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Calculadora de expansión térmica y flexibilidad de tuberías
Calcule la dilatación térmica, las dimensiones necesarias del lazo de expansión y la tensión térmica en sistemas de tuberías usando la aproximación de voladizo guiado — un método simplificado de cribado; el análisis completo de flexibilidad según EN 13480 / ASME B31.3 requiere software de tensiones en tuberías.
Resultados
Expansión térmica
La expansión térmica total de un tramo de tubería es:
- α — coeficiente de expansión térmica (µm/m/°C)
- L — longitud de la tubería (m)
- ΔT — cambio de temperatura (°C)
Dimensionamiento del bucle de expansión
La longitud de la pata del bucle de expansión necesaria para absorber la expansión sin exceder la tensión permitida:
- E — módulo elástico (MPa)
- D — diámetro exterior de la tubería (mm)
- Δ — expansión 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), suponiendo que una rama del lazo absorbe toda la expansión. Es conservador para cribado; no es un análisis completo de flexibilidad conforme a código.
Método de voladizo guiado
La tensión térmica si la tubería está fijada rígidamente en ambos extremos (completamente restringida):
Tabla de referencia de CTE
| Material | α (µm/m/°C) | E (GPa) |
|---|---|---|
| Acero carbono | 12.0 | 200 |
| Acero inoxidable 304 | 17.3 | 193 |
| Acero inoxidable 316 | 16.0 | 193 |
| Cobre | 16.5 | 117 |
| Inconel 625 | 12.8 | 207 |
| Titanio Gr.2 | 8.6 | 105 |
Dada: L = 30 m, CS (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 milímetros
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 voladizo guiado. El análisis real de flexibilidad de tuberías requiere considerar las conexiones de ramales, los múltiples cambios de dirección y la ubicación de los soportes, y debe realizarse con software de análisis de tensión de tuberías para sistemas críticos.
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