martes, 19 de agosto de 2014

Soportes de cañerías

Definición y Clasificación:

Son los dispositivos destinados a soportar los pesos y los demás esfuerzos ejercidos por los caños o
sobre los caños transmitiendo al suelo, a estructuras vecinas, a equipos o en algunos casos, a otros caños.



1.- Soportes destinados a sostener pesos.

Rígidos
1.- Apoyados
2.- Colgantes

Semi-rígidos (Pipe Hangers)

No rígidos
1.- Soportes a resorte (Spring-hangers)
2.- Soportes a contrapeso.

Soportes destinados a limitar los movimientos de los caños.

¨  Dispositivos de fijación total - Anclajes
¨  Dispositivos que permiten sólo movimientos axiales - Guías
¨  Dispositivos que impiden el movimiento en un sentido
¨  Dispositivos que impiden los movimientos laterales - Vientos o bracing.

Dispositivos que absorben las vibraciones - amortiguadores

Esta clasificación es no muy rigurosa, ya que la mayor parte cumple más de una de las funciones que
anteceden. Casi todos los soportes que limitan movimientos también sustentan pesos y recíprocamente
todos los que se diseñan para soportar pesos ejercen alguna limitación en los movimientos de la cañería.
Esfuerzos que actúan sobre los soportes.

1.- Pesos
¨  Peso de los caños, accesorios, válvulas y equipos que estén vinculados a la cañería, y
que no tengan soportes o fundaciones propias.
¨  Peso del fluido contenido.
¨  Peso de la aislación térmica, si hubiera.
¨  Sobrecargas diversas ejercidas sobre la cañería, tales como el peso de otros, personas,
plataformas etc., apoyados sobre la cañería.

2.- Fuerzas de rozamiento provenientes de los movimientos relativos entre los caños y los
soportes.

3.- Esfuerzos provenientes de las dilataciones de los caños

4.- Esfuerzos dinámicos diversos, tales como golpes de ariete, aceleraciones del fluido
circulante, vibraciones, acción del viento, etc.

Todos estos esfuerzos deben ser evaluados para poder calcular las cargas ejercidas sobre los
soportes y transmitidas al suelo, o a las estructuras y fundaciones.
Para el peso del fluido debe ser considerado el peso del agua (para la prueba hidráulica) en caso que
éste sea mayor que el del fluido conducido.
Para caños que conducen gas o vapor es a veces más económico construir soportes provisorios sólo
para la prueba hidráulica.
.
SOPORTES RIGIDOS

Se llama así a los soportes fijos, es decir que no permiten ningún grado de libertad para la cañería, y
son los más comunes. Pueden ser de apoyo o colgantes, según sea la forma en que transmitan las cargas.
Existe gran cantidad de modelos como los que se muestran en la pag. siguiente .
Los tipos a) y b) son soportes simples, directos, destinados a caños situados a poca altura y que transmiten
los pesos directamente al suelo o a algún piso. El soporte a) es simplemente un muro de hormigón en el que
está anclado un perfil metálico que constituye la superficie de apoyo de los caños. El soporte b) es una viga
metálica apoyada en bloques de hormigón o en estructuras metálicas.
El soporte c) es de pedestal, muy usado para apoyar codos situados en el plano vertical y que
también descarga los pesos sobre el piso directamente. El perfil metálico soldado al caño deberá estar
preferentemente alineado con el eje vertical del caño.
El soporte d) es una viga en voladizo, transmitiendo el peso sobre algún recipiente o estructura. El e)
muestra un modelo llamado "Trunion" muy empleado para soportar codos. Consisten en trozos de perfiles
metálicos o de caños soldados al codo de la cañería y apoyados directamente sobre la viga. Las figuras f) y
g) muestran modelos de soportes para caños elevados.
Cuando se tienen caños de diámetros muy diferentes, se acostumbra apoyar los caños de menor
diámetro sobre los más grandes, por medio de soportes intermedios soldados a los mismos. Este sistema
permite espaciar más los apoyos hasta la luz admisible para los caños mayores.
Los soportantes deben tener como mínimo 4 veces el diámetro del mayor de los soportados. Cuando se
emplean estos soportes, se deben verificar las tensiones de los caños soportantes, siempre que hubiera
dudas sobre la capacidad portante de los mismos.
Es importante, cuando hay caños soportados sobre otros como en las siguientes figuras i), h), que no estén
rígidamente vinculados para que sea posible el movimiento relativo entre ellos. La figura j) muestra un

soporte rígido colgante transmitiendo el peso a una estructura situada sobre los caños.


Soportes Semi-rígidos

Los soportes Semi-rígidos son empleados para caños livianos, dentro de edificios o en áreas de proceso. Estos soportes colgantes dan gran libertad de movimientos y en ellos no hay rozamiento. No deben
ser usados para caños sujetos a vibraciones, choques dinámicos, golpes de ariete, etc.



Los soportes colgantes se acostumbra hacerlos de barras de acero y son vinculados a alguna viga o
a otro caño, con algún sistema de ajuste, tensores o simplemente un trozo de barra soldada en terreno. Se
utilizan también abrazaderas para sujetar la cañería y las barras para caño de 2" son usualmente de 1/2" y de
5/8" ó 3/4" para líneas de mayor diámetro. Los soportes para caños verticales suelen ser orejas soldadas al
caño, vinculadas a vigas de igual modo.



Soportes especiales para caños livianos

Para cañerías de 1 1/2" o menores, horizontales o verticales, es muy común emplear accesorios ya
fabricados y que se pueden comprar en el comercio, por lo que resultan más económicos.


Existe gran variedad de ellos y la mayoría se construyen con hierro maleable, casi siempre galvanizado, también de hierro fundido y aún de plástico. Algunos vienen provistos con pernos de expansión que se pueden fijar directamente al hormigón o a mampostería.

Soportes no rígidos

Son dispositivos colgantes o soportes flexibles. Son soportes capaces de permitir movimientosverticales en los puntos de apoyo de la cañería, provenientes de la misma o de recipientes.

Los colgantes flexibles se dividen en dos grupos :
1.- Resorte Variable
2.- Soporte Constante

Existe un tercer grupo llamados de contrapeso. Los de soporte constante proveen una fuerza prácticamente constante a través de todo un intervalo completo de contracción o dilatación vertical de la cañería.

Esto se logra por medio del uso de un resorte helicoidal que trabaja en conjunto con un juego de palancas, de tal modo que la fuerza actuante sobre el resorte multiplicada por el brazo de panca hasta el punto de pivote es siempre igual a la carga del caño multiplicada por la distancia entre el eje y el punto pivote.

F d = P D

Debido a su uniformidad en sustentar la carga de la cañería estos soportes son usados donde es deseable prevenir que la carga que actúa sobre el caño (peso) se transfiera a los equipos o soportes adyacentes. Es utilizado para sistemas de cañerías críticos.
Los soportes de resorte variable son usados para sostener cañerías sujetas a movimientos verticales donde no se requieran soportes constantes. La característica inherente al resorte variable es tal que su fuerza portante varía con la deflexión del resorte y se mide en una escala. Por lo tanto, la expansión vertical de la cañería causa la correspondiente expansión o contracción del resorte y origina un cambio en el efecto portante real del soporte.

La variación de la fuerza portante es igual al producto del desplazamiento vertical del resorte por la lectura en la escala del indicador. Siendo el peso de las cañerías igual en cualquier condición, frío o en operación, la variación de la fuerza portante resulta en una transferencia a los equipos y soportes adyacentes y por interacción, tensiones adicionales en el sistema de cañería. Cuando se usan soportes de resorte variables, este efecto debe ser considerado.

Estas tensiones adicionales pueden evaluarse como un ± 6% para soportes constantes, usados en
líneas principales de vapor, extracción, líneas de turbinas, etc.


En sistemas no críticos la variación puede tomarse limitada a un 25%. Para todos los sistemas la variación en el cambio de cargas máximo admisible es considerada en los puntos donde se transfiere directamente a conexiones terminales diseñadas para una condición de carga máxima.
Es una buena política de diseño tratar de evitar el uso de soportes elásticos (o de resiliencia). Aún con este concepto básico, muchas configuraciones de cañerías determinan el uso de estos soportes.
Algunos de estos casos se pueden apreciar en la siguiente figura, donde el movimiento de los recipientes provoca desplazamientos apreciables en las cañerías.

Se fabrican soportes de tensión variable de hasta 15000 Kg. y deflexiones de hasta 200 mm y de tensión constante para carga de 30 t y deflexiones de hasta 400 mm.

En la compra de estos soportes debe especificarse :

¨  Tipo de soporte (variable o constante).
¨  Capacidad de sustentación (peso de la cañería)
¨  Deflexión máxima necesaria (en función del movimiento vertical de la cañería en el punto considerado). Debe ser especificada la dirección del movimiento.
¨  Disposición deseada (colgante o soporte)
¨  Dimensiones deseadas o necesarias.
¨  Ubicación del soporte respecto a la cañería y los demás soportes.
¨  Existencia o no de vibraciones.

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