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La tubería de hierro fundido es una tubería hecha principalmente de hierro fundido gris. Históricamente se usó como tubería de presión para la transmisión de agua, gas y aguas residuales, y como tubería de drenaje de agua durante los siglos XVII, XVIII, XIX y XX.
La tubería de hierro fundido se usaba con frecuencia sin recubrimiento, aunque los recubrimientos y revestimientos posteriores redujeron la corrosión y mejoraron la hidráulica. En la tubería de hierro fundido, el grafito forma escamas durante el proceso de fundición, cuando se examina con un microscopio. La tubería de hierro fundido fue reemplazada por la tubería de hierro dúctil , que es un desarrollo directo, y la mayoría de las plantas de fabricación existentes pasaron al nuevo material durante las décadas de 1970 y 1980. La tubería de hierro dúctil es diferente a la de hierro fundido, porque la introducción de magnesio durante el proceso de fundición hace que el grafito forme esferas (nódulos de grafito) en lugar de escamas. Si bien esto permite que el material permanezca moldeable, el producto final es mucho más resistente que el hierro fundido y permite un comportamiento elástico a niveles de tensión más bajos. [1] Actualmente se fabrican pequeños tubos de hierro fundido, ya que los tubos de hierro dúctil son ampliamente aceptados como un producto superior. Muchos servicios públicos, municipios e industrias privadas todavía tienen tuberías de hierro fundido funcionales en servicio hasta el día de hoy.
Historia [ editar ]
Las tuberías de agua de hierro fundido más antiguas datan del siglo XVII y se instalaron para distribuir el agua por los jardines del Palacio de Versalles. Estos ascienden a unos 35 km de tubería, típicamente de 1 m de longitud con juntas embridadas. La antigüedad extrema de estas pipas las hace de un valor histórico considerable. A pesar de la extensa remodelación realizada en 2008 por Saint-Gobain PAM, el 80% sigue siendo original.
El hierro fundido demostró ser un material beneficioso para la fabricación de tuberías de agua y se utilizó como reemplazo de las tuberías de olmo originales utilizadas anteriormente. Estas tuberías de agua se componían de secciones de tubería fundidas individualmente, a menudo denominadas varillas, unidas entre sí mediante una variedad de mecanismos de unión. Las juntas con bridas consistían en superficies planas mecanizadas que se atornillaban firmemente con una junta entre ellas para evitar fugas. Este tipo de junta de tubería todavía se usa hoy en día, generalmente para tuberías sobre el suelo en plantas de tratamiento y fabricación de agua.
En una junta de campana y espita [2], un extremo de la varilla de la tubería se ensancha, denominado campana o casquillo, para permitir que el extremo opuesto de la siguiente varilla, el extremo de la espita, se inserte para crear una unión. Los espacios en estas juntas se rellenaron con estopa o hilo para retener el plomo fundido, que se solidificó en una junta impermeable. Se trataba de una operación que requería mucha mano de obra y la calidad del sello dependía de la habilidad del trabajador.
Las juntas mecánicas se hicieron atornillando un anillo seguidor móvil en la espita cerca de la campana correspondiente, que comprimía una junta en el medio. Hoy en día, muchas tuberías de agua utilizan juntas mecánicas, ya que se fabrican fácilmente y no requieren habilidades especiales para su instalación. Este tipo de junta también permite que se produzca cierta deflexión sin sacrificar la integridad de la junta, de modo que se pueden realizar ajustes de alineación menores durante la instalación, y las juntas conservan su integridad cuando se someten a un hundimiento limitado . En la actualidad, las deflexiones típicas de las juntas mecánicas oscilan entre 3 y 5 grados.
Las juntas de rótula introdujeron más enchufes "redondeados", lo que permitió una cantidad relativamente grande de deflexión en cada junta. Este tipo de junta, todavía en uso hoy en día, se consideró una junta de propósito especial y se ha utilizado principalmente en terrenos sumergidos y montañosos. Este tipo de junta puede permitir típicamente alrededor de 15 grados de deflexión en cada junta, lo que hace posible el "serpenteo" de la tubería. [3] La ventaja de este tipo de junta era que era más rápida que las juntas de campana y espiga, y no requería habilidades o herramientas especiales para su instalación.
Las juntas de empuje, desarrolladas a mediados de la década de 1950, permitieron un método más rápido y relativamente poco especializado para unir tuberías. Esta junta consistía en una campana con una ranura empotrada que sostenía una junta de goma. Una sección de espiga biselada lubricada se puede empujar en esta unión con cuidado, para no enrollar la junta de goma, y una vez instalada se vuelve hermética. Este tipo de sistema de unión es popular hoy en día entre las tuberías de hierro dúctil y cloruro de polivinilo (PVC).
Fabricación [ editar ]
Proyectado horizontalmente [ editar ]
La primera tubería de hierro fundido se produjo en moldes horizontales, el núcleo del molde estaría apoyado sobre pequeñas varillas de hierro que pasarían a formar parte de la tubería. La fundición horizontal resultó en una distribución desigual del metal alrededor de la circunferencia de la tubería. Normalmente, la escoria se acumula en la corona de la tubería creando una sección mucho más débil.
Transmitir verticalmente [ editar ]
En 1845, la primera tubería se fundió verticalmente en un pozo y, a finales de siglo, toda la tubería se fabricó con este método. Con este método, toda la escoria se acumularía en la parte superior de la pieza fundida y podría eliminarse simplemente cortando el extremo de la tubería. Las tuberías fundidas con este método a menudo sufrían de orificios descentrados causados por la colocación fuera del centro del núcleo del molde, lo que provocaba que un lado de la tubería fuera más grueso que el otro.
Moldeado por centrifugación [ editar ]
Después de su invención por Dimitri Sensaud deLavaud, un franco-brasileño, en 1918, gran parte de la fabricación de tubos de hierro fundido cambió a la técnica dramáticamente diferente de la fundición centrífuga . La producción moderna de tubos de hierro dúctil sigue utilizando este método general de fundición.
Históricamente, se han utilizado dos tipos diferentes de moldes en la fundición centrífuga de tubos de hierro fundido: moldes de metal y moldes de arena. Con los moldes de metal, se introdujo hierro fundido en el molde para distribuir uniformemente el metal sobre el interior de la superficie del molde mediante la fuerza centrífuga generada. El molde exterior se protegía típicamente de daños mediante un baño de agua controlado o un sistema de rociado de agua. Cuando la tubería estuvo lo suficientemente fría para manipularla y mantener su forma, se detuvo el molde y se retiró la tubería. Las tuberías formadas en moldes de metal generalmente se recocían después de la fundición para eliminar cualquier tensión en la tubería, y luego se limpiaron, inspeccionaron, probaron, calibraron (para conocer las dimensiones), se recubrieron internamente y / o externamente y se almacenaron para su uso.Las normas para tuberías de hierro fundido fundidas por centrifugación en moldes de metal para agua fueron establecidas y publicadas por la Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas.[4]
Cuando se fundió con moldes de arena, se utilizaron dos tipos de procesos de fabricación. En el primer método, típicamente se colocaba un patrón de metal en un matraz de metal y se embutía arena de moldeo en el espacio anular entre el matraz y el patrón. A continuación, se eliminó el patrón para la colada de la tubería utilizando hierro gris fundido. El segundo método no implicaba un patrón metálico, sino que implicaba la formación del molde de forma centrífuga revestiendo el matraz calentado con una cantidad medida de resina termoendurecible y arena. De cualquier manera, la máquina de colada se detuvo después de que la tubería se solidificó y se retiró el matraz. La tubería de hierro fundido formada usando este procedimiento se enfrió típicamente en un horno bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura. Al igual que con los moldes de metal, la tubería generalmente se recocía para eliminar cualquier tensión en la tubería, y luego se limpiaba, inspeccionaba, probaba,calibrados (para dimensiones), revestidos interna y / o externamente, y almacenados para su uso.[5] La Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas estableció y publicó normas para tuberías de hierro fundido fundidas por centrifugación en moldes de arena para agua. [6]
Corrosión interna [ editar ]
La corrosión de la tubería de hierro fundido puede ocurrir tanto en las superficies internas como externas. En la corrosión electroquímica, los ánodos internos se desarrollan donde el hierro desnudo se expone a aguas agresivas, lo que hace que el hierro se mueva hacia la solución. El hierro se combina con varios componentes en el agua, formando un tubérculo en el interior de la tubería. Este proceso de tuberculación puede eventualmente causar restricciones significativas en el área de la sección transversal dentro de la tubería. Dado que los tubérculos tienen una forma irregular, es probable que se acumulen crecimientos bacterianos en la superficie. A medida que se disuelve más hierro, el resultado es una pérdida de estructura de la tubería con el tiempo, lo que podría afectar la integridad de la tubería. En los sistemas de alcantarillado pluvial y sanitario , la creación de gases ácidos (como el sulfuro de hidrógeno) por acción microbiana puede corroer aún más las paredes internas de la tubería, pero es más pronunciado en el 'techo' interior de la tubería.
A partir de 1922, se introdujeron revestimientos internos de cemento para actuar como una barrera para minimizar la corrosión interna. En 1929, el Comité Seccional de la American Standard Association (ASA) emitió una norma tentativa para revestimientos de mortero de cemento, que se publicó en 1932. En 1939, se publicó la Norma Estadounidense A21.4, que definía un revestimiento de cemento Tipo I en el interior de tubería de línea de agua que se utilizará. Cuando se actualizó la norma en 1953, el cemento Tipo I fue reemplazado por el Tipo II, ya que se creía que el Tipo II era un producto más controlado. La norma fue revisada en 1964, que incluyó el uso de cemento Tipo I o Tipo II, y puso a disposición dos espesores de mortero diferentes. [7]
Estandarización [ editar ]
La primera estandarización de tuberías de agua de hierro fundido en Gran Bretaña ocurrió en 1917 con la publicación de BS 78. Esta norma especificaba un tamaño nominal adimensional, que correspondía aproximadamente con el diámetro interno en pulgadas de la tubería, y cuatro clases de presión, Clase A, Clase B, Clase C y Clase D, cada una con un espesor de pared y un diámetro exterior especificados. Se observa que el diámetro exterior es idéntico entre clases con la excepción de los tamaños 12 a 27, donde las clases A y B comparten un diámetro y las clases C y D tienen otro diámetro mayor.
| Medida nominal | Clase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A y B | A | B | CD | C | D | |||||
| Diámetro exterior [en (mm)] | Espesor de la pared [en (mm)] | Diámetro interno [en (mm)] | Espesor de la pared [en (mm)] | Diámetro interno [en (mm)] | Diámetro exterior [en (mm)] | Espesor de la pared [en (mm)] | Diámetro interno [en (mm)] | Espesor de la pared [en (mm)] | Diámetro interno [en (mm)] | |
| 3 | 3,76 (95,504) | 0,38 (9,652) | 3,00 (76,200) | 0,38 (9,652) | 3,00 (76,200) | 3,76 (95,504) | 0,38 (9,652) | 3,00 (76,200) | 0,40 (10,160) | 2,96 (75,184) |
| 4 | 4,80 (121,920) | 0,39 (9,906) | 4.02 (102.108) | 0,39 (9,906) | 4.02 (102.108) | 4,80 (121,920) | 0,40 (10,160) | 4,00 (101,600) | 0,46 (11,684) | 3,88 (98,552) |
| 5 | 5,90 (149,860) | 0,41 (10,414) | 5,08 (129,032) | 0,41 (10,414) | 5,08 (129,032) | 5,90 (149,860) | 0,45 (11,430) | 5,00 (127 000) | 0,52 (13,208) | 4,86 (123,444) |
| 6 | 6,98 (177,292) | 0,43 (10,922) | 6,12 (155,448) | 0,43 (10,922) | 6,12 (155,448) | 6,98 (177,292) | 0,49 (12,446) | 6,00 (152,400) | 0,57 (14,478) | 5,84 (148,336) |
| 7 | 8.06 (204.724) | 0,45 (11,430) | 7,16 (181,864) | 0,45 (11,430) | 7,16 (181,864) | 8.06 (204.724) | 0,53 (13,462) | 7,00 (177,800) | 0,61 (15,494) | 6,84 (173,736) |
| 8 | 9,14 (232,156) | 0,47 (11,938) | 8,20 (208,280) | 0,47 (11,938) | 8,20 (208,280) | 9,14 (232,156) | 0,57 (14,478) | 8,00 (203,200) | 0,65 (16,510) | 7,84 (199,136) |
| 9 | 10,20 (259,080) | 0,48 (12,192) | 9.22 (234.188) | 0,49 (12,446) | 9.22 (234.188) | 10,20 (259,080) | 0,60 (15,240) | 9,00 (228,600) | 0,69 (17,526) | 8,82 (224,028) |
| 10 | 11,26 (286,004) | 0,52 (13,208) | 10,22 (259,588) | 0,52 (13,208) | 10,22 (259,588) | 11,26 (286,004) | 0,63 (16,002) | 10,00 (254 000) | 0,73 (18,542) | 9,80 (248,920) |
| 12 | 13,14 (333,756) | 0,55 (13,970) | 12,04 (305,816) | 0,57 (14,478) | 12,00 (304,800) | 13,60 (345,440) | 0,69 (17,526) | 12,22 (310,388) | 0,80 (20,320) | 12,00 (304,800) |
| 14 | 15,22 (386,588) | 0,57 (14,478) | 14,08 (357,632) | 0,61 (15,494) | 14,00 (355,600) | 15,72 (399,288) | 0,75 (19,050) | 14,22 (361,188) | 0,86 (21,844) | 14,00 (355,600) |
| 15 | 16,26 (413,004) | 0,59 (14,986) | 15,08 (383,032) | 0,63 (16,002) | 15,00 (381 000) | 16,78 (426,212) | 0,77 (19,558) | 15,24 (387,096) | 0,89 (22,606) | 15,00 (381 000) |
| dieciséis | 17.30 (439.420) | 0,60 (15,240) | 16,10 (408,940) | 0,65 (16,510) | 16,00 (406,400) | 17,84 (453,136) | 0,80 (20,320) | 16,24 (412,496) | 0,92 (23,368) | 16,00 (406,400) |
| 18 | 19,38 (492,252) | 0,63 (16,002) | 18,12 (460,248) | 0,69 (17,526) | 18,00 (457,200) | 19,96 (506,984) | 0,85 (21,590) | 18,26 (463,804) | 0,98 (24,892) | 18,00 (457,200) |
| 20 | 21,46 (545,084) | 0,65 (16,510) | 20,16 (512,064) | 0,73 (18,542) | 20,00 (508 000) | 22,06 (560,324) | 0,89 (22,606) | 20,28 (515,112) | 1,03 (26,162) | 20,00 (508 000) |
| 21 | 22,50 (571,500) | 0,67 (17,018) | 21,16 (537,464) | 0,75 (19,050) | 21,00 (533,400) | 23,12 (587,248) | 0,92 (23,368) | 21,28 (540,512) | 1,03 (26,162) | 21,00 (533,400) |
| 24 | 25,60 (650,240) | 0,71 (18,034) | 24,18 (614,172) | 0,80 (20,320) | 24,00 (609,600) | 26,26 (667,004) | 0,98 (24,892) | 24.30 (617.220) | 1,13 (28,702) | 24,00 (609,600) |
| 27 | 28,70 (728,980) | 0,75 (19,050) | 27,20 (690,880) | 0,85 (21,590) | 27,00 (685,800) | 29,40 (746,760) | 1,04 (26,416) | 27,32 (693,928) | 1,20 (30,480) | 27,00 (685,800) |
| 30 | 32,52 (826,008) | 0,79 (20,066) | 30,94 (785,876) | 0,89 (22,606) | 30,74 (780,796) | 32,52 (826,008) | 1,09 (27,686) | 30,34 (770,636) | 1,26 (32,004) | 30,00 (762 000) |
| 33 | 35,66 (905,764) | 0,83 (21,082) | 34,00 (863,600) | 0,94 (23,876) | 33,78 (858,012) | 35,66 (905,764) | 1,15 (29,210) | 33,36 (847,344) | 1,33 (33,782) | 33,00 (838,200) |
| 36 | 38,76 (984,504) | 0,87 (22,098) | 37,02 (940,308) | 0,98 (24,892) | 36,80 (934,720) | 38,76 (984,504) | 1,20 (30,480) | 36,36 (923,544) | 1,38 (35,052) | 36,00 (914,400) |
| 40 | 42,92 (1.090,168) | 0,92 (23,368) | 41,08 (1.043,432) | 1,03 (26,162) | 40,86 (1.037,844) | 42,92 (1.090,168) | 1,26 (32,004) | 40,40 (1.026,160) | 1,46 (37,084) | 40,00 (1.016.000) |
| 42 | 45,00 (1.143.000) | 0,95 (24,130) | 43,10 (1.094,740) | 1,06 (26,924) | 42,88 (1.089,152) | 45,00 (1.143.000) | 1,30 (33,020) | 42,40 (1.076,960) | 1,50 (38,100) | 42,00 (1.066,800) |
| 45 | 48,10 (1.221,740) | 0,99 (25,146) | 46,12 (1.171,448) | 1,09 (27,686) | 45,92 (1.166,368) | 48,10 (1.221,740) | 1,35 (34,290) | 45,40 (1.153,160) | 1,55 (39,370) | 45,00 (1.143.000) |
| 48 | 51,20 (1300,480) | 1,03 (26,162) | 49,14 (1.248,156) | 1,13 (28,702) | 48,94 (1.243,076) | 51,20 (1300,480) | 1,38 (35,052) | 48,44 (1.230,376) | 1,68 (42,672) | 47,84 (1.215,136) |
BS 78 finalmente fue reemplazado cuando el Reino Unido armonizó con estándares europeos incompatibles, sin embargo, las dimensiones externas especificadas continúan vigentes (aunque en forma métrica) como el diámetro externo de tubería estándar para tubería de hierro dúctil en Australia y Nueva Zelanda a través de la especificación descendiente. , AS / NZS 2280.
Referencias [ editar ]
- ^ Rajani, Makar, McDonald, Zhan, Kuraoka, Jen y Viens, "Investigación de tuberías de agua de hierro fundido gris para desarrollar una metodología para estimar la vida útil", AWWA Research Foundation, 2000.
- ^ junta de campana y espita,
- ^ "Introducción a la distribución de agua, principios y prácticas de las operaciones de suministro de agua", American Water Works Association, volumen 3, 1986.
- ^ "Norma estadounidense para tuberías de hierro fundido fundidas por centrifugación en moldes de metal, para agua u otros líquidos", Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas, A21.6-1962 (AWWA C106-62), 1962.
- ^ "Manual de tubería de hierro fundido", tercera edición, Asociación de investigación de tubería de hierro fundido, 1967.
- ^ "Norma estadounidense para tuberías de hierro fundido fundidas por centrifugación en moldes revestidos de arena, para agua u otros líquidos", Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas, A21.8-1962 (AWWA C108-62), 1962.
- ^ Prólogo de "Norma estadounidense para revestimiento de mortero de cemento para tuberías de hierro fundido y accesorios para agua", Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas, A21.4-1964 (AWWA C104-64), 1964.
Enlaces externos [ editar ]
- Notas sobre Pipe - gizmology
- Cast Iron Soil Pipe Institute - organizado en 1949
