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Calculadora de dilatación térmica y flexibilidad de tuberías
Calcule la dilatación térmica, las dimensiones requeridas de la bucle de expansión y la tensión térmica para sistemas de tuberías utilizando la aproximación de voladizo guiado: un método de cribado simplificado; el análisis completo de flexibilidad según EN 13480 / ASME B31.3 requiere software de análisis de esfuerzos en tuberías.
Resultados
Dilatación térmica
La dilatación térmica total de un tramo de tubería es:
- α — coeficiente de dilatación térmica (µm/m/°C)
- L — longitud de tubería (m)
- ΔT — cambio de temperatura (°C)
Dimensionamiento del lazo de expansión
La longitud requerida del brazo del lazo de expansión para absorber la dilatación sin exceder la tensión admisible:
- E — módulo elástico (MPa)
- D — diámetro exterior de la tubería (mm)
- Δ — dilatación térmica a absorber (mm)
- Sa — rango de tensión admisible (MPa)
Esta es la aproximación de voladizo guiado (tensión de flexión σ = 3·E·D·Δ/L² igualada a Sa), asumiendo que una pierna del bucle absorbe toda la dilatación. Es conservadora para cribado; no es un análisis completo de flexibilidad según código.
Método de voladizo guiado
La tensión térmica si la tubería está fijada rígidamente en ambos extremos (totalmente restringida):
Tabla de referencia de CTE
| Material | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Acero al carbono | 12.0 | 200 |
| SS 304 | 17.3 | 193 |
| SS 316 | 16.0 | 193 |
| Cobre | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titanio Gr.2 | 8.6 | 105 |
Datos: L = 30 m, AC (α = 12.0, E = 200 GPa = 200,000 MPa), ΔT = 180°C, OD = 168.3 mm, Sa = 138 MPa
Δ = 12.0 × 30 × 180 / 1000 = 64.8 mm
Lbucle = √(3 × 200,000 × 168.3 × 64.8 / 138) = √(4.74 × 10⁷) ≈ 6,886 mm ≈ 6.9 m
⚠️ Nota: Este es un cálculo simplificado de viga en voladizo guiado. El análisis real de flexibilidad de tuberías requiere considerar conexiones de rama, múltiples cambios de dirección, ubicaciones de soportes y debe realizarse con software de análisis de esfuerzos en tuberías para sistemas críticos.
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