ABRAZADERAS FIJAS
Las abrazaderas fijas son de acero con dientes internos de acero inoxidable 316L. Las abrazaderas vienen con una pintura que soporta ser soldada.
La parte inferior de la abrazadera se puede soldar al puente (antes de tender la tubería) o se la puede atornillar. La distancia entre tubos adyacentes se determina según el ancho de las abrazaderas (ver tabla “Tabla de dimensiones para abrazaderas fijas”).
Se debe sujetar la curvatura natural de la tubería con abrazaderas fijas antes y después de cada codo. Para diámetros de tubos de 280 mm o mayores, asegurar las curvaturas naturales en el centro en adición a los dos soportes mencionados.
Comportamiento de las tuberías Pexgol en altas temperaturas
Las tuberías Pexgol tienden a alargarse considerablemente al ser expuestas a la luz solar gracias a su alto coeficiente de expansión térmica, típico de los tubos plásticos. Al subir la temperatura, disminuye el módulo elástico del tubo por lo que la presión resultante no es elevada.
Cuando se instalan las tuberías Pexgol sobre puentes de tuberías se reduce la expansión térmica mediante el uso de soportes adecuados de manera que la tubería desarrolle presiones internas que no causan ningún daño. No es necesario utilizar juntas de dilatación.
Comportamiento de las tuberías Pexgol en bajas temperaturas
Cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de los 20°C, la contracción axial podría causar tensión axial en la tubería. Las tuberías toleran este tipo de presión sin sufrir daños.
Temperatura de servicio mínima es de -50°C.
Determinación de la distancia máxima entre dos abrazaderas con guía
Ver “Guía para la instalación de las tuberías Pexgol sobre el nivel del suelo”.
Fuerzas máximas para abrazaderas fijas
Durante la instalación de tuberías sobre el nivel del suelo, las mismas sufren de variaciones en la temperatura, que como consecuencia induce movimientos axiales térmicos: contracciones o elongaciones.
Estos movimientos axiales térmicos son balanceados parcialmente por la fricción externa entre la tubería y la construcción.
Si una tubería está fijada con abrazaderas, éstas tenderán a controlar estos movimientos térmicos. Como resultado, las abrazaderas serán sujetas a las fuerzas axiales y balanceadas por los esfuerzos térmicos dentro de la pared de la tubería.
Los esfuerzos térmicos axiales pueden ser calculados por la siguiente fórmula:
Sigma = E x A x ∆T
E es el módulo de elasticidad relevante (en el corto o largo plazo).
A es el coeficiente de expansión térmica o la contracción.
∆T es la diferencia de temperatura.
Los valores del módulo de elasticidad y los de coeficiente térmico o contracción son dependiente de la temperatura. Al igual que los valores de los esfuerzos térmicos axiales.
Los mayores valores de estos esfuerzos térmicos ocurren durante un tiempo relativamente corto y por lo tanto involucran un módulo de elasticidad en corto término.
Estos esfuerzos térmicos iniciales en la tubería decrecen con el tiempo debido a las distenciones.
Los esfuerzos térmicos a largo plazo usualmente son bajos y por lo tanto no afectan a la tubería Pexgol en sí misma.
Sin embargo, las fuerzas iniciales que son transmitidas desde las abrazaderas al metal en construcción pueden dañarlo.
Como las fuerzas axiales en las abrazaderas y la construcción de metal son equivalentes a las fuerzas térmicas axiales en la tubería, es más fácil calcular directamente las fuerzas térmicas axiales en la tubería.
Las fuerzas térmicas axiales en la tubería pueden ser calculadas multiplicando los esfuerzos térmicos por la sección transversal de la tubería.
Se recomienda diseñar la construcción de metal basándose en las fuerzas teóricas máximas.
Los valores máximos de las fuerzas axiales teóricas se calculan asumiendo que la fuerza de la fricción entre la tubería y la construcción es insignificante.
En el peor de los casos, cuando una tubería es instalada a cierta temperatura ambiente (T1) y luego la temperatura baja (T2). En cuanto la temperatura decrece, la tendencia de la tubería a contraerse se balancea por las fuerzas de tracción en las abrazaderas.
La siguiente tabla presenta los valores iniciales a corto plazo de los esfuerzos térmicos como una función de la temperatura de diseño.
Dimension table of fixpoint clamps
| Cat. No. | Pipe Diameter (mm) | Length W (mm) | Width A (mm) | Weight (kg) |
|---|---|---|---|---|
| 66206302 | 63 | 40 | 185 | 1.11 |
| 66207525 | 75 | 40 | 195 | 1.17 |
| 66209003 | 90 | 40 | 210 | 1.25 |
| 66211004 | 110 | 50 | 230 | 1.67 |
| 66212505 | 125 | 50 | 250 | 1.86 |
| 66214006 | 140 | 50 | 260 | 1.94 |
| 66216006 | 160 | 50 | 280 | 2.05 |
| 66218006 | 180 | 55 | 700 | 2.5 |
| 66220008 | 200 | 60 | 320 | 3.61 |
| 66222508 | 225 | 80 | 350 | 5.12 |
| 66225010 | 250 | 80 | 370 | 5.46 |
| 66228010 | 280 | 80 | 400 | 5.97 |
| 66231512 | 315 | 80 | 435 | 6.46 |
| 66235514 | 355 | 100 | 475 | 8.84 |
| 66240016 | 400 | 100 | 520 | 9.79 |
| 66245018 | 450 | 100 | 570 | 10.8 |
| 66250020 | 500 | 100 | 620 | 11.85 |
| 66263024 | 630 | 100 | 754 | 14.45 |
The highest values of the thermal stresses occur during the relatively short stage of temperature changes and therefore they involve the short term Modulus of Elasticity.
These initial Short term thermal stresses in the pipe decrease with time due to Stress relaxation. Theses Long term stresses are usually low and therefore they are of no concern for the Pexgol pipe itself. However, the initial high forces are transmitted through the Fixpoints to the metal construction and they can damage it.
Since the axial forces in the Fixpoints and the metal construction are equal to the axial thermal forces in the pipe, it is easier to calculate directly the axial thermal forces in the pipe.
The axial thermal forces in the pipe can be calculated by multiplying the thermal stresses by the pipe cross section.
It is recommended to design the metal construction based on the maximum theoretical axial forces. The values of maximum theoretical axial forces are calculated assuming that the friction forces between the pipe and the construction are negligible.
The worst case scenario is when the pipe is installed in a certain ambient temperature T1 and then the temperature is going down to a lower temperature T2.
As the temperature is going down, the tendency of the pipe to contract is balanced by tensile forces in the fixpoints.
The following table presents the values of the initial short term thermal stresses as a function of the design temperature.
Temperatura de diseño inicial para esfuerzos térmicos de corto plazo
| Temperatura de diseño | Esfuerzo térmico [MPa] | |
|---|---|---|
| Ti [C°] | Tf [C°] | |
| 100 | 110 | 0.25 |
| 90 | 100 | 0.26 |
| 80 | 90 | 0.28 |
| 70 | 80 | 0.29 |
| 60 | 70 | 0.31 |
| 50 | 60 | 0.36 |
| 40 | 50 | 0.41 |
| 30 | 40 | 0.53 |
| 20 | 30 | 0.65 |
| 10 | 20 | 0.66 |
| 0 | 10 | 0.88 |
| -10 | 0 | 1.01 |
| -20 | -10 | 1.3 |
| -30 | -20 | 1.61 |
| -40 | -30 | 2.72 |
| -50 | -40 | 1.11 |
Estos valores son válidos por una diferencia de temperatura de 10°.
El siguiente ejemplo, se muestra la forma de calcular las fuerzas axiales en las abrazaderas.
Ejemplo:
Una tubería Pexgol de diámetro exterior de 280 mm, con un grosor de pared de 25,4 mm y SDR 11 fue instalada a temperatura ambiente de 40°C. La temperatura de diseño en este caso es 40°+20°=60°C
En invierno, la temperatura baja a -30°C, y en ese caso la temperatura de diseño es -30°C
Las fuerzas axiales en las abrazaderas son calculadas agregando los valores de los esfuerzos térmicos al rango de temperatura entre +60°C a -30°C, y luego multiplicarlos por la sección transversal de la tubería.
La suma de los valores de los esfuerzos térmicos de la tabla “Temperatura de diseño inicial para esfuerzos térmicos de corto plazo”, es de 7,72 mpa:
| Ti [C°] | Tf [C°] | Esfuerzo térmico [MPa] |
|---|---|---|
| 60 | 70 | 0.31 |
| 50 | 60 | 0.36 |
| 40 | 50 | 0.41 |
| 30 | 40 | 0.53 |
| 20 | 30 | 0.65 |
| 10 | 20 | 0.66 |
| 0 | 10 | 0.88 |
| -10 | 0 | 1.01 |
| -20 | -10 | 1.3 |
| -30 | -20 | 1.61 |
Suma de los valores: 7,72
La sección transversal de la tubería puede ser calculada fácilmente desde esta fórmula:
A= 3.14 x(D-T) xT
Para una tubería con diámetro exterior de 280 mm, con un ancho de pared de 24,5 mm y la sección transversal de la tubería es
3,14 x 254,6 x 25,4 = 20,306 mm2
Las fuerzas axiales en esta abrazadera son:
20,306 x 7,72 = 156762 N =15,67 ton
Desviaciones
En caso de un mal funcionamiento, pueden esperarse grandes desviaciones, pero sin riesgo de dañarla por una tendencia de una abrazadera vecina o que esté frotándose contra esta.
Abrazaderas con guía para tuberías Pexgol
La tendencia de las tuberías Pexgol a serpentear se reduce poniendo barras en ambos lados de la tubería para limitar desviaciones laterales. Alternativamente, se recomienda utilizar abrazaderas con guía (son abrazaderas convencionales sin los dientes de agarre). La tubería puede moverse libremente por la dirección axial sin desviarse lateralmente.