Reductor de tubería: reductor concéntrico y excéntrico: La Biblia del instalador que no sabía que necesitaba

Mirar, He estado en este juego durante treinta y dos años.. Comenzó como ayudante de taller en una tienda fabulosa en las afueras de Houston., Limpiar la grasa de los accesorios roscados.. Ahora soy el tipo al que acuden cuando un reductor de acero inoxidable de 48 pulgadas se rompe un lunes por la mañana y toda la planta química está perdiendo veinte mil dólares por hora.. No escribo folletos de marketing.. Escribo informes de fallas de campo. Pero mi jefe dice que los nuevos clientes “Necesitan entender lo que realmente están comprando.,” no sólo las bonitas especificaciones del catálogo. Por lo tanto, Aquí estoy.

Estamos hablando de reductores.. Concéntrico y excéntrico. Suena simple, bien? es un embudo. Cabeza de biela, pequeño final. Pero déjame decirte, He visto más tiempo de inactividad causado por un reductor defectuoso que por una válvula de control defectuosa.. Te ahorras cincuenta dólares comprando el equivocado, y pierdes cincuenta mil en limpieza y reemplazo. Este artículo cubrirá lo que los libros de texto no cubren.: la física del mundo real, los dolores de cabeza de instalación, y los problemas de adquisición.

Los conceptos básicos: Lo que probablemente su dibujante no le dijo

Un reductor es un accesorio de tubería que se utiliza para conectar dos tuberías de diferentes diámetros.. Esa es la definición del diccionario.. En realidad, es un punto de estrés. Es donde cambia la velocidad del fluido., donde comienza la turbulencia, y donde, si tienes mala suerte, La cavitación devora la pared de la tubería desde adentro hacia afuera..

Tenemos dos tipos principales.: Concéntrico y excéntrico. Los nombres se refieren a la alineación de la línea central..

Los reductores concéntricos parecen un cono.. La línea central pasa directamente por el medio.. La reducción es simétrica..
Los reductores excéntricos tienen un borde que permanece recto. (el “lado plano”) mientras que el otro lado se estrecha. La línea central está desplazada.

¿Por qué la distinción?? No se trata sólo de lucir elegante. Se trata de física y, más importante, sobre drenaje y bolsas de aire.

Si está ejecutando una línea horizontal con líquido, y le pones un reductor concéntrico, la parte superior del tubo en el extremo grande es más alta que la parte superior del tubo en el extremo pequeño. ese punto alto? Ahí es donde se acumula el aire.. Formas de bolsas de aire. Tienes turbulencia, obtienes reducción de flujo, y en una línea de vapor, obtienes un golpe de ariete que puede hacer volar una junta de su asiento. Lo vi suceder en una lechería en Wisconsin en el 98.. Se realizó un proceso completo de pasteurización.. Miles de galones por el desagüe porque alguien usó un reductor concéntrico en una línea horizontal.

Ahí es donde entra lo excéntrico. Lo instalas con el lado plano hacia arriba para ventilar el gas., o con el lado plano hacia abajo para drenar los sedimentos. regla sencilla, pero te sorprendería saber cuántos “experimentado” los instaladores se equivocan.

La realidad de la fabricación: No es sólo un embudo

Cómo hacemos estas cosas importa. No puedes simplemente tomar un trozo de pipa y apretarlo.. Bien, puede, pero se arrugará como el calcetín de un viejo.

La ruta perfecta (lo caro, Ruta fuerte)
Para tamaños más pequeños, digamos hasta 24 pulgadas: comenzamos con una tubería sin costura. Lo calentamos y utilizamos un proceso llamado conformado en frío o conformado en caliente., dependiendo del espesor de la pared y del material.

• El método de conformado/prensado en frío: tomamos la pipa, ponerlo en un dado, e inserte un tapón cónico en él (en expansión) o apretar el extremo hacia abajo (besuqueo). Para una reducción severa, tal vez tengas que hacerlo en etapas. empujalo un poco, recocerlo, empújalo de nuevo. Esto mantiene la estructura del grano.. Es como forjar una espada., no echar una olla. El grano fluye con la forma..

• El método de la cabeza hueca (Estampado): Para cosas más grandes, o aleaciones raras, Podríamos cortar un círculo de un plato., calentarlo, y estamparlo en un dado para formar la mitad. Luego suelde dos mitades juntas.. Eso es un “segmentario” reductor de. Tiene una costura longitudinal de soldadura.. es mas barato, pero esa soldadura es un punto potencial de falla. Tienes que radiografiarlo, tinte penetrante pruébalo. Si un proveedor no menciona la costura de soldadura en un reductor de gran diámetro, preguntar. Puede que lo estén ocultando.

La matemática del cono
No adivinamos los ángulos.. Se trata del ángulo incluido.. Para accesorios estándar soldados a tope (ASME B16.9), el cono no es agresivamente empinado. Pero para cosas personalizadas? Tienes que calcular la caída de presión..

Aquí hay una versión simplificada del coeficiente de pérdida de Bernoulli para una contracción gradual.:

$K=\frac{0.8\mathrm{pecado}(\frac{\mathrm{yo}}{2})(1-b^4)}{\sqrt{b^4}}$K=β4​0.8sen(2i)(1−β4)​

tubo de acero de inmersión en caliente:

• $K$

  K = Coeficiente de resistencia

• $\mathrm{yo}$

  yo = Ángulo incluido del cono (el ángulo estrecho)

• $b$

  b = Relación de diámetro (pequeño diámetro / gran diámetro)

Si

$\mathrm{yo}$yo es demasiado grande,

$K$K zapatillas con clavos. Eso significa que estás desperdiciando energía de la bomba., y corres el riesgo de cavitación. Siempre se lo digo a los chicos de diseño.: mantenga la forma cónica suave. Un ángulo incluido de 15 grados es bueno. Un ángulo de 30 grados lo está empujando.. cualquier cosa terminada 45 grados en una línea de alta velocidad, y estás buscando problemas.

Selección de materiales: No seas un héroe

Veo especificaciones todo el tiempo que dicen “Acero inoxidable.” eso es como decir “Auto.” que tipo? ¿A dónde va??

Acero al carbono (ASTM A234 WPB)
Este es tu caballo de batalla. Agua, vapor, petróleo, gas. Hasta aproximadamente 800°F. Pero aquí está el truco: se oxida. Si estás en un ambiente húmedo como la costa del Golfo o el sudeste asiático, y guardas estos accesorios afuera sin recubrimiento, se oxidan durante la noche. Una vez abrí una caja en Yakarta., y los reductores parecían haber sido dragados del puerto. El óxido superficial no suele ser un problema estructural, pero se ve mal, y se enfrenta. Esas picaduras pueden ser un punto de partida para corrosión bajo aislamiento (CUAL). Especifique una imprimación de taller si van a permanecer en un almacén durante seis meses..

Acero inoxidable (ASTM A403 WP304/316)
304 es para resistencia a la corrosión general. 316 agrega molibdeno, que combate los cloruros. Si estás cerca de una costa, o en una planta química con lejía, ir 316.
Pero el acero inoxidable tiene un sucio secreto.: agrietamiento por corrosión bajo tensión de cloruro. Si pones un 304 reductor en caliente, ambiente rico en cloruros (como aislamiento que se moja con el agua de mar), se romperá. Es como ver un cristal romperse en cámara lenta.. Necesitas mirar la temperatura de funcionamiento.. Si está por encima de 140°F y hay cloruros, O subes a una aleación con alto contenido de níquel. (como 6% Mo o Inconel), o te aseguras de que la chaqueta aislante esté más sellada que un submarino.

Acero de aleación (ASTM A234 WP11, WP22, WP91)
esto es para alta temperatura. Centrales eléctricas, refinerías. WP91 es una bestia. es fuerte, pero es quisquilloso. Tienes que tratarlo con calor correctamente.. Si un reductor WP91 se agrieta, Generalmente se debe a que el fabricante no realizó el tratamiento térmico posterior a la soldadura. (PWHT) correctamente. La estructura del grano se estropea.. es quebradizo. Golpeé un accesorio WP91 que no fue tratado adecuadamente, y se hizo añicos como hierro fundido. Cosas aterradoras.

Mesa: Materiales reductores comunes & Aplicaciones

El dilema de las adquisiciones: Lo que mantiene despiertos a los compradores por la noche

Hablo con los encargados de adquisiciones todas las semanas.. estan estresados. No son instaladores de tuberías.; Son contadores con un formulario de orden de compra.. Y están aterrorizados por tres cosas..

1. La apuesta del espesor de la pared

La especificación dice SCH 80. El proveedor cotiza a SCH 80. Obtienes el ajuste, y se suelda a un SCH 80 pipa. Pero aquí está el pequeño y sucio secreto.: el diámetro interno puede ser incorrecto.

ASME B16.9, el estándar para accesorios forjados para soldadura a tope fabricados en fábrica, permite cierta tolerancia. El espesor de la pared en el bisel de soldadura debe coincidir con el de la tubería., pero en el cuerpo del reductor, puede ser más delgado. cuanto mas delgado? Puede ser tan bajo como 87.5% del muro nominal. Por lo tanto, si ordenó un SCH 80 adecuado (0.500″ pared), el cuerpo podría ser sólo 0,4375″ de espesor. Eso está bien para la presión., normalmente. Pero si lo ordenó para un tamaño de orificio específico, o si planeas mecanizar el interior, estas jodido. No tendrás suficiente carne.

como arreglarlo: No solo ordenes “SC 80.” Si necesita integridad total de la pared, orden “ENFERMEDADES DE TRANSMISIÓN SEXUAL” pared con un “S” sufijo, o especificar “Pared completa” en tu orden de compra. Mejor aún, envíe un boceto con su requisito de diámetro interior mínimo. Haz que te lo garanticen.

2. La confusión de la orientación excéntrica

Recibí una llamada de un sitio en Alberta hace dos inviernos.. -40 grados. ellos instalaron 20 reductores excéntricos en una línea de glicol. Los pusieron todos boca abajo.. Se suponía que la línea drenaría a través de las bombas.. El lado plano hacia abajo atrapa el líquido.. El glicol se congeló. Se rompió la carcasa de una bomba. $200,000 mistake.

El dibujo decía “Ecc Rojo.” El instalador asumió el lado plano hacia abajo porque así le enseñó su último capataz.. Pero en una línea de succión para una bomba., El lado plano debe estar en la parte superior para evitar que el aire se acumule y cause cavitación.. En una rejilla para tuberías, lado plano hacia abajo para mantener la parte inferior del tubo nivelada como soporte.

como arreglarlo: Cuando escribes el PO o la especificación, escríbelo así: “Reductor excéntrico, Brida a brida, Parte superior lateral plana, para succión de bomba.” O “Reductor excéntrico, Parte inferior plana, para soporte de tuberías.” Si el proveedor vale la pena, ellos estamparán “PARTE SUPERIOR” en el lado plano. Si no lo hacen, necesitas pintarle una flecha grande. Nunca asumas.

Sabiduría de instalación: El campo en forma

Así que ya tienes tu nuevo y brillante reductor en el sitio.. Ahora que?

El control de bisel
Los accesorios para soldar a tope tienen un bisel. Ese es el borde en ángulo para la soldadura.. Antes incluso de abordarlo, revisa el bisel. ¿Es un estándar? 37.5 grados? ¿Hay una tierra? (la parte plana en la punta)? Si el bisel es demasiado pronunciado o demasiado poco profundo, su soldador se quemará o no conseguirá suficiente penetración. Llevo un calibre de bisel en mi bolsillo. Usa uno.

El alto-bajo
Cuando se coloca un reductor en una tubería, estás uniendo dos diámetros diferentes. La parte trasera del reductor. (el extremo grande) coincide con la pipa grande. El frente coincide con el tubo pequeño.. Pero si utiliza un accesorio de un fabricante y una tubería de otro, las tolerancias OD se acumulan. Podrías conseguir un “alto-bajo” donde un borde está orgulloso del otro. No puedes simplemente soldar eso. Tienes que molerlo suave, o si es realmente malo, Lo construyes con soldadura y lo vuelves a moler.. ese es el momento. eso es dinero.

los “Lata de atún”
Nunca, ¿Alguna vez ha levantado un reductor pesado encadenándolo a través del orificio?. Especialmente en diámetros grandes, cosas de pared delgada. Lo ovalizarás. Parecerá una lata de atún.. Una vez que sea ovalado, Nunca conseguirás un buen ajuste en la junta soldada.. Utilice orejetas de elevación o fíjela alrededor del exterior..

El futuro: ¿Qué está cambiando en el juego reductor??

Veo dos grandes tendencias que afectan la forma en que compramos y usamos reductores..

1. Fabricación aditiva (3Impresión D) de accesorios
Olvídate de soldar. El año pasado vi una demostración en una feria en Düsseldorf.. Están imprimiendo reductores de Inconel 625. La estructura del grano es perfecta.. Sin costuras. El tiempo de entrega fue 3 semanas en lugar de 12. Ahora mismo, es caro. Pero para críticos, Empleos de alta aleación en el sector nuclear o aeroespacial.? Está empezando a tener sentido. A los encargados de adquisiciones les encanta porque pueden imprimir la pieza con los biseles de soldadura ya optimizados para la tubería específica a la que se acopla.. Apilamiento sin tolerancia.

2. El IIoT y el mantenimiento predictivo
Estamos empezando a poner sensores en reductores.. Por qué? Porque el reductor es un punto de tensión.. Si coloca un sensor ultrasónico en la pared de un reductor en la descarga de una bomba, Puedes medir el espesor exacto de la pared en tiempo real.. Cuando comienza a adelgazarse debido a la erosión por cavitación., el sistema envía una alerta. “Ey, su reductor está a punto de fallar 60 días.” Eso cambia la adquisición de una reactiva “oh mierda, se rompió” a una compra de mantenimiento programado. Puedes pedir la pieza, tenerlo en el sitio, y cambiarlo durante un apagado planificado. Sin tiempo de inactividad.

Anécdota personal: La historia del concéntrico de 10 pulgadas

Estaba trabajando en un cierre en una refinería en Luisiana.. gran trabajo. Reemplazo de un montón de tuberías en una unidad cruda. el chico de compras, un niño recién salido de la universidad, ordenó todos los reductores. He ordered concentrics for everything. Horizontal lines, vertical lines, didn’t matter. “It’s what the MTO said,” he told me, pointing at the Material Take-Off from the engineering firm.

I pointed at a horizontal run of 12-inch to 8-inch. “That needs to be eccentric, flat side up,” I said.

He looked at me like I had three heads. “The drawing just says ‘Red.'”

We argued for an hour. I called his boss. His boss called the project engineer. The project engineer looked at the P&ID and said, “Huh. Yeah, that should be eccentric.”

We had 14 of those reducers already delivered. All concentric. All wrong. We had to air-freight the correct eccentrics from a supplier in Ohio. Cost the project an extra $40,000. And the kicker? The old concentrics are probably still sitting in their warehouse somewhere, rusting away.

The point is, el papeleo no siempre es correcto. El dibujo no siempre es correcto.. Tienes que pensar en cómo quedará realmente la tubería., cómo fluirá el fluido, ¿Y qué sucede cuando apagas la bomba?.

Conclusión: El reductor es un canario en la mina de carbón

No trate un reductor como una mercancía. no es un perno. Es un componente de precisión que gestiona el flujo de energía y material.. Una mala elección de reductor es síntoma de un mal proceso de ingeniería.. Un reductor barato es una apuesta contra su propio tiempo de actividad.

Cuando estás escribiendo esa orden de compra, piensa en el instalador en la zanja en julio, tratando de alinear esa soldadura. Piense en el operador en la sala de control., observar cómo la presión de la bomba fluctúa debido a la turbulencia. Piensa en el encargado de mantenimiento en enero., parado en la nieve, cortando un accesorio agrietado.