Una junta de expansión es un dispositivo diseñado para compensar la dilatación térmica, las vibraciones, los cambios de presión y los desplazamientos. Ayuda a evitar, estabilizar o minimizar las consecuencias indeseables de estos factores. Se utiliza en tuberías principales para diversos fines.
Las redes de calefacción modernas son muy extensas y, en nuestro clima, mantenerlas en buen estado requiere un esfuerzo considerable. Por lo tanto, mejorar el rendimiento y la fiabilidad de las redes de calefacción es una cuestión urgente.
Una solución a este problema son las juntas de dilatación para tuberías de calefacción. Estas juntas se utilizan no solo en tuberías principales y redes de distribución, sino también en sistemas de calefacción de edificios (y otros sistemas).
Tipos de compensadores
Estructuralmente, estos dispositivos se presentan en los siguientes tipos:
- Juntas de expansión glandularEste tipo de juntas de expansión para tuberías permiten suavizar la dilatación térmica en largas líneas de calefacción y suministro de agua. Son el tipo de conexión principal para calefacción más antiguo, aunque todavía se utilizan con éxito en la actualidad.
En comparación con las juntas de expansión de fuelle, este tipo de componentes de los sistemas de calefacción y suministro de agua presentan inconvenientes más significativos. Entre ellos, la necesidad de una monitorización constante de fugas y su escasa resistencia a las tensiones angulares del sistema. Estos inconvenientes se ven agravados por la dificultad de reparación y los elevados costes de mantenimiento. Cualquier fontanero inexperto se preguntará lógicamente: ¿por qué instalar estos mecanismos en los sistemas de calefacción y suministro de agua si tienen tantas deficiencias? ¿Es necesaria tal compensación? La respuesta es que las juntas de expansión de prensaestopas poseen una capacidad de compensación muy alta, lo que se convierte en una prioridad a la hora de seleccionarlas. Están fabricadas en acero y constan de dos carcasas de diferentes volúmenes. Una carcasa se inserta en la otra y se instala una junta especial entre ellas. Sin ella, el sellado de la caja de empaquetadura y el movimiento relativo de las dos partes son imposibles. La presión en una tubería con este elemento puede alcanzar los 2,5 MPa y la temperatura máxima puede llegar a los +300 grados Celsius. Las juntas de expansión de caja de empaquetadura se subdividen a su vez en de un extremo y de doble extremo. El modelo de doble extremo se distingue por sus tres componentes principales (dos internos y uno externo). Ya se ha dicho que estos dispositivos se caracterizan por una alta capacidad de compensación, que aumenta proporcionalmente al incremento del volumen de la red.
¡Importante! Si bien las válvulas selladas resisten bien las variaciones de temperatura, no están aprobadas para su uso en sistemas expuestos a ambientes químicos agresivos. Esto se debe a que su empaquetadura presenta poca resistencia a dichas influencias. En estos entornos, se recomienda el uso de válvulas de fuelle o de goma.
- juntas de expansión de cauchoEstos insertos antivibratorios también son un tipo de junta de expansión que protege tuberías de polipropileno o de cualquier otro material. Su característica distintiva es la presencia de un elemento de trabajo de caucho con propiedades físicas especiales. La vida útil estimada de estos componentes es de veinte años, durante los cuales no requieren mantenimiento ni reparaciones.
Las ventajas en este caso incluyen el hecho de que la junta de expansión en forma de U en un sistema de calefacción es menos susceptible al desplazamiento cíclico que cuando se instaló inicialmente. Los tipos de caucho también soportan mejor las deformaciones axiales a corto plazo (compresión o extensión). En comparación con los dispositivos en forma de U, los dispositivos de caucho soportan mejor las interrupciones repentinas en la circulación y la formación de vacío. Una vez restablecido el flujo, continúan funcionando. Estos mecanismos pueden instalarse en estructuras que bombean fluidos químicos agresivos. También mantienen su rendimiento cuando la temperatura alcanza los 200 grados Celsius. A diferencia de las juntas de expansión en forma de U, este tipo de dispositivo es preferible para la instalación en sistemas de baja presión donde es posible la formación de vacío. El elemento de trabajo en estos mecanismos se encuentra entre bridas de acero, y la capa interior es una carcasa de caucho. Este elemento, de hecho, realiza una función protectora interna. La presión máxima en el sistema de calefacción que pueden soportar estos tipos de elementos compensadores es de 2,5 MPa. - Compensadores de telaSe trata de un tipo especial de junta de dilatación que se puede utilizar para suavizar la dilatación térmica en gasoductos que operan a baja presión.
En la fabricación de estos elementos, se presta especial atención a la resistencia del material base. Este material suele presentar una alta resistencia a las heladas y a los rayos UV. El revestimiento aislante de estos elementos soporta altas temperaturas y es resistente a los daños mecánicos en la red de calefacción. Estos componentes se complementan con una carcasa de protección térmica. Los mecanismos de tela se presentan en los siguientes tipos: dispositivos para uso en entornos químicos agresivos; dispositivos para instalación en tuberías de alta temperatura; mecanismos para funcionamiento en condiciones de baja temperatura; y dispositivos multicapa con aislamiento interno. - Dispositivos tipo lenteLas juntas de expansión de lente para tuberías se distinguen por su eficaz funcionamiento al suavizar los desplazamientos axiales o angulares de la red de calefacción causados por los efectos de la temperatura. Este mecanismo está compuesto por lentes. Cada lente es una semilente soldada alrededor de una circunferencia de acero estampado. Gracias a su diseño, estos dispositivos se expanden y contraen, suavizando así la expansión. En comparación con los dispositivos de tipo fuelle, este tipo presenta ventajas. Las juntas de expansión de lente para tuberías de calefacción o suministro de agua soportan mejor las altas temperaturas y exhiben mayor rigidez. Sin embargo, no pueden funcionar a niveles muy altos en tuberías de calefacción. Este tipo de mecanismo se utiliza ampliamente en la industria. Los mecanismos de lente según GOST se presentan en los siguientes tipos: axial KLO; mecanismo angular; rectangular PGVU; redondo PGVU. Las juntas de expansión de lente se pueden encontrar en salas de calderas, pequeños tramos de tuberías de polietileno y otras tuberías donde no se requiere una alta compensación térmica. Además, se encuentran en líneas de purga y cerca de equipos de bombeo.
- Opciones con bridaComo su nombre indica, estos compensadores se conectan a la línea principal mediante bridas. La principal ventaja de estos dispositivos es su instalación relativamente sencilla. Los pernos se aprietan mediante bridas de libre rotación.
Sin embargo, al utilizar estos mecanismos, es importante recordar que no son reparables. Si se rompen (o se desprenden), deben reemplazarse. Estos dispositivos también requieren inspección y ajuste periódicos de los tornillos. No se recomienda pintar este tipo de mecanismos de compensación debido al riesgo de dañar la superficie. - Opciones radiales para la compensación térmica en tuberíasEste tipo de juntas de dilatación para redes de calefacción funcionan eficazmente en tuberías principales de calefacción y suministro de agua con tramos compensadores en zigzag, serpentín o ligeramente curvados. En la mayoría de los casos, se consideran las más adecuadas porque permiten la fácil instalación de dispositivos de limpieza (como pistones). Este tipo de junta de dilatación es ventajosa porque se puede instalar en tuberías principales de calefacción y suministro de agua de cualquier configuración. Sin embargo, los expertos recomiendan instalarla únicamente cuando los métodos de compensación naturales hayan fallado.
- en forma de UPueden ser horizontales, verticales o inclinadas. Su función principal es compensar la dilatación térmica y amortiguar las vibraciones en el sistema de tuberías.
La instalación de sistemas de compensación es muy recomendable en las tuberías de los sistemas de calefacción y en los sistemas de distribución de agua caliente de las redes de calefacción domésticas de una vivienda particular.
La instalación de juntas de dilatación es obligatoria independientemente del material de la tubería;
- Dispositivos de fuelle – una estructura en forma de tubo corrugado de doble capa y paredes delgadas, cuya parte interior está fabricada con chapa de acero 12x18N10T y la exterior con acero de grado similar St.20. Esta solución compuesta proporciona al producto la resistencia suficiente, manteniendo al mismo tiempo las propiedades de seguridad especificadas.
Estos insertos responden casi a la perfección a la dilatación o contracción de la tubería con los cambios de temperatura, reduciendo significativamente la vibración. Se pueden utilizar con pretensado para aumentar la amplitud de la vibración. La ventaja de estos mecanismos radica en su capacidad para soportar cargas elevadas y su tamaño compacto, lo que reduce considerablemente la cantidad de excavación necesaria. - fusiones de glándulas Son una combinación de dos tubos de diferente diámetro, integrados entre sí mediante una empaquetadura y un seguidor de prensaestopas. La parte interior puede moverse libremente dentro de la exterior, y las fugas se evitan mediante una junta. Estructuralmente, este es el tipo de junta de expansión más simple para sistemas de calefacción, pero cumple su función de manera muy fiable.
Al utilizar este tipo de dispositivos, es necesario un control constante de su funcionamiento, con un ajuste periódico del casquillo, que se lleva a cabo durante las inspecciones preventivas. Por lo tanto, es necesario instalar pozos de inspección., así como locales en la red principal de calefacción para mantenimiento; - compensadores de lentes – se instalan en las tuberías de suministro de agua caliente (en particular) para compensar la dilatación térmica lineal.
Estos productos están fabricados con semilentes estampadas en chapa de acero y soldadas a lo largo de la brida. Se ofrecen en configuraciones de una, dos, tres y cuatro lentes. Se fijan a la tubería mediante soldadura o bridas. Los diámetros de las juntas de expansión varían entre 100 y 2020 mm. Se instalan en secciones fijas de tuberías de calefacción. Existen versiones angulares y rectas. También se utilizan compensadores cuadrados y rectangulares para conductos de aire de alta temperatura. - estructuras de caucho de seguridad – se utilizan como insertos amortiguadores de vibraciones en varias tuberías para amortiguar las vibraciones de los equipos de bombeo al bombear diversos fluidos, así como soluciones ligeramente agresivas a temperaturas de -10ODesde hasta +110 a una presión de 1,0 – 1,6 MPa.
Además de su función principal de amortiguación de vibraciones, funciona eficazmente con las deformaciones térmicas de las tuberías de calefacción, así como en caso de desplazamientos radiales y deformaciones angulares.
Este tipo de compensador es el más común para su uso en sistemas de suministro de agua, ya que, a pesar de su fiabilidad y simplicidad, tiene el menor coste.
¿Por qué son necesarios estos dispositivos?
Las juntas de dilatación para tuberías de calefacción son componentes cruciales. No todos comprenden con precisión las cargas a las que está sometida una tubería de calefacción. Su funcionamiento se ve constantemente afectado por la temperatura y la presión.
Las elevadas cargas derivadas de la presión, el golpe de ariete y la temperatura provocan la compresión y el alargamiento del material de la red. Todos estos factores conllevan deformaciones y daños en el sistema. Si no se tienen en cuenta y no se instalan elementos de protección, el sistema fallará rápidamente.
Lo ideal es seleccionar un mecanismo especial durante la fase de planificación del sistema, tras calcular la posible sobrecarga del sistema de calefacción o de suministro de agua. Posteriormente, se puede instalar una estructura flexible capaz de compensar dicha sobrecarga.
Se recomienda el uso de componentes de suavizado de carga en todas las líneas principales. Es importante comprender que el funcionamiento sin problemas y la fiabilidad de las tuberías de calefacción, ya sean de acero o de plástico, dependen directamente de la solución de compensación adecuada.
Los mecanismos de compensación, a su vez, también están fabricados con diversos materiales. Por lo tanto, elegir el dispositivo adecuado para cada situación requiere una cuidadosa consideración, ya que esta es la única manera de prolongar la vida útil de un sistema de calefacción o suministro de agua, evitando así costosas reparaciones.
Juntas de expansión en tuberías de polipropileno
Los materiales compuestos y los plásticos se utilizan cada vez más en tuberías. Si bien el coeficiente de dilatación térmica lineal de los plásticos es significativamente menor que el de los metales, compensar las deformaciones térmicas es igualmente importante. Las cargas vibratorias también son muy perjudiciales para las tuberías fabricadas con estos materiales.
Dispositivo de seguridad, El bucle de tubería de polipropileno en forma de lazo parece ser un diseño extremadamente simple., lo que permite una fácil instalación en la red de calefacción. Estos productos se utilizan ampliamente en todo tipo de tuberías.
El uso de estos fusibles elimina el impacto negativo del golpe de ariete y los aumentos repentinos de temperatura (en el sistema de calefacción). Por lo tanto, pueden considerarse dispositivos de seguridad que garantizan la integridad del sistema de calefacción o de suministro de agua caliente.
Finalidad de las juntas de dilatación para la calefacción
Los dispositivos de este tipo desempeñan funciones específicas pero extremadamente importantes:
- Amortiguación de las vibraciones de las tuberías generadas por las bombas en toda la red. Aunque este fenómeno no sea perceptible al tacto ni a la vista, siempre está presente. Resulta especialmente peligroso cuando la frecuencia de vibración de la bomba coincide con la frecuencia natural de la tubería. Esto puede provocar resonancia, lo que aumenta considerablemente la amplitud de las vibraciones y daña rápidamente el sistema de tuberías.
- Compensación de la dilatación térmica lineal en redes causada por cambios en la temperatura del refrigerante. La consiguiente dilatación o contracción de las tuberías genera tensiones adicionales en las uniones soldadas o de encaje, lo que reduce su vida útil y puede provocar su fallo.
El uso de este tipo de fusibles en las tuberías del sistema de calefacción aumenta significativamente su vida útil y prolonga el tiempo entre reparaciones en la red principal de calefacción.
La instalación de juntas de dilatación es actualmente una medida obligatoria. durante la construcción de redes de calefacción.
Instalación de juntas de dilatación en tuberías de sistemas de calefacción.
Las juntas de dilatación instaladas en los sistemas de calefacción y suministro de agua de un edificio residencial deben cumplir con la documentación de diseño. Se fijan soldando los accesorios a la tubería.
Las juntas de expansión se instalan cuando no hay presión ni fluidos bombeados en la tubería. Es necesario verificar la alineación de la tubería con el cuerpo de la junta de expansión para evitar cargas radiales en el sistema durante el funcionamiento. Dichas cargas pueden provocar atascos y fallos en las piezas móviles del dispositivo.
La instalación de estas estructuras en las tuberías del sistema de calefacción debe comenzar una vez que la sección esté fijada a los soportes y únicamente en tramos rectos. En tramos verticales, evite que el peso del sistema recaiga sobre el compensador.
Además de los soportes fijos, se deben instalar soportes deslizantes en la tubería para evitar su deformación bajo carga debido a la expansión térmica.
La cantidad de fricción en estos nodos se tiene en cuenta al calcular la longitud máxima de la sección de la junta de dilatación durante el diseño. Si se instalan dispositivos de tipo fuelle, no se pueden utilizar soportes de tipo suspensión en esta sección.
Al diseñar soportes fijos, se debe tener en cuenta lo siguiente:
- La fuerza creada por el compensador "sobre el empuje".
- Fuerza de rigidez del dispositivo.
- Fuerza de fricción en soportes deslizantes.
Los compensadores no reciben mantenimiento y deben reemplazarse por uno nuevo si se produce una avería.
fabricantes
El mercado de estos productos suele estar dominado por fabricantes nacionales. Sus productos se caracterizan por una calidad aceptable y un funcionamiento fiable. Armartek fabrica con éxito insertos antivibratorios de caucho; sus productos patentados son compactos y fáciles de instalar.
La producción de juntas de expansión de fuelle está en pleno desarrollo, y las empresas "Metalkomp" y "Kompenz" las representan con una calidad bastante decente.
Conclusión
Los distintos diseños de compensadores de calefacción aumentan significativamente la vida útil de los sistemas de calefacción en su conjunto, eliminando cargas adicionales.
El coste de compra e instalación se compensa con creces gracias a la larga vida útil del sistema de calefacción. ¡Buena suerte!
