Montaje de soportes y ensamblaje de tuberías. FMEC0108
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| Montaje de soportes y ensamblaje de tuberías. FMEC0108 Bernabé Jiménez Padilla |
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Montaje de soportes y ensamblaje de tuberías. FMEC0108
Autor: Bernabé Jiménez Padilla
1ª Edición
© IC Editorial, 2014
Editado por: IC Editorial
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ISBN: 978-84-17086-32-9
Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.
“Dedicado a Ángeles, mi hermana.”
Presentación del manual
El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.
El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.
Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.
Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.
El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0500: Montaje de soportes y ensamblaje de tuberías,
perteneciente al Módulo Formativo MF1144_2: Montaje de tuberías,
asociado a la unidad de competencia UC1144_2: Montar instalaciones de tubería,
del Certificado de Profesionalidad Fabricación y montaje de instalaciones de tubería industrial.
Índice
Portada
Título
Copyright
Dedicación
Presentación del manual
Índice
Capítulo 1 Montaje de soportes de tuberías
1. Introducción
2. Técnicas de armado de tramos de tubería por soldadura y atornillado
3. Técnicas de montaje de accesorios
4. Alineación y nivelación de tramos de tuberías
5. Equipos y herramientas empleados en el montaje de tuberías
6. Tipos de soportes y sujeción de tuberías
7. Montaje de andamios
8. Elevación de tramos de tubería
9. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 2 Fijación de tuberías
1. Introducción
2. Fijación de tramos o tubos para su elevación
3. Elementos de fijación y elevación de tubos
4. Construcción y fijación de soportes para tuberías
5. Montaje de tramos de tubería en altura debidamente alineados y nivelados
6. Fijación de tuberías mediante puntos de soldadura
7. Fijación de tuberías mediante tornillos, previa colocación de juntas, válvulas y demás accesorios
8. Elementos de fijación y unión de tuberías
9. Técnicas y elementos de protección. Evaluación de riesgos
10. Aspectos legislativos y normativos
11. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 3 Dilatación térmica en instalaciones de tubería industrial
1. Introducción
2. Causas y efectos
3. Sistema de corrección
4. Soportes para tuberías sometidas a dilatación
5. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 4 Normas de calidad en el montaje de soportes y ensamblaje de tubería industrial
1. Introducción
2. Especificaciones para el control de calidad
3. Útiles de medida y comprobación
4. Control dimensional del producto final
5. Comprobación del ajuste a las tolerancias marcadas
6. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Capítulo 5 Prevención de riesgos laborales y medioambientales
1. Introducción
2. Normas de seguridad y salud laboral aplicables a los diferentes procesos de montaje y ensamblaje de tuberías
3. Normativa medioambiental aplicable
4. Gestión de residuos
5. Resumen
Ejercicios de repaso y autoevaluación
Bibliografía
Capítulo 1
Montaje de soportes de tuberías
1. Introducción
La instalación de una tubería industrial termina cuando tras las pruebas de presión y estanqueidad, los productos se transportan en régimen normal. Pero uno de los pasos más importantes es la instalación de la red en un lugar definitivo.
Los soportes que sostienen las tuberías y sus accesorios deben estar perfectamente realizados, para asegurar que la instalación pueda absorber tanto las dilataciones, como los pequeños movimientos que se pueden producir.
Por medio de la soldadura, o por las uniones desmontables que proporcionan los montajes realizados con atornillado, las instalaciones de tubería industrial deben cumplir las prescripciones que se indican en los proyectos. Mediante los diferentes accesorios aplicados a cada tipo de instalación y material se consigue hacer el tendido de las redes de manera sencilla y rápida.
El buen transporte de los productos fluidos o sólidos por las instalaciones de tubería industrial, normalmente tiene que ver con un alineamiento e inclinación adecuada. La buena estética, a pesar de ser secundario, se consigue por medio de instrumentos que facilitan el control de la geometría.
Existe un gran mercado de tipos de soportes que se aplican a las distintas instalaciones.
La seguridad que se debe guardar a la hora de la elevación de los tramos de tubería, se consigue con elementos que se aplican a las tuberías de modo que se salvaguarda a los operarios de accidentes indeseables.
2. Técnicas de armado de tramos de tubería por soldadura y atornillado
El armado de tuberías en el taller mecánico es el segundo paso que se realiza después de la fabricación de las diferentes piezas de una instalación industrial. El posterior montaje definitivo en la obra, colocando los soportes que lo unen a la estructura fija, es el último paso antes de iniciar las pruebas y el transporte de los fluidos o sólidos por el interior de ellas.
Existen dos tipos de unión para los diferentes elementos individuales que forman parte de las instalaciones: la soldadura (fija) y el atornillado (desmontable).
Cada uno de ellos tiene características diferentes.
2.1. Armado de tramos por soldadura
La soldadura es el método de unión fija de elementos metálicos más empleado actualmente sustituyendo a otros que utilizaban remaches de cabeza esférica.
Los extremos de los tubos, accesorios y elementos auxiliares que deben unirse, tendrán una preparación previa para poder realizar la técnica de soldeo adecuada, asegurando así que el producto transportado cumple la función de estanqueidad requerida.
1 Extremo plano (soldadura a enchufe). Se utilizan manguitos de unión o bridas desmontables para la continuidad.
2 Extremo biselado. Están preparados para realizar uniones soldadas de elementos, consiguiendo una estanqueidad segura en las instalaciones.
Debido a la diversidad de infraestructuras, productos a transportar y materiales de construcción utilizados, no existe una estandarización para las uniones de continuidad de las tuberías.
En las instalaciones de tubería industrial, con el empalme de las diferentes partes, se consigue resistencia, ligereza y rapidez en la realización del armado y montaje del conjunto final.
Para las uniones de tubos y accesorios por soldadura, se pueden emplear diferentes métodos, dependiendo del material y del equipo que se disponga en las instalaciones industriales o en la obra:
1 Soldeo eléctrico (electrodo revestido).
2 Soldeo semiautomático: MIG/MAG (arco protegido).
3 Soldeo oxigás (oxiacetilénico).
4 Soldeo TIG (electrodo de tungsteno).
5 Soldeo por resistencia eléctrica (por costura, a tope, por puntos).
Se puede realizar también una clasificación general de los procedimientos empleados para las uniones soldadas:
1 Con metal de aportación:Soldadura oxigás (oxiacetilénica).Soldadura eléctrica por arco (electrodo revestido, arco protegido).
2 Sin metal de aportación:Soldadura por puntos.
Con metal de aportación (oxigás y eléctrica por arco)
En los dos métodos se calientan las superficies efectuando un aporte de material que hace de unión entre las piezas a ensamblar.
En el caso de la soldadura oxigás (oxiacetilénica), esta se realiza mediante una varilla de material compatible, mientras se calientan las superficies con una mezcla de oxígeno y acetileno que mantiene la llama encendida. En el caso de la soldadura eléctrica por arco, es el mismo electrodo el que se funde, aportando material a la unión.
Sin metal de aportación. (por puntos)
Se realiza haciendo pasar por los extremos de las pinzas electricidad a mucha intensidad, fundiéndose los elementos a unir en el punto donde se ha realizado el pinzamiento.
La Ley de Joule relaciona la intensidad (I) de la corriente, la resistencia (R) y el tiempo (t), durante el cual el circuito está cerrado. Se calcula con ella el calor que se desprende en un circuito.
Sabía que...
El efecto Joule se aplica, además de industrialmente en la soldadura, en el funcionamiento de electrodomésticos como los hornos, tostadoras y calefacciones eléctricas, por medio del calor que emite la resistencia del aparato.
En la fabricación industrial de los tubos que se construyen curvando la chapa en forma circular, la soldadura se realiza de manera continua en la dirección longitudinal de la pieza.
El ensamblaje por puntos se aplica también en montajes de elementos de automoción, realizándose de manera veloz y consiguiendo una gran seguridad y acabado.
En los alrededores del cordón de soldadura existen deformaciones en el elemento debido al calor, disminuyendo conforme se aleja de la zona soldada. La capacidad mecánica de la soldadura es variable, ya que se produce de distinta manera según la parte donde se analice.
En la soldadura eléctrica por arco, el electrodo es el que sirve de “unión teórica” entre los elementos a ensamblar, permitiendo el paso de las cargas eléctricas y la fusión de las piezas. El recubrimiento es importante, ya que sirve para evitar la oxidación del acero y como material de aportación.
Formas de las uniones soldadas
Las uniones soldadas, dependiendo de la forma de empalme de las piezas que forman las instalaciones de tuberías, se pueden presentar de tres maneras:
1 Unión a tope. Se mantiene la continuidad, realizándose el cordón con el espesor inicial de las piezas a fusionar. Se realiza un resalto para reforzar la unión.
2 Unión en ángulo. Para piezas que se dispongan en ángulo agudo o perpendicular a 90°.
3 Unión a solape. Se disponen las piezas una encima de la otra de manera que existirá un escalón. Los cordones de unión se pueden realizar de forma frontal, lateral y oblicua.
La preparación de las superficies a soldar es una actividad esencial para el buen funcionamiento de la unión que se realice.
Dependiendo del espesor de la chapa a ensamblar se pueden presentar cinco tipos de preparaciones, según la norma de obligado cumplimiento DIN 2559 para chaflanes de soldadura.
| Presentación | Símbolo | Dimensiones |
 |  | e hasta 3 mm b de 0 a 3 mm |
 |  | e de 3 a 16 mm b de 0 a 4 mm β aproximadamente 60° |
 |  | e 12 mm o más b de 0 a 3 mm c 2mm β aproximadamente 10° |
 |  | e 12 mm o más b de 0 a 4 mm c aproximadamente 4 mm α aproximadamente 10° β aproximadamente 30° |
 |  | e 16 mm o más b de 0 a 2 mm c aproximadamente 6 mm α aproximadamente 6 ° β aproximadamente 35° |
Tipo de preparaciones según la norma DIN 2559
En general y no solo para tuberías, se pueden presentar también diferentes posiciones para las piezas a unir por soldadura.
Unión soldada a tope sin bridas
En las uniones de elementos en las instalaciones de tubería industrial que requieren estanqueidad, la soldadura es el método más empleado en el armado y el montaje definitivo. Existen además, en la actualidad, pegamentos con los que se consiguen fusiones muy potentes.
Importante
En las soldaduras a tope, la preparación de las superficies es absolutamente fundamental para conseguir una buena, resistente y duradera unión.
Tanto en la unión del tubo en su dirección circular como en los injertos, se realizará la soldadura a todo alrededor, para asegurar la estanqueidad interna de la tubería cuando se transporte el producto.
Los rebordes de más asegurarán la perfecta unión de las partes soldadas.
Sistemas de unión soldada empleados
Cuando se tienen grandes diámetros se emplean bridas de unión (para atornillar) que van soldadas en los extremos de los tubos, válvulas y accesorios. De esta forma se requiere una soldadura del extremo a la brida fija.
Dependiendo del acabado en las extremidades de los tubos o accesorios y otros elementos a soldar, se pueden encontrar:
De extremo plano
Las caras de las bridas se encuentran en contacto, realizándose la soldadura en la parte exterior, normalmente en un reborde que tiene por construcción. Eventualmente se puede colocar una junta elástica en el anillo de unión entre ellas.
De enchufe y soldadura
La brida dispone de un rebaje donde se centra el tubo, realizándose de igual manera la soldadura en la parte exterior en toda la longitud del reborde de esta.
Deslizante
Se realizan dos soldaduras, una externa como la descrita anteriormente, y otra interna de seguridad, manteniendo un anillo libre en el agujero de la brida.
De cuello para soldar a tope
En este tipo se mantienen uniformes los diámetros interiores del tubo y de la brida, realizándose la soldadura a tope en un cuello que tiene esta.
Brida loca
En ensamblajes que se realizan con extremos de tubos con pestaña se utiliza un elemento llamado valona, que hace de pieza intermedia para la unión soldada al tubo, y como tope donde se puede desplazar la brida llamada loca. Esta está libre hasta que se realice el empalme con elementos roscados.
Brida ciega
Se atornilla al final de un tramo tapando el canal de transporte (tubería). Su eventual desmontaje se realiza para una limpieza y mantenimiento en la instalación.
2.2. Armado de tramos por atornillado
Debido a la gran variedad de materiales, formas y productos a transportar por las construcciones de tubería industrial, existen diferentes maneras para resolver la unión roscada desmontable y los elementos constituyentes de estas instalaciones.
Uno de los más utilizados consiste en un manguito roscado hembra que une los extremos macho de dos tubos.
Nota
Esta manera de ensamblaje ha de realizarse de forma que la estanqueidad quede asegurada, utilizando selladores localizados en las roscas.
En las uniones de tubos con diámetros de dimensiones considerables, o cuando el producto transportado requiera un estancamiento elevado, se utilizan las bridas que se unen a los extremos de estos.
Existen combinaciones de tornillo-arandela-tuerca dependiendo del tipo de unión que se necesite según el proyecto de ingeniería.
Por medio de las bridas, se pueden realizar empalmes desmontables en los extremos de los elementos de las instalaciones de tuberías industriales. El espárrago roscado, junto con las tuercas aseguran la unión, y la junta elástica entre las caras de las bridas permite la absorción de las irregularidades de mecanizado de estas.
Operaciones de atornillado manual
La unión más clásica entre piezas se realiza mediante tornillo o perno, arandela y tuerca. Las piezas a unir pueden estar o no roscadas. La arandela proporciona a la unión una gran resistencia, ya que absorbe los posibles movimientos que se puedan producir en el montaje, o la presión interior que se origina en las tuberías.
Para realizar el atornillado o desatornillado del elemento de unión se debe colocar la cabeza de la herramienta en la cabeza del elemento roscado, haciendo el giro de la llave alrededor del tornillo o tuerca.
Nota
Se obtienen desplazamientos lineales de avance o de retroceso en el elemento roscado, dependiendo si se realiza la rotación a derechas o a izquierdas.
Operaciones de atornillado mecánico
Hoy por hoy, con el desarrollo de la industria, existen herramientas hidráulicas que permiten un trabajo más cómodo y rápido en la realización de montajes y desmontajes de tuberías de gran diámetro.
Estas ejecutan los aprietes de los elementos de unión de las bridas de manera eficiente, consiguiendo una alta calidad en el trabajo realizado.
Llave hidráulica de apriete
La conveniente fuerza con la que las uniones de elementos roscados están realizadas se comprueba con la llave dinamométrica.
Llave dinamométrica manual
Los pasos a seguir para la comprobación correcta del apriete serán:
1 Comprobar que la llave está regulada con la fuerza necesaria según los planos de montaje de las piezas.
2 Acoplar la cabeza de la llave dinamométrica a la de vaso, introduciéndola en cada uno de los tornillos que ya están apretados en las bridas de unión.
3 Se girará la llave ligeramente en avance (a derechas). El sonido del tope se escuchará cuando se ha alcanzado el apriete que se ha fijado anteriormente. De esta manera, se evitará que al estar el elemento roscado poco apretado, la unión se pueda soltar, o que al estar muy apretado, se deforme en longitud el tornillo y llegue a romperse.
4 Marcar claramente los tornillos comprobados con la llave dinamométrica.
De la misma forma, existen llaves dinamométricas que se colocan en las cabezas de los tornillos y tuercas para comprobar, que utilizan la fuerza hidráulica en su trabajo.
Llave dinamométrica hidráulica