada en una línea de vapor o agua caliente, se coloca una de repuesto y aproximadamente dieciocho meses después la nueva unidad falla casi en el mismo lugar. La tubería rara vez es el problema. En la mayoría de los casos, se pide al fuelle que absorba más movimiento, a una presión o temperatura más alta, de lo que alguna vez se diseñó su geometría de convolución.
Así que aquí está la conclusión primero: los fuelles industriales se seleccionan en función de tres entradas: el movimiento que realmente producirá la línea, la combinación de presión y temperatura que debe mantener el elemento y el número de ciclos que verá en servicio. El diámetro de la tubería por sí solo no dice casi nada. Todo lo que aparece a continuación explica cómo esas tres entradas se convierten en una especificación con la que realmente puedes comprar.
Lo que realmente hace un fuelle industrial en un sistema de tuberías
Un fuelle industrial es un elemento metálico corrugado de paredes delgadas que mantiene la presión de la línea mientras se deforma. No es una tubería flexible en el sentido corriente. Es un componente elástico controlado: tubo de acero inoxidable formado en circunvoluciones, equipado con extremos bridados, roscados o soldados, y diseñado dentro del sistema de tuberías en lugar de atornillado en el extremo.
Absorbe la expansión térmica
Los ciclos largos de vapor, agua caliente y procesos crecen cuando se calientan. Un fuelle recoge ese crecimiento entre los anclajes en lugar de dejar que empuje las boquillas, los recipientes y los soportes de la bomba.
Aísla vibraciones y ruidos.
Colocado cerca de bombas, compresores o enfriadores, el elemento corrugado rompe el camino rígido que transporta las vibraciones y el ruido transmitido por la estructura al resto de la red.
Tolera la desalineación
Todavía llega una línea bien guiada con pequeños desplazamientos laterales y angulares. El fuelle los absorbe sin introducir las elevadas tensiones locales que sufriría una bobina rígida.
Debido a que el elemento se deforma elásticamente, se comporta como un resorte. Tiene una tasa de resorte en N/mm y un área efectiva en cm2, y esos dos números convierten el movimiento en fuerza sobre anclajes, guías y equipos conectados. Es precisamente por eso que las normas de la Asociación de Telaantes de Juntas de Expansión (EJMA) y los códigos de tuberías como ASME B31.3 tratan las juntas de expansión como un elemento de diseño, no como un accesorio que se elige de una tabla de tamaños.
Tipos de fuelles industriales y dónde encaja cada uno
Cuatro construcciones cubren la mayor parte del trabajo industrial y no son intercambiables. Especificar una unidad de diafragma soldado a la que pertenece un fuelle formado, o al revés, es una de las razones más silenciosas por las que un proyecto termina con fallas repetidas y sin una causa raíz obvia.
| Construcción | como se hace | Capacidad de movimiento | donde cabe |
|---|---|---|---|
| Fuelle formado (enrevesado) | Tubo sin costura o soldado, enrollado o conformado hidráulicamente en circunvoluciones, de una o varias capas | Mayor recorrido axial por unidad de longitud | Juntas de dilatación para tuberías desde DN25 en adelante: vapor, agua caliente, gases de escape, calefacción urbana |
| Fuelle de diafragma soldado | Pila de diafragmas anulares delgados soldados alternativamente en los bordes interior y exterior | Pequeño recorrido, muy alta presión. | Instrumentación, sellos mecánicos, líneas de alta presión de pequeño diámetro. |
| Fuelle mecanizado | Circunvoluciones cortadas de barra sólida o tubo de pared gruesa | Viajes muy limitados, muy repetibles. | Elementos de sellado, accionamiento de precisión, tareas de ciclo bajo |
| Junta de tela o goma | Cuerpo de tela revestida o elastómero con anillos de retención | Gran movimiento, baja presión. | Ductos, tratamiento de aire, líneas de agua de baja presión: una familia de productos diferente |
En la práctica, dos reglas generales importan. El movimiento y la presión se intercambian entre sí: las circunvoluciones más profundas y numerosas dan más recorrido y menos capacidad de presión para un espesor de pared determinado. Y las juntas no metálicas, que a menudo se incluyen en la misma investigación que los fuelles industriales, funcionan a presiones mucho más bajas y deben cotizarse como un elemento separado.
Figura 1: Índice indicativo de capacidad de desplazamiento axial por tipo de construcción. Los valores reales dependen del diámetro, el número de capas, el espesor de la pared y la presión de diseño.
Junta de dilatación corrugada con compensador de metal flexible Compensador de acero inoxidable o acero al carbono para flexibilidad de tuberías y compensación de expansión, disponible en DN255–DN600 y 0,6–1,6 MPa con extremos de brida, soldadura o conexión rápida. Ver producto → Materiales y construcción: qué verificar en el dibujo
La calidad del material, el número de capas y el espesor de la pared deciden la vida contra la corrosión y la fatiga, y estos son los tres elementos que con mayor frecuencia se dejan vagos en una solicitud de compra.
- Grado: 304 para servicios generales; 316L cuando haya cloruros o condensados presentes; 321 o 347 para temperaturas más altas; Aleaciones superiores para medios agresivos.
- Número de capas: son comunes las paredes de una sola capa de aproximadamente 0,2 a 0,5 mm; La construcción de múltiples capas aumenta la capacidad de presión sin hacer que el elemento sea notablemente más rígido.
- Revestimiento: una funda interna protege las circunvoluciones de la erosión del flujo y reduce la vibración provocada por la turbulencia. Verifique la flecha de dirección del flujo antes de la instalación.
- Cubierta: una cubierta externa protege las circunvoluciones contra daños mecánicos, cargas de aislamiento y salpicaduras de soldadura.
- Extremos y herrajes: perforación de bridas según ANSI B16.5, EN 1092-1 o JIS, además de tirantes o barras limitadoras donde el sistema necesite restricción en lugar de libre movimiento.
Figura 2: Anatomía de una junta de expansión de fuelle metálico con bridas: núcleo corrugado, revestimiento, cubierta, bridas y tirantes.
Dimensionamiento y vida útil ante la fatiga: los números que deciden el rendimiento
Especifique el movimiento antes de especificar cualquier otra cosa. Los sistemas de tuberías se mueven de tres maneras, y una unión que es generosa en una dirección puede ser pobre en otra: axial a lo largo de la tubería, lateral de lado a lado y rotación angular en los extremos. La mayoría de las juntas suministradas están dimensionadas para un caso axial dominante con un margen definido para los otros dos, y los valores permitidos deben escribirse en la hoja de datos.
La aritmética es sencilla. Una junta DN100 con una tasa de resorte axial de 180 N/mm que se mueve 30 mm desarrolla aproximadamente 5,4 kN de empuje que los anclajes y las guías deben soportar. Si la tasa de resorte no está en la hoja de datos, nadie puede dimensionar los soportes correctamente y la falla generalmente aparece en el anclaje y no en el fuelle.
Figura 3: La vida útil de la fatiga cae abruptamente una vez que el movimiento por convolución supera el valor nominal. La forma de la curva es ilustrativa; Los recuentos de ciclos reales provienen del análisis de diseño definido en EJMA.
Para obtener un recorrido paso a paso de las entradas de tamaño (posición neutral, temperatura de instalación y precompresión), consulte esta guía para Fuelles de expansión axial y cómo seleccionarlos. .
Fallas de instalación y de campo: donde comienzan la mayoría de los problemas
La mayoría de las fallas prematuras de los fuelles son fallas de instalación. Vale la pena enumerar los recurrentes, porque son baratos de prevenir y costosos de descubrir después de la puesta en servicio.
- Usando el fuelle para juntar dos extremos de tubería. Las circunvoluciones toman un fraguado permanente incluso antes de que la línea sea presurizada.
- Faltan guías o anclajes, por lo que la articulación absorbe el movimiento del conjunto del tramo en lugar del propio tramo.
- Soldar cerca del fuelle sin disipador de calor, lo que provoca tinte térmico, distorsión y resistencia a la corrosión localmente reducida.
- Torsión durante el atornillado de bridas. Los pernos deben apretarse en forma de estrella, con la junta apoyada hasta que se asiente el último perno.
- Las barras de envío se retiran demasiado pronto o se dejan en su lugar después de la instalación para que el elemento no se pueda mover en absoluto.
- Daños por almacenamiento y manipulación: unidades caídas, cubiertas dañadas o aislamiento presionado directamente contra circunvoluciones desnudas.
Una regla previene la mayoría de estos casos: nunca utilice el fuelle para corregir la desalineación de la tubería. Los extremos de la tubería ya deben estar alineados y soportados dentro de sus propias tolerancias antes de atornillar la junta.
Compra de fuelles industriales: inspección y control de proveedores
Un fuelle es una pieza que contiene presión, por lo que el papeleo importa tanto como el precio. Solicite una prueba hidrostática a 1,5 veces la presión de diseño, una prueba de fuga neumática o de helio en tareas críticas, un examen radiográfico o con tinte penetrante de las soldaduras de los extremos, un informe dimensional y una tasa de resorte medida.
- Certificados de material según EN 10204 3.1, con números de calor trazables hasta las circunvoluciones
- Certificación del sistema de calidad como ISO 9001, además de aprobación PED o CSA cuando el mercado de destino lo requiera.
- Formación de convolución interna y un banco de pruebas in situ, en lugar de una operación comercial que subcontrate ambos
- Una hoja de datos escrita que detalle el número de capas, la tasa de resorte, el área efectiva y el movimiento permitido por dirección.
Haoyin (Ningbo) Bellows Technology, por ejemplo, publica un taller de 18.000 m2, más de 50 máquinas de producción, una producción mensual declarada superior a 300.000 metros y la certificación ISO 9001, 14001 y 45001, que es el tipo de declaración de capacidad que un comprador puede verificar durante una auditoría de proveedor. Más detalles sobre el alcance de la fabricación están disponibles en el página de inicio de la empresa .
Tecnología de Corrugado Inoxidable en Conexiones de Gas
El mismo principio de corrugación se aplica a las conexiones de los electrodomésticos. Los conectores de gas flexibles de acero inoxidable en el rango de DN10 a DN25 utilizan un núcleo corrugado formado con revestimiento protector y accesorios de extremo mecánicos, y se especifican versiones certificadas por CSA donde se aplican los códigos norteamericanos. Hay disponible una variante sin silbidos para instalaciones donde la velocidad del gas a través de las corrugaciones produce un tono audible que los residentes perciben por la noche.
Categoría de conector de gas de acero inoxidable y opciones certificadas por CSA Conectores de gas de acero inoxidable corrugado 304 para gas natural y GLP, DN10–DN25, con variantes certificadas por CSA y sin silbidos, además de categorías de revestimiento de agua relacionadas. Ver producto → Revestimientos corrugados en sistemas de agua y calefacción
Las líneas de agua flexibles aplican el mismo pensamiento con diferentes materiales. Un revestimiento interior de EPDM, PE o PVC transporta el agua, una capa exterior de PET o alambre de acero inoxidable soporta la presión y la abrasión, y el conjunto se cierra con tuercas de cobre, nailon o acero inoxidable. Los codos cubren las esquinas donde no cabe un tramo recto. En las tres familias de productos (compensadores, conectores de gas y revestimientos de agua), la lógica de selección es la misma: primero defina el medio, la presión, la temperatura y el movimiento, luego elija la construcción.
Categoría de tuberías flexibles de plomería y revestimiento de agua Revestimientos de agua de PE, PVC, EPDM y trenzados, tubos interiores, trenzados exteriores, tuercas y conectores acodados de acero inoxidable para uso en plomería, gas, HVAC y calentadores de agua. Ver producto → Fuelles industriales: preguntas frecuentes
P1: ¿Para qué se utiliza un fuelle industrial?
Absorbe la expansión térmica, aísla la vibración y tolera desalineaciones menores en los sistemas de tuberías, al mismo tiempo que contiene la presión de la línea.
P2: ¿Cuál es la diferencia entre un fuelle y una junta de expansión?
El fuelle es el elemento corrugado. La junta de dilatación es el conjunto completo: fuelle, bridas, camisa, tapa y tirantes.
P3: ¿Es mejor el acero inoxidable 304 o 316L para fuelles metálicos?
304 trajes de servicio de agua y vapor limpio; Se prefiere el 316L cuando hay cloruros, condensado o medios ligeramente corrosivos.
P4: ¿Cómo calculo el movimiento que debe absorber una junta de dilatación?
Multiplique la longitud de la tubería por el coeficiente de expansión térmica y el aumento de temperatura, luego divida el total entre los anclajes y la junta.
P5: ¿Cuánto duran los fuelles industriales?
La vida se basa en ciclos, no en calendarios. Una unidad del tamaño correcto normalmente funciona durante miles de ciclos completos, mientras que el exceso de recorrido lo reduce drásticamente.
P6: ¿Cómo se comprueba si hay fugas en un fuelle?
Pruebas hidrostáticas y neumáticas en fábrica, además de pruebas de fugas de helio en tareas críticas; en servicio, busque manchas de tinte y pérdida de presión.
